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简单高效的多边形地图系统

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特性

之前做的项目都是使用以方格为基础的地图系统,但是随着游戏开发的深入,方格对于斜线的无力越来越明显,逻辑处理起来也很复杂低效。
Unity自带的NavMesh很容易解决这方面的问题,而且正常情况下多边形数量远小于方格数量,寻路速度较快,甚至可以提前保存结果避免动态寻路。
但是由于底层不开源,无法提供给服务端使用,也不好针对项目进行优化和扩展。所以我自己实现了一个多边形地图系统,主要针对项目的这些功能:

  1. 最基本的需求,两点间寻路 Snapshot
  2. 按固定距离直走,遇到边界沿着边滑行 Snapshot
  3. 瞬移到任意位置,如果遇到不能走的点找最近的点 Snapshot
  4. 地形要能上下起伏走斜坡,服务端只需要平面就行 Snapshot
  5. 需要有动态阻挡,开启后才能进入下一个区域 Snapshot

这是一个完整演示game.unity

  • 在小地图点击可走区域创建人物
  • 左键点小地图寻路行走,右键点小地图闪现
  • 左键按箭头方向和长度行走,WASD也可控制行走,右键直接到终点或者遇到阻挡点
  • 空格开启下一个区域,一共四个区域
  • 按住中键调整镜头,滚轮调整远近

遇到的问题和采用的解决方案

首先多边形的创建直接使用Unity作为编辑器,操作起来简单方便,生成的数据也可以写工具转换成自己需要的格式,服务端也可以用。
但是这样就没法运行时动态修改地形了,不过由于本身地形重建效率太低,同时还要处理单位从可走变成不可走后坐标修复的问题。
所以比较常见的替代方式是提前创建多个区域,动态开启区域变成可走。避免动态重建地形和从可走变成不可走的情况。
Snapshot 再来看下多边形相对于方格最需要解决一个的问题:方格直接用坐标就能算出是在哪个方格,而多边形需要遍历才能确定坐标在哪个多边形内。
我的解决方案是:首先保证人物在地图中行走时一直带着多边形索引,这样就只在初始化和瞬移的时候需要查找在哪个多边形,大部分时候是不需要的。
查找多边形的时候,提前先按中心点使用Hilbert曲线把多边形排序,然后用多边形的边界矩形构建静态R-Tree,加快索引效率。

  • 关于R-Tree的介绍可以参考这篇:https://blog.csdn.net/v_JULY_v/article/details/6530142/
  • 这是一个58个多边形R-Tree的结构,3个根节点,中间层5个子节点,最后包含多边形的一层是4个子节点。 Snapshot
  • 关于Hilbert曲线的介绍:https://blog.csdn.net/u010793236/article/details/74500593/
  • Hilbert曲线的作用是把二维坐标点转换成一维索引时,同时能保持空间相邻的二维坐标点在一维索引大致也是相邻的。这样在构建R-Tree的时候,直接按顺序拿出来合并矩形,也能保持紧密效率很高。 Snapshot
  • 这是多边形排序后的中心的连线,这个例子多边形不多,多边形越多作用越明显。 Snapshot

关于两点间寻路

  • 多边形地图也可以用A星算法,不过由于多边形数量远少于方格数,所以我推荐使用Floyd预先计算所有通路,避免动态寻路。
  • 另外寻路后的路径平滑,采用的是漏斗算法。简单介绍下原理就是,判断下一个点是否在漏斗范围内,是就缩小漏斗口,不是就形成了拐点,从拐点重新开始。
    Snapshot

关于直线行走

关于求坐标高度

  • 因为坐标点一直带着多边形索引,所以直接用多边形平面根据XZ,就能很容易就算出Y来。 Snapshot
  • 常规的方式是发射线与模型相交的方式求高度,效率优势不用再多做说明。

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