c++ - 有效地为地形物理提供几何

Question

我一直在研究游戏引擎中地形系统的不同方法，试图让自己熟悉这项工作。许多细节看起来很简单，但我对一个细节感到困惑。

出于性能原因，许多地形解决方案利用着色器生成部分或全部几何体，例如生成位置的顶点着色器或用于 LoD 的曲面 segmentation 着色器。起初我认为这些方法专门用于不关心物理模拟的渲染。

我之所以这么说，是因为就我目前对着色器的了解而言，着色器计算的结果通常会在帧末尾被丢弃。因此，如果您严重依赖着色器，那么几何信息将在您访问它并将其发送到另一个系统(例如在 CPU 上运行的物理系统)之前消失。

那么，我对着色器的理解是错误的吗？您能否存储它们生成的几何图形的结果以供其他系统访问？或者我是否被迫将地形几何图形保留在 CPU 上并将着色器留给其他细节？

Answer 1

着色器

您正确理解了部分着色器，即:在一帧之后，数据作为最终合成图像存储在后台缓冲区中。

但是:使用变换反馈，可以将变换后的几何图形捕获到顶点缓冲区并重新使用它。变换反馈发生在顶点/几何/曲面 segmentation 着色器之后，因此您可以使用几何着色器生成地形(或它的可见部分一次)，通过变换反馈推送它并存储它。这样，您就有可能对您的地形使用 CPU 碰撞检测!您甚至可以将其与曲面 segmentation 相结合。

你会喜欢这个:A Framework for Real-Time, Deformable Terrain .

对于 LOD 和曲面 segmentation :LOD 不是曲面 segmentation 的先决条件。您可以使用 segmentation 来实现一些更复杂的效果，例如通过对粗糙几何体的递归 segmentation 来添加细节。将它与 LOD 链接只是一个非常好的优化，避免了基于 RAM 内存的 LOD 网格级别，因为您只有“基础网格”并对其进行 segmentation (尽管这将是一个不令人满意的优化恕我直言)。

现在更深入地了解 GPU 和 CPU 独占地形。

GPU 生成的地形(程序)

如 NVidia 文章 Generating Complex Procedural Terrains Using the GPU 中所写:

1.2 Marching Cubes and the Density Function Conceptually, the terrain surface can be completely described by a single function, called the density function. For any point in 3D space (x, y, z), the function produces a single floating-point value. These values vary over space—sometimes positive, sometimes negative. If the value is positive, then that point in space is inside the solid terrain.

If the value is negative, then that point is located in empty space (such as air or water). The boundary between positive and negative values—where the density value is zero—is the surface of the terrain. It is along this surface that we wish to construct a polygonal mesh.

使用着色器

用于生成地形的密度函数必须可用于碰撞检测着色器，并且您必须填充包含碰撞位置的输出缓冲区，如果有的话...

CUDA

参见:https://www.youtube.com/watch?v=kYzxf3ugcg0

这里有人根据 NVidia 文章使用了 CUDA，但是这意味着相同:在CUDA中，执行碰撞检测，必须共享密度函数。

然而，这将使变换反馈技术更难实现。

着色器和 CUDA 都意味着在至少一个位置重新采样/重新计算密度，仅用于单个对象的碰撞检测。

CPU地形

通常，这意味着以顶点/索引缓冲区对的形式存储一组 RAM 内存的几何图形，它们由着色器管道定期处理。由于您拥有此处可用的数据，您很可能还会有一个碰撞网格，它是您执行碰撞的地形的简化表示。

或者你可以在你的地形上使用一组碰撞器，标记允许的路径，恕我直言，这是在早期的 PS1 最终幻想游戏中执行的(实际上并没有真正意义上的地形)我们今天了解地形)。

这个简短的回答既不广泛深入也不完整。我只是试图让您深入了解数十种解决方案中使用的一些概念。

更多阅读:http://prideout.net/blog/?tag=opengl-transform-feedback .