URP风格化地形新思路：视差贴图实现低模高立体感

做了个小demo，场景里只有一片低模平面和一个定向光，却跑出了连绵起伏的地表、错落的岩层，以及随手一拉视角就跟着晃动的立体感。不是说好风格化地形要建高模、刷顶点或者靠地形系统铺几百层贴图吗？其实不用。在URP下面，用一张视差贴图就能把“假体积感”做到八九分，这是我在Unity里折腾风格化地形时觉得性价比最高的一招，今天把整个思路、Shader实现和踩过的坑一起聊清楚。

这套方案适合的人很明确：做风格化低模场景、想把地表细节提上去又不想堆顶点数的TA、图形程序，以及所有用URP做移动端或PC端项目的开发者。它不依赖高模，不吃GPU带宽，视觉反馈却很直接——视角变化时地面会明显“鼓起来”，石头边缘有遮挡关系，山脊转折处有挤压感，这些都是普通法线贴图给不了的。

1. 一个方案要解决的问题：为什么用视差贴图做“假地形”

1.1 地形起伏的三种常见做法对比

想在地表上表现起伏，大部分人第一反应是加顶点。Unity自带的Terrain系统可以把地形刷得高低起伏，但代价是大量三角形，而且移动端一跑就掉帧。第二种常见做法是法线贴图，通过扰动光照方向让平面看起来有凹凸感，但这东西只改变光照，不改变采样，视角一转就穿帮了，尤其在半俯视角的游戏里，地面像贴了张画皮。

第三种就是用视差贴图。简单说，它在法线贴图的基础上增加了一步视角相关的UV偏移，根据高度图的高度值去重新采样纹理，让表面看起来真的“挤”出了一层深度。URP下配合自定义Shader或者Shader Graph都能做，效果好、成本低，是目前做风格化地表表现很讨巧的方案。

三者的区别可以用一张表说明：

1.2 这个方案适合什么场景，不适合什么场景

我在实际项目中主要用视差贴图来处理三类内容：大面积地表底色、岩壁和崖面、以及远处山体的多层叠加。低模风格化游戏里，模型本身只有几千个面，地形就是一整块Plane或简模，但视觉上又需要地势高差，这套“假深度”方案特别合适。

但它也有明确的边界。如果你的地形需要玩家角色走上去、需要物理碰撞，那必须使用真网格，视差贴图只是在视觉层“骗”你。另外，如果要近距离怼着地面看，比如玩家蹲下来看岩缝，那视差贴图也会破功，因为它的深度是模拟出来的，在极端角度下会出现边缘拉伸穿帮。我的建议是把视差贴图用在中远距离地表和背景氛围，前景局部细节交给少量真实模型，两相结合，视觉和性能都平衡。

2. 视差贴图原理：先弄懂它怎么“骗眼睛”

2.1 从法线贴图说到视差映射

法线贴图做的事情是逐像素改变法线方向，让原本朝上的平面，在某些区域朝侧面偏转，从而改变光照结果。但问题来了：采样位置没变，像素还是原来的像素，光看起来像是凹凸的，实际上凹凸处并没有挡住后面的内容，视角一旦拉平，凹凸感就消失了。

视差贴图的关键突破在于它修改了采样坐标。它读取一张高度图，高度值代表该点表面的起伏程度，然后根据视线方向对UV做偏移：高处往一个方向偏，低处往另一个方向偏，模拟出“深度遮挡”的效果。

2.2 高度图与UV偏移公式

高度图里，通常白色代表高处，黑色代表低处，也可以反过来，看你用哪种约定。最基础的视差映射公式是：

hlsl复制float3 viewDir = normalize(IN.viewDirOS);   // 切线空间视线方向
float height = tex2D(_HeightMap, IN.uv).r;
float2 parallaxOffset = (viewDir.xy / viewDir.z) * height * _ParallaxStrength;
IN.uv += parallaxOffset * float2(1, -1);   // 具体符号取决于UV朝向

这里面最关键的是 viewDir.xy / viewDir.z。z分量越大，说明视线越直，偏移越小；z越小，说明视线越斜，偏移越大。想想你从侧面看一块石头，石头边缘会遮挡住后面的地面，这个比值就是在模拟这种透视遮挡关系。

_ParallaxStrength 是强度系数，0到0.1之间通常是安全范围。调太大会看到明显的拉伸断层，调太小又看不出效果。我在风格化地形里一般取0.02到0.05之间。

2.3 进阶玩法：视差遮蔽映射POM

这个偏学术向，如果你只想要结果，可以跳过这一段。但自从我用POM跑过一次岩壁，就再也回不去了。POM全称Parallax Occlusion Mapping，它不是做一次UV偏移就完事，而是在视线方向上做多次采样的步进：

hlsl复制float numSteps = 8;
float stepSize = 1.0 / numSteps;
float2 deltaUV = viewDir.xy / viewDir.z * _ParallaxStrength / numSteps;
float currentDepth = 1.0;
float2 currentUV = IN.uv;
float depthMapValue = 1.0 - tex2D(_HeightMap, currentUV).r;

while (currentDepth > depthMapValue) {
    currentUV -= deltaUV;
    currentDepth -= stepSize;
    depthMapValue = 1.0 - tex2D(_HeightMap, currentUV).r;
}
IN.uv = currentUV;

加循环之后，效果明显上了一个台阶，岩石的缝隙、地表的沟壑都会有真实的相互遮挡关系。不过代价是每个像素要做多次采样，在移动端需要仔细控制步数。8步是我的经验值，再低会有条纹抖动，再高性能撑不住。

3. 素材准备：从空白项目到风格化地形资源

3.1 项目管线和URP配置

动手写Shader之前，先把项目管线搞成URP。Unity Hub新建项目时选择Universal 3D模板，或者在已有项目中通过Window -> Package Manager安装Universal RP包，然后在Project Settings里把渲染管线设置为URP Asset。

URP的资源设置里，我建议把阴影质量调成中，主光源实时阴影开着，后处理先不开——风格化地形其实更依赖美术做纹理，而不是后期调色。另外，在URP Asset的Shading Models里，如果只是做自己的自定义Shader，选Lit或者Unlit都可以，不影响手写Shader的兼容性。

3.2 生成高度图：三种方式任选其一

我做高度图从来不用一张真地形的高度数据，因为风格化地形要的是“画出来”的感觉，而不是真实自然。三种常用来源：

用Blender的噪波修改器或者Substance Designer的高度节点，生成一张灰阶图。这是最常用的方式，优点是可以控制特征大小和分布。比如大尺度山体用低频率噪声叠加，小尺度碎石用高频率细节，两层混合，效果很自然。

用Unity内置的Mathf.PerlinNoise写个编辑器工具来生成Texture2D。适合想要完全程序化、不想开外部软件的情况。优缺点都很明显：可控性强，但需要自己写一些编辑器代码，而且噪波算法容易显得有规律感。

直接拿Unity Terrain的Heightmap导出后处理。如果你已有刷好的地形，可以直接把它烘焙成高度图用在视差Shader上，实现“地形系统生成数据，视差Shader负责渲染”的分工。

我在项目里最喜欢的是第二种，写了一个简单的编辑器脚本，用Perlin噪声叠加三到四个octave，把频率从低到高排列，分别控制山体轮廓、岩石纹理、碎石颗粒，一步到位生成512x512的灰度图，存成PNG就完事。

3.3 风格化颜色纹理与法线贴图生成

风格化地形的颜色和写实地形最大的不同在于：用大色块，不用高频细节，颜色过渡尽量做成分阶式。我会在Substance或Photoshop里手绘：土黄色草地、灰绿色岩石、浅黄砂土，按高度分布配比。

法线贴图可以从高度图生成。Blender的Normal Map节点、Substance Designer的Normal节点都行，Unity里也能用一些第三方插件。生成的Normal Map放在Shader的NormalMap那一栏，但注意它的强度不能太猛，风格化场景里一般调到0.3到0.5就好，太强的法线会让地表看起来脏。

颜色纹理和高度图最好使用同一套坐标。我习惯把RGB通道存颜色，A通道存高度，这样一张贴图解决两件事，采样次数也能省一次。法线贴图单独存一张。两张图打包后放进Shader，性能很友好。

4. 在URP里实现基础视差地形Shader

4.1 手写Shader的整体框架

URP的手写Shader有一个固定的框架。很多人一开始在老版Shader里加视差代码，放进URP就全黑，就是因为没有遵守URP的Pass结构和光照函数规范。

我建议直接从URP的Lit Shader模板改起，最容易避开坑。框架大致是：

hlsl复制Shader "Custom/StylizedParallaxTerrain"
{
    Properties
    {
        _ColorMap ("Color Map (RGB) - Height (A)", 2D) = "white" {}
        _NormalMap ("Normal Map", 2D) = "bump" {}
        _ParallaxStrength ("Parallax Strength", Range(0, 0.1)) = 0.04
        _Steps ("Parallax Steps", Int) = 8
        _ColorGradient ("Stylized Light Color", Color) = (1, 0.85, 0.6, 1)
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType" = "Opaque" "RenderPipeline" = "UniversalPipeline" }
        Pass
        {
            Name "ForwardLit"
            Tags { "LightMode" = "UniversalForward" }
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl"
            // ... 顶点和片元函数
            ENDHLSL
        }
        Pass
        {
            Name "ShadowCaster"
            Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" }
            // ... 阴影投射
        }
    }
}

关键点在于 RenderPipeline 标签和 UniversalForward 光照模式，缺一个都可能导致Shader在URP里不生效。

4.2 核心代码：视差采样与风格化光照

片元着色器里，最先做的是视差采样，得到修正后的UV，然后再去采样颜色和法线。这一步必须在其他所有纹理采样之前完成，因为它会改变UV坐标。

hlsl复制half4 frag (Varyings IN) : SV_Target
{
    // ---- 1. 切线空间视线方向 ----
    float3 viewDir = GetViewDirectionTangentSpace(IN.tangentWS, IN.normalWS, IN.viewDirWS);

    // ---- 2. 视差采样 ----
    float height = tex2D(_ColorMap, IN.uv).a;
    float2 uvOffset = ParallaxOffset(height, _ParallaxStrength, viewDir);
    IN.uv += uvOffset;

    // ---- 3. 采样颜色和法线 ----
    half4 albedo = tex2D(_ColorMap, IN.uv);
    half3 normalTS = UnpackNormal(tex2D(_NormalMap, IN.uv));

    // ---- 4. 风格化漫反射 ----
    float NdotL = saturate(dot(normalize(normalTS), normalize(_LightDirWS)));
    float stylizedLight = smoothstep(0.2, 0.45, NdotL);
    half3 finalColor = albedo.rgb * _LightColor0.rgb * stylizedLight * _ColorGradient.rgb + ambientColor;
    return half4(finalColor, 1.0);
}

ParallaxOffset 是URP内置的视差偏移函数，它帮我处理了切线空间方向转换的细节，比自己写 xy / z 那套稳健，建议直接用。

风格化光照是我比较得意的部分。PBR的BRDF在风格化场景里反而显得脏，我用一个 smoothstep 把漫反射分成了两段：亮面和暗面，产生明显的卡通色阶感。这是Low Poly和Stylized美术风格中很常见的光照手法。

4.3 Shader Graph 等价实现思路

如果你不习惯手写Shader，URP的Shader Graph也能做到同样的效果，有两年Unity经验就能摸着做出来：

1. 创建Unlit Shader Graph，但要在Graph Inspector里打开Depth Offset和Shadow Casting选项。
2. 采样高度图（用颜色贴图的A通道）。
3. 用Parallax Offset节点连接Height、View Direction和Amplitude（对应 _ParallaxStrength）。
4. 把偏移后的UV接到Color和Normal的采样上。
5. 用 A + B 的方式自己拼一个简单的光照模型，或者直接上Custom Function节点塞我上面的HLSL逻辑。

用Shader Graph的好处是能实时预览，缺点是节点一多就乱，后期维护不如Shader文件清爽。我个人在项目里更偏向手写，但二次开发团队如果都是美术向的TA，Shader Graph学习成本更低。

4.4 阴影、雾效与URP兼容性

视差贴图Shader最容易忽略的就是阴影和雾。URP里，阴影不是自动出现的，你要有一个ShadowCaster Pass。如果只写了ForwardLit Pass，在场景里你会看到物体没有阴影，或者阴影形状不对。

我实际踩过一个坑：地面成功显示了视差效果，但地面上的人物没有影子，排查半天发现是我的自定义Shader没有ShadowCaster Pass，灯光拿不到深度信息。解决办法是补上：

hlsl复制Pass
{
    Name "ShadowCaster"
    Tags { "LightMode" = "ShadowCaster" }
    ZWrite On
    ZTest LEqual
    ColorMask 0
    HLSLPROGRAM
    #pragma vertex ShadowPassVertex
    #pragma fragment ShadowPassFragment
    #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/Shaders/ShadowCasterPass.hlsl"
    ENDHLSL
}

雾效方面，如果场景里开了URP的Fog，你需要在片元末尾手动混入雾色。URP里通过 InitializeInputData 和 ApplyFog 这类内置函数处理，或者在Final Color上自行插值：

hlsl复制float fogFactor = ComputeFogFactor(IN.positionWS.z);
finalColor.rgb = MixFog(finalColor.rgb, fogFactor);

5. 把地形做得“风格化”：色阶光照与多层混合

5.1 风格化光照不是PBR微调

很多人在URP里把材质参数调到Roughness 0.6、Metallic 0.1就觉得是风格化了，大错。PBR模型是物理正确的，它追求的是柔和、自然的能量传播，而风格化的核心诉求是控制和夸张。你要的光影是“干净、有层次的色块”，不是微妙的灰阶过渡。

我现在的地形Shader里，把光照模型换成了Weatherly风格的简易NdotL，再叠一层视差遮挡。效果是：阳面是一片亮色，阴面是暗色，过渡只有一条锐利的边界线，加上视差带来的深度变化，整个地表看起来立体但不油腻。

如果你想要更丰富的层次，可以在smoothstep后用两个threhold把它切成三到四段亮度带，模拟类似手绘插画的打光逻辑。这比调PBR参数有效得多。

5.2 草、岩石、沙地多层混合

真实的风格化地形不可能只靠一张贴图。我的做法是准备三张颜色贴图：草地、岩石、沙土，各有一张对应的灰度蒙版图控制分布范围，在Shader里做叠加混合。

混合的核心公式不复杂：

hlsl复制float grassMask = tex2D(_GrassMask, worldUV).r;
float rockMask = tex2D(_RockMask, worldUV).r;
float heightFactor = smoothstep(0.4, 0.7, worldHeight);   // 高处岩石多
float3 albedo = lerp(_GrassColor, _RockColor, rockMask * heightFactor);
albedo = lerp(albedo, _SandColor, sandMask * (1 - heightFactor));

为了让草和岩石之间有自然的渐变，用smoothstep做过渡，而不是硬切。这里的 worldHeight 可以实时读取视差采样后的高度值，这样草会集中在低洼处，石头分布在高处，逻辑和自然地形一致，画面立刻有了“生态感”。

5.3 世界坐标UV vs 模型UV

一块大面积地形如果用模型自带的UV，你会遇到一个很头疼的问题：贴图密度不一。比如地形块A的UV可能比地形块B大，导致同样的纹理在A上被拉伸、在B上被压缩。

解决办法是用世界坐标的XZ作为采样UV。在顶点Shader里把 worldPos.xz 传给片元，用它代替模型UV：

hlsl复制float2 worldUV = IN.positionWS.xz / _TexelSize;   // _TexelSize控制贴图密度

这样所有地形块的纹理密度一致，接缝问题也自然消失。如果用Shader Graph，World Position节点拆出XZ分量，除以Tiling就是同一件事。

6. 性能优化与常见问题排查实录

6.1 URP下Shader变体膨胀怎么控制

视差贴图本身不贵，贵的是Shader变体。如果你在Shader里用了Multi_compile，每个关键字都会生成一份变体，组合多了，包体和加载时间都会暴涨。我在URP里做这类Shader的经验是：

能用 #pragma shader_feature_local 就用 local，这样变体不会跨材质保存，只影响当前Shader，缩小变体集合。固定的循环步数用宏传参，不要做动态循环分支。POM的循环如果写死为8步，GPU在执行时不需要做动态分支判断，性能会稳定很多。

另一招是针对平台裁剪。地图类项目在移动端可以关闭Normal Map。通过 #if defined(_NORMALMAP) 包住法线采样代码，在URP的URP Asset里不勾选对应选项，变体数量能少三分之一。

6.2 常见Bug和排查清单

我把自己调Shader时遇到的典型问题和解决办法整理成一张清单，新手照着排除比盲猜快很多：

视差方向反了这是我刚开始时最容易疏忽的一点。Unity的UV坐标和很多DCC软件不一样，UV的v方向是向下的，如果直接套用Blender里习惯的公式，出来的偏移就会上下颠倒。这个问题没有标准解法，最直接的方式是把强度调到最大，故意看它往哪边偏，然后翻转对应符号。

6.3 移动端的实测建议

我在真机上跑过一个低模小镇场景，一整个地表都用的是一块大Plane加视差贴图，在骁龙865级别设备上，帧数稳定在60帧。相比之下，如果换成同等视觉密度的Tilemap叠加或者顶点置换Mesh，帧数至少掉10帧。

移动端真正需要注意的是采样次数。POM的循环在低端GPU上很吃ALU，如果你的目标设备是千元机，建议用单次偏移的简化视差，放弃遮蔽效果。我测试下来，单次偏移在地形俯视角下视觉差距并不大，但性能开销能省一半以上。

另外，贴图尺寸控制在1024x1024比较安全，整个地形只占一张1024的图，内存开销基本可以忽略。如果需要更大范围，用重复平铺代替大尺寸贴图，而不是一味提高分辨率。

6.4 与URP宣传tagline的协同

顺便说一句，URP的SRP Batcher在URP 12以后对自定义Shader支持已经很成熟了，但前提是你的Shader没有大量材质属性差异。如果你的地形Shader里用了大量 _ColorGradient 之类的曲线参数，SRP Batcher会自动跳过这些材质，性能反而会退化。

我建议把“全局统一”的参数放到GlobalShaderProperty里，或者直接在Shader里定义为常量。只有那些会产生MaterialPropertyBlock变化的属性才保留为材质属性。这样SRP Batcher能最大程度地合并DrawCall，视差地形整体渲染开销会非常理想。

做这个视差贴图地形，我把场景里的主地形降到了只有几百个三角形，视觉上却保留了一望无际的丘陵感。后面我又做了两个扩展方向：一个是把多层颜色混合的蒙版改成程序化生成，另一个是把同一套视差逻辑迁移到2D Sprite上做假3D表现。前者能让地形更加随机自然，后者则是2D横版游戏里的常用技巧。

最后分享一个在实际操作中很受用的小技巧：在做视差效果调试时，把 _ParallaxStrength 临时顶到0.1甚至0.15，如果这时候能看到地面明显的“流动性”，说明Shader工作正常。然后慢慢往回调，调到0.03到0.05之间，视觉和穿帮的平衡点就找到了。这个临界值在不同色彩场景里会有一点差异，但基准方法一直有效。这招在第一次接入视差贴图时特别省事，能直接把“没反应”和“调过头”两种情况一次排除干净。