Memo dump: 植物交互系统

植物交互统似乎在本世代的大中型游戏里已经成为一个标配。
最近在笔记里整理了几种常见的方法，顺手写一遍当作review。
链接基本是油管，请自备梯子。

Bone

在植物上绑上collider(cylinder/capsule)， 将collider的信息作为bone来计算动画。 collider上加上spring constraint即可模拟惯性效果。

• 优点
  • 能够维持植物形状
  • 可以模拟出惯性效果
  • 可以进行细粒度的控制
  • 配合skinning可以自定义变形的方式
  • 能够相对自然地表现大片叶子植物地交互(palm)
• 缺点
  • 没有引擎原生支持的话，实现相对复杂
  • 使用skinning时运行时开销相对较大
• 优化策略
  • 只使用1根骨骼，甚至很多枝条共用一根骨骼
  • 不使用skinning，只用骨骼信息做旋转，或是在shader内加上简单的变形
  • 简化，优化骨骼的碰撞计算（类似物理引擎的优化）
  • shader LOD
• 示例（游戏单指视觉效果，不清楚具体实现）
  • Uncharted4 https://www.youtube.com/watch?v=45z9MhK-Agg&feature=youtu.be&t=125
  • Red dead redemption 2 大片的树叶比较明显
  • [教程] Physics interactable foliage overview WIP https://www.youtube.com/watch?v=U7IRbHvcIxY&list=PL0l_6bUTcxt1HYwfIjS951xhIopQP6OXa

Render-to-Texture

将交互信息事先写入一张texture，植物地shader里依据其中地信息进行变形。

• 优点
  • 能够相对自然地表现爆炸导致叶子向四周散开
  • 能够表现延时效果，如被压倒的草地慢慢恢复原状
  • 实现相对简单，并且同一套系统可以用在别的地方（比如雪地）
• 缺点
  • 除了柔软的草地以外较难实现自然的效果
  • 为了表现细节则需要一定的分辨率（占内存和计算量）
  • 为了存储交互的方向（草往哪边倒），又需要额外的内存和计算量
• 优化策略
  • 使用合适的分辨率，特别是要限制交互范围（比如角色周边）
  • shader LOD
• 示例（游戏单指视觉效果，不清楚具体实现）
  • Uncharted 4 https://www.youtube.com/watch?v=RG7XwSzYlyk&t=38s https://www.youtube.com/watch?v=fDtL3PpNI-g
  • Far cry 5 https://www.youtube.com/watch?v=ZxFdwpeRIU8
  • [教程] Unreal Engine 4 Dynamic Foliage Collision / Impulse Response https://www.youtube.com/watch?v=TDLbjF0dRog

All-in-shader

直接把角色的坐标等信息作为碰撞体信息传入shader，
在shader内完成所有碰撞/距离检测及变形处理。

• 优点
  • 实现最简单，不需要额外的系统
• 缺点
  • 能处理的信息有限，难以处理多个交互对象
  • shader内的计算量容易爆炸，难以优化
  • shader不持有任何状态，所以不能实现惯性或者恢复的效果
• 优化策略
  • 优化shader内的计算
• 示例
  • 无 (或者说所有动起来很诡异的游戏www)

三种方法各有优劣，也可以根据需求同时使用几种。
另外需要注意的是，既然有交互，通常也会有随风摆动的需求，
变形的时候需要花一些功夫找到其中的平衡点。