Java 三维游戏几何

我有一个使用3D网格表示的简单游戏，类似于：

Blocks grid[10][10][10];

游戏中的人物由一个点和一个视线向量表示：

double x,y,z, dx,dy,dz;

我使用3个嵌套for循环绘制网格：

for(...) for(...) for(...)
   draw(grid[i][j][k]);

明显的问题是当网格的大小增长到几百以内时，fps会急剧下降。凭直觉，我意识到：

• 网格中被其他块隐藏的块不需要渲染
• 不在人视野内的块也不需要渲染（即，位于人后面的块）

我的问题是，给定一个网格，一个人的x、y、z和一个视觉矢量，我怎么知道哪些块需要渲染，哪些块不需要渲染？

我不久前研究了3D游戏引擎，并研究了它们使用的一些技术。根据我的记忆，他们使用了一种叫做淘汰的方法。他们将“世界”中存在的一切构建成一个树状结构。这样做的想法是，您可以得到此树的一个子集，它表示任何给定时间的可见对象。换句话说，这些是需要呈现的东西。比如说，我有一个房间，房间里有物体。房间在树上，房间中的对象是树的子对象。如果我在房间外面，我会修剪（移除）这根树枝，这意味着我不会渲染它。这样做效果很好的原因是，我不必评估世界上的每个对象来查看它是否应该被渲染，而是快速地修剪世界上我知道不应该被渲染的部分

更好的是，当我走进房间时，我会从树上修剪整个世界，然后只渲染房间及其所有后代

我认为JMonkeyEngine团队做出的许多设计决策都是基于David Ebery书中的内容。我不知道如何实现这样一种方法的技术细节，但我敢打赌这本书对你来说是一个很好的起点

以下是一些不同剔除算法的有趣示例：

• 视锥剔除
• 背面剔除
• 基于细胞的遮挡剔除
• 基于PVS的任意几何体遮挡剔除
• 其他

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首先，您需要一个空间分区结构，如果您使用的是统一的块大小，那么最有效的结构可能是一个。然后，您需要编写一个算法来计算长方体是否位于平面的特定一侧（或相交）。一旦你有了这些，你就可以计算出八叉树的哪些叶节点在视图截锥体的六个边内——这就是视图剔除。此外，使用八叉树，您可以确定哪些块遮挡了其他块（有时称为平截头体遮罩），但首先要让第一部分工作。

听起来您要做的是minecraft-y类型的事情。 看一看。 需要注意的要点是：

• 只需绘制与透明块共享的块的面。e、 g:不要费心在两个不透明的方块之间画面——玩家永远看不到它们
• 您可能希望将可见块几何体批处理为chunklet（并将其粘贴到VBO中），并基于每个chunklet确定可见性。要准确地找出哪些块是可以看到的，可能需要比把VBO扔到gpu上接受透支更长的时间
• 整体填充可以很好地确定哪些chunklet是可见的-使用视图截锥、视图方向（如果面向+ve x方向，则不要向-ve方向整体填充）和对chunklet数据的简单分析（例如：如果chunklet的整个面不透明，则不要从该面整体填充）

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这是一个相当大的主题，在中有详细介绍。如果您使用openGL或任何其他3D库，它会在最终渲染时自动进行剔除。因此，如果我使用openGL，则添加几何优化不会影响整体性能？@tototo2这是一个极为误导/完全错误的说法。剪辑空间之外的对象不会在屏幕上绘制，但它们仍必须通过顶点/几何体处理器。在剪辑空间中但被其他对象遮挡的对象将被视为可见对象进行处理，但最终像素颜色取决于哪个对象的zDepth值最低（即最接近的对象）-但必须对其进行处理才能到达该点。@cbamber85 OK，抱歉。从下面的TreeBranch中看到答案，不是openGL，而是一些更高级别的引擎必须进行筛选。“在这个算法的原始版本中，世界上的每一个对象都是针对六个平面进行测试的。”我如何着手实现这样的东西？我对复杂的八叉树结构不是特别感兴趣，等等。如果你对解决问题的标准方法不感兴趣，那么你可能需要调整你的努力。与其自己尝试做这些，不如使用一个库。C++中有很多，我知道最好的java之一是JMunKEngEngEngy（上面我链接的）。