NavMesh的生成原理

本篇内容介绍了“NavMesh的生成原理”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

简述

本篇文章介绍了NMGen的核心处理流程。NMGen用于生成多边形数据，代表了导航网格的表面。有很多种网格生成方式，但是他们都包含了下面的一些步骤。

主要流程如下所示：

1. 体素化。从源几何体构造实心的高度场，用来表示不可行走的空间。

2. 生成地区。将实心高度场的上表面中连续的区间合并为地区。

3. 生成轮廓。检测地区的轮廓，并构造成简单多边形。

4. 生成多边形网格。将轮廓分割成凸多边形。

5. 生成高度细节。将多边形网格三角化，得到高度细节。

一、Voxelization（体素化）

核心类：Heightfield

在体素（体素是空间中的一个有大小的点）化阶段，源几何体被转换成高度场，用来表示不可行走的空间。一些不可走的表面在这个阶段会被剔除掉（比如坡度过大的面 ）。

对于源几何体上的每个三角形，使用“保守体素化算法”（Conservative Voxelization）分割成体素，并加入到高度场中。保守体素化算法确保了每个三角形面，都会被生成的体素完全包围。

体素化阶段后，实心高度场(solid heightfield)包含了很多的区间(span)，覆盖了源几何体上的所有面。

二、Region Generation（生成地区）

核心类：CompactHeightfield

这一阶段的目标是，近一步定义实体表面上哪部分是可以行走的，以及将这些可行走的部分划分成连续的地区，这些地区可以最终构成简单多边形。

首先，将实心的高度场，转换成一个开放的高度场(open heightfield)，用来表示实体表面上那些可以行走的部分。一个开放的高度场，表示位于实体空间表面的地表部分。

在下图中，绿色部分代表开放区间(span)中的地表。这相当于是实心高度场上所有可行走的上表面。注意那些墙，桌子下面的区域，以及走廊扶手上那些比较窄的区域，已经在实心高度场生成的时候被剔除掉了。一些不可行走的区域，比如桌面，楼梯扶手，墙边较窄的位置，目前仍然显示为可行走的。

然后，进一步剔除掉不可行走的区域。在计算完成的时候，开放区间中那些认为可以行走的部分，应该通过下面的测试： 
+ 该区域不能紧挨着障碍物(如，墙，家具等)（使用WalkableRadius作为距离阀值） 
+ 该区域在表面之上没有足够的开放空间(非碰撞区域)。（人在不碰撞到其他物体的情况下，能够合法的移动）(使用WalkableHeight作为高度阀值)

为剩下的所有区间生成邻接信息，用于把他们合并成一个大的面片。该算法使用一个最大垂直步长(WalkableStep4)来决定哪些区间是可以连在一起的。这允许一些特殊的结构能够被考虑进来，比如楼梯，路边，桌面等。例如，构成阶梯的区间能够当做邻居被连接在一起，而桌面上的区间就不能和地板连接在一起。

下图显示的是地区。注意看阶梯上的那些地区，尽管构成的区间并没有直接相连。也需要注意那些桌子上，楼梯扶手，以及所有其他实心高度场上不可走的面，在这个阶段后已经被成功剔除了(黑色表示被剔除的区间)。

在该阶段后，这些相连的地区代表了可行走的面。

三、Contour Generation（生成轮廓）

核心类：ContourSet

轮廓就是沿着地区边缘“行走”，构成简单多边形。这是从体素空间转换回向量空间的第一步处理。

首先，从地区生成非常精细的多边形。

然后，使用多种算法来完成下面的步骤：

+ 简化相邻多边形的边缘（地区之间的部分）

+ 简化边界(边界是没有邻接或邻接了障碍物的轮廓)(EdgeMaxDeviation)

+ 优化边界的长度。（边界如果太长，不能得到最优的三角形）

下图展示了执行此算法后的轮廓

在该阶段结尾，简单多边形代表了可行走的表面。

四、Convex Polygon Generation（生成凸多边形）

核心类：PolyMesh

许多算法只能用于凸多边形。因此，这一步需要把轮廓构成的简单多边形转换成凸多边形网格。

下图中，你可以看到由轮廓形成的凸多边形。

在该阶段的结尾，一个凸多边形网格代表了可以行走的表面。

五、Height Detail Generation（生成高度细节）

核心类：PolyMeshDetail

在这最后的阶段，凸多边形网格会被Delaunay三角化算法三角化，于是可以增加高度的细节。在多边形的内部或者边缘添加顶点，来确保网格与原始几何体表面等价。(DetailSampleDistance和DetailMaxDeviation)

“NavMesh的生成原理”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注亿速云网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！