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Bevy视差映射

视差映射 是一种图形效果，通过根据视口的视角移动纹理的像素，为简单的2D纹理添加深度感。

这并不是类似于超级马里奥世界的“视差”。这是为3D渲染设计的。这项技术在《恶魔之魂》的Bluepoint重制版中取得了成功。

此Crate添加了一个自定义材质，它通过视差映射扩展了默认的bevy PBR材质。 ParallaxMaterial 资产是bevy PBR材质的直接副本，增加了 height_map: Handle<Image> 字段（它不是 Option，因为如果您没有高度图，也可以使用默认的着色器）。

height_map 是一个表示特定像素处物体高度的灰度图像。

ParallaxMaterial 允许选择用于视差的算法。通过将 algorithm 字段设置为 ParallaxAlgo，您可以选择使用Relief Mapping。默认情况下，ParallaxMaterial 使用视差遮挡映射（POM）方法。（请参阅着色器源代码以了解算法的作用）

示例

此存储库包含两个示例。

cargo run --example <example_name>

• earth3d：地球的旋转视图。利用高度图，但也利用了所有bevy PBR字段。这是一个很好的bevy功能的展示。
  您可以通过按下鼠标右键来绕地球旋转，并使用鼠标滚轮进行缩放和缩小。

https://user-images.githubusercontent.com/26321040/189361740-1a0876d2-9b39-49f3-a8cb-8837601b5b39.mp4

• cube：在一个基本3D场景中，带有视差材质的旋转立方体，鼠标左键点击以切换视角。

https://user-images.githubusercontent.com/26321040/189361802-3db6aa98-fa7f-4440-b5a7-20d73a36ac23.mp4

问题和限制

• 此功能没有实现轮廓，因此网格的轮廓不会随着高度图而改变
  • 因此，应该优先考虑顶部较重的高度图（树皮、砖块）
• 此功能没有实现自阴影，可能会导致意外的大切边
  • 自阴影在sunblackcat文章中有描述，但bevy的光照系统需要同时处理多种光类型和多个光源，这比我现在能处理的要复杂。
• 高度图是相对于更常见的用法进行了反转

文献

代码基本上是从维基百科上链接的sunblackcat实现中复制的。

优化措施包括

1. https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:831762/FULLTEXT01.pdf
2. https://www.gamedevs.org/uploads/quadtree-displacement-mapping-with-height-blending.pdf
3. https://developer.nvidia.com/gpugems/gpugems3/part-i-geometry/chapter-4-next-generation-speedtree-rendering
4. https://old.reddit.com/r/GraphicsProgramming/comments/pgkogk/whatever_happened_to_quadtree_displacement_mapping/
5. https://www.youtube.com/watch?v=8hThP-Yni_o

请注意，(1)表明(2)比POM慢，而(3)超出了小型开源crate的范围（除非你愿意付钱给我）。

待办事项

• 可用性
  • bevy-inspector-egui定义（位于编译标志后面，现在推导出Reflect）
  • 泛型化着色器（应该可以使用传统的Phong着色器）
  • 转换方法 from_standard(StandardMaterial, height_map)
  • 如果可能，基于normal_map自动计算height_map
    • https://old.reddit.com/r/gamedev/comments/fffskm/convert_normal_map_to_displacement_map/
    • https://forums.unrealengine.com/t/invert-normal-to-height/145496
    • https://houdinigubbins.wordpress.com/2019/08/09/from-normal-to-height/
    • https://stannum.io/blog/0IwyJ-
    • 搜索关键字有点愚蠢，我发现“从法线图转换为位移图”在ddg上给出了满意的结果。
  • 实现(5)中的见解
    • 高度图不需要与法线图具有相同的精度
    • 当高度图没有尖锐的差异时效果更好（因此模糊输入图像）
    • 通过考虑距离到位置，可以进一步减少层（在视频中称为“步骤”）的数量

更改日志

• 0.2.0：更新bevy依赖项到0.9
• 0.3.0：更新bevy依赖项到0.10