第3章地形与美术资源

Terrain and Art Resources

虚拟现实技术与开发

打造沉浸式VR场景的核心要素

本章内容概览

美术资源基础

VR美术素材概述
素材制作注意事项
素材分类与等级
制作流程与软件

地形系统

Unity地形系统概述
创建地形
地形编辑工具
高度图导入

环境特效

水特效
雾特效
天空盒
风域

进阶内容

PBR材质及工作流
预制体Prefab

3.1 VR美术素材概述

核心作用：VR美术素材品质高低直接影响VR应用的体验效果，素材越逼真，沉浸感越强

VR美术素材主要模块

原画 - 概念设计图
3D模型 - 三维几何模型
材质纹理 - 表面外观属性
骨骼和蒙皮 - 角色动画基础
动画 - 模型运动数据
灯光 - 场景照明
特效 - 粒子效果等

开发流程：需求分析 → 编导策划 → 美术素材创作 → 程序开发 → UI优化 → QA测试

3.2 VR应用美术素材制作注意事项

1. 制作平台

主要使用3DMax、Maya、Photoshop等建模绘图软件
VR效果需要在Unity3D等引擎中制作

2. 尺寸和比例

VR应用更注重真实感
尺寸比例要求严格（如30cm的盆栽不能做成50cm）

3. 贴图要求

体验者可近距离观看，贴图要求更高
常使用法线贴图降低面数同时保持细节
法线贴图需通过烘焙获得

3.2.1 VR应用3D素材分类

参数	一级素材	二级素材	三级素材
面数	10000+三角面	5000-10000三角面	<5000三角面
贴图大小	1024×1024+	≤1024×1024	≤256×256
骨骼数量	70根+	30-70根	<30根
适用平台	PC型VR眼镜	高端智能手机	2000元以下手机
特点	细节全部建模	细节通过贴图	Q版卡通风格

3.3.2 VR美术资源制作常用软件

Photoshop (PS)
最著名的图像处理软件，功能强大，VR美术必备

Adobe Illustrator (AI)
矢量图形处理软件，放大不失真

3D Studio Max (3ds Max)
基于PC的三维设计软件，建模、动画、特效

Maya
世界顶级三维动画软件，电影级别高端制作

ZBrush
数字雕刻和绘画软件，角色建模利器

Substance Painter
次时代游戏贴图绘制工具，PBR材质制作

Unity3D
VR开发引擎，制作地形、环境特效

Unreal Engine 4
虚幻引擎，高端渲染效果

3.4 Unity3D地形系统概述

地形作用：游戏场景中必不可少的元素，Unity提供功能强大的地形编辑器

地形编辑器功能

以笔刷方式精细雕刻山脉、峡谷、平原、盆地
包含材质纹理功能
包含动植物功能
可实现游戏中任何复杂地形

创建地形

菜单命令：GameObject → 3D Object → Terrain

窗口内自动产生一个平面，这是地形系统默认的基本原型

3.4.1 地形参数设置

选中地形，在Inspector视图中找到Resolution属性面板

参数	含义	功能
Terrain Width	地形宽度	全局地形总宽度
Terrain Length	地形长度	全局地形总长度
Terrain Height	地形高度	全局地形允许的最大高度
Heightmap Resolution	高度图分辨率	生成的高度图分辨率
Detail Resolution	细节分辨率	细节贴图的分辨率
Control Texture Resolution	控制纹理分辨率	地形贴图绘制时的分辨率

3.4.2 使用高度图创建地形

高度图概念

用二维图形表示三维高度变化的图片
近黑色/暗色表示较低的点
近白色/亮色表示较高的点
格式为RAW格式，支持16位灰度图

导入高度图步骤

创建地形：GameObject → 3D Object → Terrain
Inspector面板中点击Import Raw按钮
设置参数：Depth、Width、Height、Byte Order、Terrain Size
点击Play测试，观察基于高度图创建的地形效果

提示：可用Photoshop滤镜功能制作高度图

3.5 Unity3D地形编辑工具

地形菜单栏7个按钮，从左到右依次为：

按钮	功能	说明
1	Raise/Lower Height	抬升/降低地形高度
2	Paint Height	绘制特定高度（Flatten拉平）
3	Smooth Height	平滑地形（模糊工具）
4	Paint Texture	地形纹理绘制
5	Place Trees	添加树模型
6	Paint Details	添加草与网格模型
7	Terrain Settings	其他设置

3.5.1 地形纹理绘制

纹理绘制原理

使用无空隙重复的纹理覆盖表面
可绘制不同纹理区域模拟不同地面（草地、沙漠、雪地）
可在不同透明度下使用，形成渐变效果

操作步骤

点击第4个按钮（纹理绘制工具）
点击Add Texture添加纹理
设置纹理和属性
使用笔刷工具绘制

常用参数

Brush Size - 笔刷尺寸
Opacity - 不透明度
Target Strength - 目标强度

3.5.2 树木与草地绘制

树木绘制

点击第5个按钮，点击Edit Trees → Add Tree
选择树木资源
在地表上绘制树木
按住Shift键移除树木
按住Ctrl键只绘制/移除当前选中树木

树木参数

Tree Density - 树木密度
Tree Height/Width - 树木高度/宽度
Random Tree Rotation - 随机旋转

草地绘制

点击第6个按钮，点击Edit Details → Add Grass Texture
选择草资源，设置最小/最大宽度高度

3.5.3 风域(Wind Zone)

作用：实现风吹树木效果，模拟爆炸时树木受到波及的效果

创建风域

菜单命令：GameObject → 3D Object → Wind Zone

风域参数

参数	含义	功能
Mode	风域模式	Directional(全场景) / Spherical(球体范围)
Main	主风	设置主要风力，产生风压柔和变化
Turbulence	湍流	产生瞬息万变的风压
Pulse Magnitude	波动幅度	定义风力随时间的变化
Pulse Frequency	波动频率	定义风向改变的频率

3.6.1 水特效

导入水特效

Project面板中右键
Import Package → Environment
选中Water文件夹
点击Import按钮

水特效类型

类型	路径	特点
WaterPro	Water/Prefab	功能丰富，反射折射，可修改波浪大小
WaterBasic	Water/WaterBasic	功能单一，仅波纹大小与颜色，适合移动平台

使用方法：直接将预制件拖拽到场景中

3.6.2 雾特效与天空盒

雾特效

开启方式：Window → Lighting → 选中Fog复选框
三种模式：Linear(线性)、Exponential(指数)、Exponential Squared(指数平方)
作用：优化性能，远处物体被雾遮挡可不渲染

天空盒(Skybox)

使用特殊Shader的材质
笼罩在整个场景之外
模拟远景、天空等效果

设置方法：Window → Lighting → Scene → Environment Lighting → Skybox

3.7 PBR材质及工作流

PBR (Physically Based Rendering) - 基于物理的渲染，遵循能量传递守恒定律

PBR材质属性维度

Albedo/BaseColorMap - 表面漫反射色贴图
MetallicMap - 金属度贴图
RoughnessMap/SmoothnessMap - 光滑度贴图
NormalMap - 法线贴图（低模营造细节感）
HeightMap - 高度贴图（顶点位移，开销更大）

PBR工作流程

建模软件：建模 → 展UV → 赋材质 → 命名 → 导出FBX
Substance Painter：导入FBX → Bake烘焙 → 编辑图层

3.8 预制体(Prefab)

Prefab定义：存储在项目视图中的可反复使用的游戏对象

预制体特点

可放到多个场景中
可在同一场景中放置多次
所有实例链接到原始Prefab
修改Prefab，所有实例随之变化

创建Prefab

Project视图 → Create → Prefab
Hierarchy中选择游戏对象
拖拽到Prefab上

运行时实例化

代码：Instantiate(original, position, rotation)

本章小结

重点掌握

VR美术素材分类与等级
常用美术制作软件
Unity地形系统创建与编辑
地形纹理、树木、草地绘制
水特效、雾特效、天空盒

了解拓展

高度图导入地形
风域设置
PBR材质概念
预制体Prefab使用

操作题：使用地形知识建立西北大漠戈壁地形，导入嘉峪关城墙模型，建立西北风貌旅游文化城，使用第一人称控制器实现漫游

第3章 地形与美术资源