用UE4做大世界3-雨天，闪电，水体的效果实现

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用UE4做大世界1-一种原生UE的程序化植被生成方案
 用UE4做大世界2-无缝过渡的动态天气和UE4的体积云
用UE4做大世界3-雨天，闪电，水体的效果实现

这部分介绍一下游戏里雨天，闪电，水体效果的实现

雨

先看一下效果

雨天效果https://www.zhihu.com/video/1457782145783259136

游戏里雨天开始的时候，地面会慢慢潮湿，然后逐渐产生积水和涟漪，之后随着雨变大，积水增多，开始流动，然后斜面的流水略微增强，雨天结束过程会整个过程反向播放

雨天开始过程

地面慢慢潮湿
逐渐产生积水和涟漪
积水增多，开始流动
斜面流水略微增强

雨天结束过程

斜面流水和积水扰动逐渐停止
涟漪和雨丝一起停止
积水慢慢消失，地面依旧潮湿
最后地面逐渐变干

而具体实现，也参考了一些博客，包括国内逆水寒还有天刀的分享，比如

Water drop 2b – Dynamic rain and its effects

网易游戏雷火事业群：游戏中雨天效果开发：如何打造“最美下雨天”

《天涯明月刀》中的雨景渲染-腾讯游戏学堂

我们把它们实现在了UE里面，具体做法是这样的，我们在 BasePass 之后添加了一个后处理Pass，用于修改 GBuffer

潮湿

首先是潮湿，修改了 GBuffer 的 roughness 和 basecolor

积水

积水是修改Normal，去交错混合一张法线贴图

涟漪

涟漪是随时间播放一张 flipbook

流水

流水是将这张流水贴图在世界空间内做 XZ 和 YZ 平面的双平面映射

雨丝

雨丝刚开始我们的做法也是通过后期来做，把一个纺锤体套在相机前面，这种做法的优点是性能比较稳定，但缺点是雨很大或者很小的时候，容易穿帮

因此之后还是换成了粒子的做法，在camera周围生成，缺点是性能会随着粒子数量起伏，但是效果更好，因此权衡之后，还是采用了粒子的做法

遮挡

遮挡的话，因为原生的 SceneCapture 只用来拍摄深度，实在有些浪费，因为它相当于BasePass 什么的都走了，结果只读个深度出来用，因此我们

新增了一个DepthOnlyRender 专门用于拍摄深度

新增了一个 TopView 的 OcclusionPass，用于自定义的可以产生遮挡的 Primitve 的收集

游戏过程中，会有一个跟着玩家的相机，每帧拍摄更新一张 256*256 的 depth map，像这样

然后在 Camera Space 计算遮挡，为了遮挡边缘的柔滑，对边缘做了 PCF，为了防止自遮挡，深度判定加了一个 Bias

最后能看到，在这种房屋的破碎拐角的地方，也能形成比较自然的效果

Flag 标记

还有值得提一下的就是，在实现过程中还有一个需求是，由于是后处理来做雨效，大部分的像素信息我们是丢掉的，比如一个像素它属于一个正在移动的对象，我们不希望修改它的normal，但Movable 的属性是存在各个Primitive 上的，后处理的pass 已经丢掉了这些信息，因此需要在 BasePass 阶段把这些信息也存下来，写到GBuffer里面，为了存储这些bit，我们当时评估了这些地方

GBufferA.a = GBuffer.PerObjectGBufferData;
GBufferB.a
GBufferD = GBuffer.CustomData;
GBufferE = GBuffer.PrecomputedShadowFactors;
Stencil

但是考虑到版本升级，因为官方也可能接着使用和扩展这些bit，因此觉得这些都不是合适的位置，所以最后我们把这个bit放到了 specular 里面，原来的 specular 占了 8bit，我们做了重新的 pack 和 unpack，只留了两个bit 给原来的specular，其他 6个bit都可以用来缓存我们需要的状态，比如这里我们把第三个bit用来标记是否是Movable

闪电

闪电表现上分为云中闪电，只在云层里，一种是云地闪电，会从云层连接到地面

具体的实现是，首先梯级先导，就是这个分形的过程，是使用 Niagara 粒子做的

回击过程是在分形结束后，让主干以更高亮度闪烁的同时照亮场景，并从闪电位置投射方向阴影，这里能看到，闪电发生时，瞬间的投影方向是根据闪电位置来计算的

同时整个过程会伴随雷声，包括轰鸣声和雷击声。

具体效果，可以看看在项目EA的宣传片里看到。

水

接下来介绍一下项目中水体的实现。

项目当时升级到了 4.26 后面临一个水体实现方案的抉择，需要考虑项目已有的水体是否需要换成 Water Plugin，因为它当时确实效果要比项目原来的水效果要好，但因为它目前还是一个实验性的插件，看它的实现，发现功能上还是有些限制的

第一个是River不影响 Landscape 的话，它只有纯平，而且不能调整 Scale，因为当时我们已经到了项目后期，地形已经固定，不好再变更，而它的高度依赖于地形的 height map，因此不影响地形的话，就只有纯平，另外它的实现是根据不同类型的 WaterBody 的bounds去填充 WaterMesh QuadTree的一个个Tile ，River 是不规则的，因此Scale 出错

Lake::
    WaterQuadTree.AddLake(SplinePoints, LakeBounds, WaterBodyRenderDataIndex);

River::
    遍历所有 Components 的 BodySetup 找到所有box
    然后
    WaterQuadTree.AddWaterTilesInsideBounds；
    
Ocean::
	WaterQuadTree.AddOcean(SplinePoints, FVector2D(OceanBounds.Min.Z, OceanBounds.Max.Z + WaterBody->GetMaxWaveHeight()), WaterBodyRenderDataIndex);

第二是默认只有 3*3 平方公里的大小，不满足大世界的需求