Unity实现三维地球简介（早期版本）_unity实现每个行星的运行简介

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前言

        原本开头介绍了几种实现方式，结论就是各有优缺点。。。也就是全是废话。。。既然是废话，就全删了吧  (ʃƪ ˘ ³˘)

        其他不多说，原因有一大堆，结论就是想自己写个球 (ﾉ´▽｀)ﾉ♪

        一开始写起来特别顺，就是那种遇到bug感觉可能是这里的问题，然后随便改改想先定位问题，结果运行下发现修复了ヽ●*´∀`*●ﾉ

        直到加载真实的DEM数据，无论怎么修复永远都有缝隙，泪流满面啊 (╥╯﹏╰╥)ง

        一步步排查：卷积核没问题，卷积没问题，加载没问题，坐标变换没有问题，shader没有问题~~最后没办法直接从显存数据中看，当然使用了取巧的办法：运行，选取两张相邻瓦片，提取显存数据到本地，丢到PS里比对，修正采用参数，重复以上步骤~~终于在第3152*3152/(197*197)-11=245次修正后消除了缝隙，再以此特解反推出通解，搞定第一步。第二步叠加残差时又对不上，懒得搞了直接加了个遮罩反正底图已经无缝o(´^｀)o。。。于是乎，uv偏了10/197≈0.05。。。。后面再说吧，改DEM就已经改了一个月了 (`ȏ´)

已知问题及优化方向

• 海拔

  修完DEM后发现海拔与视频号发布的不一样，比如视频号里台湾山的高度都快超过台湾最宽处了。。。研究了半天发现都没问题，搜了下发现台湾东西宽度最宽有144公里，最高点是海拔高度3952米的玉山主峰，也就是说山的高度放大36.437倍才能有视频的效果。。。所以，被坑了啊 ~~o(>_<)o ~~

  缺点：由于偷懒，没修正残差，导致uv偏了大约0.05，等换管线时再一起改了。还有个比较严重的问题，内陆许多地方海拔低于海平面，导致地面被海洋覆盖，需要地形编辑功能调整下。

• 植被

  目前在 geometry shader 里加了9个点，简单搞了个面片树。。。是不是太敷衍了 φ(>ω<*) 。其实在这基础上移除低于海平面的树，位置加点随机偏移好像还凑合。

  优点：写起来太快了；

  缺点： geometry shader会降低地形性能，特别是复杂3D树；

  路线：从地形中抽离，专门添加植被层，尽可能兼容 Speed Tree。

• 月球

  目前是使用天空盒实现的。

  优点：是不用在渲染一个球，节约性能；

  缺点：就是无法遮挡地球，且远距离看位置不对 (尝试修正过，但因为获取不到天空盒半径算不出准确向量)；

  路线：方向1. 尝试修正位置，成功的话再加个小球就能实现遮挡地球；

             方向2. 月球改成地球这样。

• 图形API

          目前是同时适配 DX、OpenGL和Vulkan的，不过正因为如此，坐标系搞的有点乱。。。乱到什么程度呢：当前版本我觉得是错的但运行后没问题，尝试修正后反而无法运行了，以后暴雷了再说吧，反正要重构 ⊙﹏⊙|||

  OpenGL：除了Z轴与Unity相反其他没什么问题；

  Vulkan：性能比其他两个低10帧左右，兼容性可能有问题比如天空盒的cubemap采样在这里就报错 (因为地球是没问题的所以没花太多时间去处理)；

  DX：和Vulkan类似，拿过来没怎么改就能用，没有OpenGL和Vulkan的问题，可惜跨平台是硬伤；

  路线：之后不打算适配多个图形API了。按道理用Vulkan最好，不过vulkan性能和兼容性问题需要先处理，后面再说吧。

• Unity问题

  Scene窗口：由于scene窗口的相机智能设置简单参数，所以只能运行后在Game窗口看到球

  float精度问题：引擎的精度已经提升到了double，但是shader的精度依然是float，不知道能不能扩展，或许Vulkan可以吧。隔壁虚幻新版本已经将shader扩展成了double类型，要是Unity也扩展了就没这么多弯弯绕绕了。。。当然也就没我什么事了 ヾ(o´∀｀o)ﾉ 

  ECS插件：本来想直接用这个的，不过好像还不稳定，暂缓。

• 其他问题

  DOM需要校验：主要是校验经纬度，图源的问题导致经纬度可能有偏移。

  图源清晰度不够：目前图源来自网络分享，好像是7级DOM和12级的DEM，等图像预处理工具写完自己去处理卫星图。

未来规划

• 大气（高优先级）

  大气层缺失，目前只是颜色叠加，未创建大气层。

• 云（高优先级）

  方案1：直接贴上云图，不管他模糊不模糊了，应该会很丑

  方案2：以四叉树加载云。。。好麻烦，不知道效果怎么样

• 内置渲染管线升级为通用渲染管线（高优先级）

  当前是内置管线实现，本来无所谓管线，但想到现在不改以后加上水、路等移植起来更麻烦，所以列为最高优先级。

• 水、路网（中优先级）

  需要地形编辑功能，所以先不管吧。

• 坐标变形工具（中优先级）

  正常模型需要变形为球面模型来贴合地表，小模型或许不需要，但大模型需要，所以后面可以写个变形工具。

• 后处理（中优先级）

  后处理还是要的，比如现在的太阳还是个圆粑粑，怎么的也得搞个光晕吧 (*￣︶￣)

• 多线程（中/低优先级）

  渲染球时多线程优先级高；

  加载图像多线程优先级偏低：因为现在已经实现GPU加载纹理，只是当前数据是压缩的，只能CPU解码。看情况，如果以后还是CPU加载就需要多线程，如果提前解压数据就直接GPU加载了。

• 天空盒的大气（中优先级）

  地表看天空需要渐变：白天是蓝天，夜晚是星空。。。有点麻烦，切换太生硬的话效果可能不好。

• 渲染线条和点（中优先级）

  数字孪生里常用。

• 物理碰撞（中优先级）

  这个比较坑了，远景取视点就行，近景不好处理。坐标是GPU算的，GPU射线检测不知道能不能实现。。。或者将坐标计算提取到 Computer Shader 中，一份传给CPU，一份继续渲染，这样可能出问题吧。。。或者渲染个深度图查询？。。。后面再找找论文看看有没有更好的解决方案。

• 夜景（低优先级）

  夜晚灯光纹理，需要先完成原始素材预处理工具。

• 模型/资源导入器（低优先级）

  fbx、obj：需要查手册来解析；

  点云、倾斜摄影：需要查手册来解析；

  shp：运行时加载shp文件 (以前项目写过编译器版本，源代码没保存。。。)

• 网络分发图像（低优先级）

  将图像放云端，使用时在线获取。

• 实现虚幻Natite材质（低优先级）

  网上已经有很多该技术解析文章了，有时间研究下看看能不能集成进来

  (个人习惯叫他纳米材质，因为翻译成纳米材质十分贴切，没必要非说这个单词是虚幻造的不存在；或许我错了，但是我就是不改(｡ì _ í｡))

• 地形编辑（无/低优先级）

  由于地形高低起伏，模型不一定能与地形贴合，所以需要笔刷编辑功能，不过个人觉得用起来不方便，可以直接读取模型信息对地形自适应。(模型加个地基，地形围绕地基自动修正？)

  本不打算加这功能，但是路网、水流可能需要。

• 安卓版（低优先级）

  看Vulkan怎么样吧，如果可以那就搞，不可以就算了，懒得再看OpenGLCE了。

  出于性能考虑，可能再将double换回float，做个简单版？或者先缩放个1000倍看看效果。

• 多星球（低优先级）

  把所有行星都做一遍然后集成进来。

  优点：好玩；

  缺点：工作量有点大；需要增加个原点转换；可能超出double范围；

  路线：需要先写卫星图片处理程序来预处理图像数据

• WebGL/WebGPU（不考虑）

  暂不考虑web，因为该平台源代码明文不加密

结语

        写了快半年了，每天晚上下班后梳理思路写功能测试Demo，周六周日整合代码。。。黑眼圈都出来了，不行了，先歇一歇，反正能用了。。。后面慢慢迭代版本吧。。。

注

        本来是打算录个视频在网上展示一下的，还没录呢就想着先写个简介 ~~~ 然后又想着顺便梳理下思路，简单列个功能列表防止遗忘 ~~~ 之后觉得写都写了，再补充个首尾吧~~~简介就成这样了。。。太长了，干脆发布成文章吧 ヾ(ｏ･ω･)ﾉ 

附录

Google地球截图

个人作品截图 (海拔放大了5倍)