El遊戲引擎-1. 地形

1. 地形

某種程度上說，目前主流3D引擎都可以被描述為基於地形的3D引擎。由於地形在遊戲中使用之普遍，各引擎都對該部分內容給予充分重視，在實現其地形系統時在各種理論、演算法上所投入的研究也不遺餘力。

 

1.1 動態LOD

LOD（層次細節，Level of Detail）簡單來說，就是對於接近視點或者說需要精確繪製的物體採用高層次細節，而對於遠離視點或者說不需要精確繪製的物體採用低層次細節，以提高渲染時的效率。

LOD概念很早就被引入到遊戲開發中，在大規模地形的實現中得到廣泛應用。地形渲染一般的實現方法是根據高度圖建立三角形頂點緩衝，之後在繪製的時候根據LOD建立索引緩衝，再之後渲染。由於在渲染時LOD會參考視點、視錐等選取需要繪製的有效三角形的索引進行繪製，這樣一來很多無效三角形在被送入流水線之前就被剔除。理想情況下，不論多大的地形，每一幀渲染的三角形數目也不會有很大波動。

El採用動態LOD對地形進行繪製管理，所採取的理論及實現皆參考潘李亮《基於LOD的大規模真實感室外情境即時渲染技術的初步研究》一文，這裡給出連結，不多贅述，並對作者表示感謝。

http://www.hellocpp.net/Articles/Article/145.aspx

         地形動態LOD中值得注意的是四叉樹管理的實現及T裂縫的修複。解決了這兩個問題，基本上就沒有什麼痛點了。

 

1.2 渲染

         El地形採用類似魔獸世界3+1的渲染方式，三張地表細節紋理（草地、泥土、磚塊），及一張混合參數紋理，該紋理的RGB通道分表代表前三張紋理的混合權重值，Alpha通道代表地形是否有陰影。

         另外，影響地形渲染效果的諸多因素當中，光照其實佔了很大部分比重，處理好光照模型，渲染出來的地形會有意想不到的效果。

 

1.3 看起來很美

         最後給出地形LOD的一些討論。

評估自己的項目自問一下，地形真的有必要做動態LOD嗎？動態LOD在渲染前的確能裁剪大量的三角形，但是決定裁剪哪些三角形的步驟卻需要在cpu中給出計算，而項目中如果要得到 相對精緻的地形，這樣的計算量也是很大的。El的地形運算中，動態LOD引發了指數級的降幀。

地形動態LOD，看起來很美。但在實際的項目運用中，作者覺得地形採用靜態LOD更為合適。市面上一些引擎就是這麼做的，魔獸世界也是如此。魔獸放棄了動態LOD策略，採用二級靜態LOD，而魔獸世界的地形效果及效率業界也有目共睹。可能會有人堅持認為類似魔獸的無限連續地形，用動態LOD是再適合不過了。其實作者竊以為，無限連續地形的精髓，不在於LOD而在於地形分塊。

關於項目中地形採用靜態LOD的討論，siney在其blog中的觀點也很中肯。

http://www.sineysoft.com/blog/post/Terrain_lod.html

最後給出魔獸世界地形渲染方法的一些連結，希望對大家有所協助。

http://fotoone.spaces.live.com/blog/cns!68DE430B0B5562FB!1234.entry

 

圖1.1 動態LOD地形（高度圖粗糙是造成地形不漂亮的重要原因T.T）

 

圖1.2 動態LOD地形（線框模式）