java - 我应该如何格式化 3D 引擎的几何实例化过程？

Question

我目前正在使用 java 开发 3D 引擎，并遇到了一些问题。例如，以可靠、简单的方式创建 3D(或 2D 或 1D)几何图形的可靠方法。当然，对此没有真正、直接的答案，但我主要预计这是一篇讨论类型的帖子。但是，尽管如此，我正在寻找一种简单但可靠的方法来实例化几何图形在我的 3D 引擎中。

(举个例子来说明我的意思，我目前的一切都是由 3D 点组成的(就像现实中的那样)，但是告诉引擎这些点组成是什么是一项艰巨的任务，因此很难获得可靠的几何图形。我需要一个更可靠的系统，而不仅仅是使用很多点。)

Answer 1

是的，讨论型问题——首先，只是一个警告，讨论型问题在 stackoverflow 上往往会受到皱眉，但我还是会提出来:

我首先想到的是Half-edge Mesh Datastructure ——一个简单而强大的结构，足以满足我迄今为止所需要的一切——几乎没有空间方面的多余数据。这基本上可以满足您所有的网格结构需求。

您在许多 3D 游戏引擎中会发现的另一个解决方案是对象树系统(我不确定这是否是正确的名称)，您可以在 python panda3D game engine 中找到它的实际应用。 ， blender (有点，不太熟悉 blender )，等等。这个想法是有一个简单的 Object3D 类，它可以在其中的相对位置包含其他 Object3D 对象。这种嵌套的层次结构非常适合复杂的系统，其中各个部分组合在一起形成其他事物的更复杂的部分。这种嵌套层次结构也非常适合递归 O(log n) 碰撞算法和递归平截头体剔除(对于图形)。这也很容易编码——我在 11 年级时使用对象树编写了一个基本的 3D 引擎，而且我们可以说，当时我并不是 MENSA 的成员。

在任何引擎中，我们都需要某种方法来计算交叉点等，这样我们就可以进行视锥体剔除、物理碰撞等等。我使用的技巧(非常有效，而且足够智能)是 AABB tree -- 如果我们已经有了对象树，我们只需让每个对象存储并计算其​​ AABB，嘿，急! AABB 树。

无论如何，你说，既然我有一些编写这样的代码的经验，我必须能够提供示例，对吗？是的:

public class Object3D {
    public LinkedList<Object3D> children;
    public AABB aabb; // the AABB of the object -- constructed 
                      // by union of children's AABBs
    public void doesIntersect(Object3D obj){
        // intersection using AABB-AABB intersection
        // sadly web resources are sorely lacking, so I shall handle this one below
    }
}

关于 AAABB-AABB 碰撞(如果您需要知道)我们有两个盒子。每个框都与轴对齐，并且每个框都有宽度、高度和深度。为了测试它们是否发生碰撞，我们观察沿所有三个轴观察时它们是否重叠 - 毕竟，如果当我们沿一个轴观察时它们不重叠，它们就不可能发生碰撞。稍后进行一些奇特的数学计算，我们注意到:

"Box A and Box B collide" iff "Box A and B have overlapping x coordinates" and 
"same for y coordinates" and "same for z coordinates" and 
"same for any other dimensions of space you decide to implement".

事实证明，这对于编码和计算来说都是一个微不足道的检查，这就是为什么 AABB 为对象树提供了良好的包围体。

好吧，对于讨论来说，这个答案已经变得相当片面了。不管怎样，评论会很可爱，我确信我错过了一些有用的东西(verlet 集成、光线追踪，但所有这些在如上所述的基础上都很容易)