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地形是3D游戏中不可或缺的基础部分，特别是对于要表现室外场景的游戏来说。随着图形硬件的发展，地形渲染技术也经历了若干变迁。主要包括几个方面：LOD，光照和阴影，材质表现。由于本人的时间精力有限不可能面面俱到，所以只能是浅谈辄止，粗浅的叙述一下相关的技术和一些思考，欢迎交流指正。

关于LOD

早些年，由于图形硬件的瓶颈在于顶点和三角形处理上，因此发展出一批目的在于尽可能减少顶点和三角形数量的算法，如ROAM。后来随着显卡性能的提升，渲染效率的瓶颈逐渐变成了总线上的数据传输速率，地形渲染随之演变成尽可能将预计算好的数据存储于显卡上，从而避免每帧传递数据，如Geo-Mipmapping。还有后续的算法在此基础上继续改进，如Chunked LOD。

除此之外，地形LOD算法还需要处理的问题包括如何消除LOD级别改变时发生的视觉上的突变。一种常见的方法就是通过Morphing。不过不知是出于效率还是工程上的考虑，Crysis的地形上并没有做morphing。

再后来，随着Shader Model 3.0中增加了Vertex Texture访问以及对Instancing的支持，地形渲染技术则有了更多的选择，例如通过VertexTexture技术，可以在VertexShader中算顶点，而Instancing技术更进一步减少了数据传输量，进一步简化了CPU端的计算和数据传输。

参考：CDLOD，这个作者正在基于DX11实现他的下一个版本的CDLOD，将会包含下面要说的Tessellation技术。

到了DX11，新引入的Tessellation技术则让引擎开发者拥有了将整个地形渲染完全搬到显卡上去做的能力。如果说SM3.0中我们只是在硬件上动态生成所需的地形顶点，那么到了DX11中，我们就可以在硬件上实现LOD了，我们可以GPU上决定每个Patch应该有多细密的网格，并且在GPU上处理好和邻接Patch的接缝问题。关于这个话题可以参考GPU Pro2中的Terrain And Ocean Rending with Hardware Tessellation。

这意味着到DX11普及的时候，以往的那些在用于CPU端计算LOD索引的很多算法，都不再被需要了。当然，上述算法中产生的核心思想仍然会继续起作用——例如利用四叉树做地形的数据管理，例如如何在LOD改变时避免视觉上看到跳变等等。 (more…)