前言
小時候最喜歡看西遊記，總是幻想着自己能像孫悟空那樣，腳踏筋斗雲穿梭雲海間，生活在仙境中。長大後做了圖形程序，一直想做一個真正的雲海出來，但由於移動端的計算瓶頸，一直沒能做出一個兼顧性能和效果的體積雲（體積雲是基於物理的雲渲染系統，在遊戲中模擬出具有半透明、無規則的表現效果的雲）。
本人是一個遊戲開發愛好者，經常會fellow一些前沿的技術，並且將一些感興趣的技術點開發成一個可以方便使用的插件。最近看到華爲HMS Core 中的CGKit提供了一個體積雲插件，所以就花了兩天時間按照官方文檔集成到Unity中，下圖是一個簡單場景的效果（上面的云爲天空盒，下面的云爲集成後的體積雲），可以看到體積雲整體偏真實，“金邊”效果也比較明顯，支持動態光照，可以在雲中任意穿梭。最重要的是我在一個低端機（榮耀8青春版）上測試了一下性能，分辨率爲720P的情況下，竟然可以跑到50幀！該插件還有一個有意思的功能是，支持開發者定製雲的形狀，這樣我就可以擁有一朵任意形狀的雲了。
接下來就和大家分享一下我是如何將HMS CGKit體積雲插件集成到Unity中的，希望對大家的開發有所幫助。
2、開發準備
1、Visual Studio，推薦使用2017及以上版本； 2、Android Studio，推薦使用4.0及以上版本； 3、Unity，推薦使用2018.4.12及以上版本； 4、EMUI 8.0及以上華爲手機或Android 8.0及以上非華爲手機； 5、下載SDK
到華爲開發者聯盟下載SDK，下載鏈接及說明文檔鏈接如下：
將SDK下載下來，目錄結構如下：
process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDcwODI0MA==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
通過官方的說明文檔可知： RenderingVolumeCloud.dll是基於OpenGL的PC端調試插件，libRenderingVolumeCloud.so是基於OpenGLES30的Android端插件，assets目錄下的兩個bin文件是渲染體積雲時需要用到的資源文件，include目錄下的頭文件是該插件的接口定義。
3 開發詳細記錄
由於該體積雲插件對外暴露的是C++接口，所以要想集成到Unity中，需要將其封裝爲Unity的原生插件（Native plugin），然後集成到Unity獲得體積雲的渲染結果。下面分別給大家介紹一下我的集成過程。
3.1 原生插件的封裝
Unity原生插件是指用C、C++、Objective-C 等編寫的原生代碼庫，插件允許遊戲代碼（用Javascript或C#編寫）調用這些庫中的函數。Unity原生插件的封裝可以參照如下官方文檔以及官方示例教程：
文檔：https://docs.unity3d.com/Manual/NativePluginInterface.html
代碼：https://github.com/Unity-Technologies/NativeRenderingPlugin
根據Unity官方示例，需要分別編譯so和dll作爲動態鏈接庫供Unity調用。可以分別用Visual Studio和Android Stuido直接對官方發佈的開源代碼進行修改，集成體積雲渲染功能，並編譯出對應的庫文件，下面簡要介紹修改方式。
RenderingPlugin.def文件中的函數就是原生插件暴露給Unity的接口，其具體實現在RenderingPlugin.cpp中。我們保留RenderingPlugin.cpp中的UnityPluginLoad、UnityPluginUnload、OnGraphicsDeviceEvent、OnRenderEvent和GetRenderEventFunc這幾個Unity原生插件必須的函數以及相關的靜態全局變量，並添加了3個接口（ReleaseSource，BakeMultiMesh，SetRenderParasFromUnity），如下圖所示。
接下來通過對官方源代碼修改，利用這幾個接口實現對CGKit體積雲插件的調用。修改如下：
(1) 修改OnGraphicsDeviceEvent函數。當eventType 爲kUnityGfxDeviceEventInitialize時，調用CGKit體積雲插件CreateRenderAPI函數創建RenderAPI類型的變量，並調用RenderAPI.CreateResources()函數；當eventType 爲kUnityGfxDeviceEventInitialize時delete RenderAPI類變量。
(2) 修改OnRenderEvent函數。將SetTextureFromUnity函數中設置的全局靜態變量作爲參數，在該函數中直接調用RenderAPI. RenderCloudFrameTexture()函數。
(3) 定義SetTextureFromUnity函數。將RenderAPI. RenderCloudFrameTexture()函數所需的4個輸入值傳給定義好的靜態全局變量，方便以後直接調用該函數進行體積雲渲染。
(4) 定義SetRenderParasFromUnity函數。在該函數中調用RenderAPI. SetRenderCloudParas()函數。
(5) 定義ReleaseSource函數。在該函數中調用RenderAPI. ReleaseData()函數。
爲了實現雲形態的定製，PC端插件需要集成體積雲的烘焙功能，所以dll要比so多一個烘焙接口。在編譯dll時需要額外定義BakeMultiMesh函數，首先調用CreateBakeShapeAPI創建BakeShapeAPI類變量，然後調用BakeShapeAPI.BakeMultiMesh()函數進行烘焙。
3.2 集成到Unity
原生插件封裝成功後，就可以得到適配Unity和該體積雲插件的libUnityPluginAdaptive.so和UnityPluginAdaptive.dll。接下來就是新建一個Unity 3D工程，來實現體積雲功能的調用，這裏我實現了ARM64版本，以此爲例給大家介紹一下。
將ARM64版本的libUnityPluginAdaptive.so、libRenderingVolumeCloud.so、UnityPluginAdaptive.dll和RenderingVolumeCloud.dll放到Assets/Plugin/x86_64文件夾下，沒有該文件夾的話自己新建一個就好。需要對兩個so和dll分別進行如下配置：
由於該體積雲插件的PC端調試插件是基於OpenGL的，所以需要做如下設置：
由於該體積雲插件的Android端插件是基於OpenGLES30的，所以需要做如下設置：
該插件還提供了兩個bin文件，將這兩個文件放到工程任意文件夾下，只要在傳入參數中定義好對應的路徑即可，其中noise.bin是體積雲的細節噪聲，shape.bin是體積雲的三維形狀紋理。也可以調用插件的BakeMultiMesh接口自定義體積雲的形態，這一部分會在後面詳細展開，先暫時使用插件提供的三維形狀紋理。
3.3 實時渲染體積雲
調用體積雲插件前，需要添加打點功能依賴jar包，可以通過修改代碼工程的應用級build.gradle文件來實現，任意jar包版本號均可。
將下載後的jar包，拷貝到Unity工程中，Assets/Plugin/Android/bin文件夾下，沒有該文件夾的話自己新建一個就好。
接下來就可以編寫C#腳本調用相關接口，這裏我顯式調用的適配層接口如下：
(1) SetTextureFromUnity函數的作用是設置cloudTexture的指針、depthTexture的指針，以及cloudTexture的尺寸。其中cloudTexture是用於體積雲繪製的紋理數據， depthTexture是有當前幀depth數據的紋理。該函數只需執行一次即可。
(2) SetRenderParasFromUnity函數的作用是調用CGKit體積雲插件參數設置的接口，設置體積雲的參數。由於這些參數每一幀都要更新，所以該函數每幀都要執行一次。
(3) GetRenderEventFunc函數的作用是調用CGKit體積雲插件繪製接口，將體積雲繪製到cloudTexture上。該函數的調用方式爲GL.IssuePluginEvent(GetRenderEventFunc(), 1)，也可以以CommandBuffer的形式調用 commandBuffer.IssuePluginEvent (GetRenderEventFunc(), 1)。每幀都要執行一次。
(4) ReleaseSource函數的作用是調用CGKit體積雲插件釋放資源接口。只需要最後調用一次即可。
接口定義好以後，調用流程如下：
上圖中灰色的部分是需要根據我們自己來實現的，這裏給大家介紹一下我的一個簡單實現。在調用渲染接口之前，需要創建兩個RenderTexture，其中一個用來保存體積雲插件渲染結果，另外一個用來保存depth。然後調用SetTextureFromUnity接口，將兩個RenderTexture的NativeTexturePtr以及尺寸作爲輸入參數，這樣後面就可以得到體積雲渲染的結果。
在Update階段，需要更新體積雲插件的結構體參數，該參數需要參考CGKit體積雲插件包include目錄下VolumeRenderParas.h文件，在C#腳本中需要定義同樣的結構體。參數具體含義可以參考CGKit體積雲插件說明文檔，需要注意的是結構體要一字節對齊，結構體中表示矩陣的4個數組採用行優先排列。下圖是一個簡單的示例：
更新結構體變量後，調用SetRenderParasFromUnity接口以引用的方式傳遞體積雲渲染的參數，之後的渲染就會基於這組參數進行。
調用渲染接口時，我們以OnRenderImage後處理的形式將體積雲繪製到屏幕上，當然也可以使用CommandBuffer的形式在其他階段進行配置。在OnRenderImage階段，首先要將depth繪製到之前創建的depthTexture RT上，然後調用GL.IssuePluginEvent(GetRenderEventFunc()，將體積雲繪製到之前創建的cloudTexture RT上，最後將cloudTexture和OnRenderImage的輸入src利用透明度融合到dst上，就可以在屏幕上顯示體積雲。
3.4 打包APK到手機端驗證
在PC端調試好效果之後，就可以直接打包到APK進行Android端驗證。Android端和PC端唯一的區別就是結構體參數中的兩個字符串數組，分別是shape.bin和noise.bin文件的路徑，這兩個路徑需要在不同平臺區分開來，可以將兩個bin文件放到Application.persistentDataPath文件夾下。
3.5 烘焙三維形狀紋理
該體積雲插件同時也提供了烘焙接口，可以自定義三維形狀紋理。同樣將其集成到適配層，前邊已經有過介紹，接口函數爲：
函數的輸入爲BakeData結構體變量以及保存bin文件的路徑，同時會生成類似於shape.bin的文件，其中savePath需包含完整路徑以及後綴(.bin)。由於數組長度不定，所以該結構體的成員變量爲數組指針類型和int型，參數具體含義可以參考CGKit體積雲插件說明文檔。根據說明文檔我們可以知道，烘焙接口的作用是將一個Boundingbox內的多個mesh烘焙爲三維形狀紋理。Boundingbox的大小由結構體內的兩個參數決定，分別爲minBox和maxBox。
如下圖所示，調用接口前，先將多個三維模型組合到一起。爲了可視化到底哪些區域是可烘焙區域，我們可以在空間中根據minBox和maxBox這兩個參數繪製一個線框，在線框外的區域是不予烘焙的。調整好各個模型的位置之後，就可以調用該接口進行烘焙。
在烘焙時還需要注意的一點是，烘焙好的三維形狀紋理在渲染體積雲時會被連續採樣，所以佈置三維模型時，需要在水平的四個與boundingBox相交的位置上放置相同的三維模型，使其被循環採樣時保持連續性。
烘焙結束之後就可以使用自定義的三維形狀紋理進行體積雲渲染，用法與官方提供的shape.bin用法一樣。
Demo獲取
emo以unitypackage的形式打包並上傳至百度雲盤，地址請戳：
https://pan.baidu.com/s/1JEt_aaC70ARgWmX3cl-n9w 提取碼: yx8a
從Assets->Import Package->Custom Package中導入該unitypackage，其中Plugin文件夾中有適配層和CGKit體積雲插件的dll和so。volumeCloud文件夾中有相關的腳本、shader以及搭建的場景。StreamingAssets文件夾中存放了相關的資源文件(shape.bin和noise.bin)。volumeCloud/Readme.txt中註明了Demo運行的一些注意事項，在運行前請按說明進行配置。
原文鏈接：https://developer.huawei.com/consumer/cn/forum/topic/0202500645526020389?fid=18
原作者：轉來轉去