基于高度的纹理混合shader

纹理混合（Texture Blend）是非常常见的着色器需求，在很多实时游戏中都需要它来实现复杂的地面纹理，参考了Advanced Terrain Texture Splatting这篇文章写了一个基于高度进行混合的shader，这里分享一下自己的理解，效果如下：

说到贴图混合，也许你已经听说过Texture Splatting技术了，这个术语是Charles Bloom创造的，他在http://www.cbloom.com/3d/techdocs/splatting.txt里对这个技术进行了阐述；

混合的最简单做法就是，把贴图颜色的不透明度相乘，然后把结果相加 ,效果如下:

核心代码如下:

这端代码很好理解，通过splat_control这张贴图的四个通道控制_Splat0~_Splat3这四张贴图的混合，如果splat_control对应通道的值为1，那么这个通道对应的贴图就完全显示，为0则完全不显示，通过修改splat_control贴图就可以实现想要的混合效果了；

这种技术在的标准地形编辑器中有使用。

如你所见，过渡很平滑，但不太自然。石头看起来就好像被沙子污染了，但在现实世界中这是不可能发生的情况。沙子不会粘着石头，相反地，沙子会落下来，填补到石头之间的缝隙里，而石头表面仍是干净的。

我们希望沙子会更多的在缝隙里面出现，而石头越高的地方沙子应该要越少，那么我们需要知道每一张贴图的深度信息，这里我把贴图对应的高度图保存在每张贴图的alpha通道。通过对比每张贴图的高度差，就可以知道应该显示哪张贴图了，为了简化，我们先计算两张贴图混合的情况，代码如下：

`得到的是这么样的效果:

其中用于混合的两张贴图和他们的透明通道分别是这样的：

我们加上splat_control 贴图的影响试试:

得到这样的效果：

相比原来的线性混合，现在看起来已经自然很多了，沙子落在石砖路的缝隙里，并慢慢减少；但因为目前只是单纯的判断显示那个贴图，所以边缘看起来太硬了，人工痕迹比较明显，为了改进效果，我们给边缘增加一点过渡。

解释一下这段代码，先对比两张贴图的高度，高度差超过0.3的会被舍弃掉，为了防止在边缘以外的地方也被保留下来了，所以后面再乘一次splat_control，最后做一个标准化处理，把他们按比例缩放到0-1这个区间。

于是，我们就得到了下面的这个效果:

看起来非常自然，沙子慢慢过渡到石砖路，砖面上的沙子比较少，缝隙里的沙子更多 。

我们把这个算法拓展到4张贴图，并通过一个值来控制混合的权重，完整代码如下：

最终效果：

左边混合权重为0.2，右边为1，混合权重为1的时候其实就是普通的线性混合了。

加上法线和高光的效果:

来源：知乎

作者:喵喵Mya

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