游戏场景管理（一）

作者：隐士低手

游戏中的场景管理，一个容易被忽视，但是却和游戏性能息息相关的问题。现在的手机游戏越来越重度，比如吃鸡，原神，这种大场景开放世界的游戏，场景中的物件成千上万，如何组织场景中的物件是一个非常棘手的问题，场景管理一般解决四个重要问题。

• 视锥体剔除
• 遮挡剔除
• 碰撞检测
• 邻近查询

游戏优化会使用多种裁剪技术来减少不必要的渲染。其中视锥体剔除是最重要的裁剪工作，我们只希望把视锥体中的物体传递给GPU进行渲染，视锥体之外的物体直接丢弃。如果场景中有1万个物体，简单的做法就是在每帧循环1万次，做1万次立方体与视锥体的包含判断，如果这么做会把cpu累死。这时候就需要场景管理来优化检查次数，一般的场景管理算法，会把检测次数由O(n)降低到O(logn)，提升非常大。一个游戏引擎一定会有非常优秀的场景管理算法，这个是优化的重中之重。

碰撞检查和视锥体剔除一样都是为了减少检查的次数，但是碰撞检查还需要考虑相对位置关系，比如子弹射线的检查，我们除了需要快速剔除之外，还要考虑物体的前后位置关系，如果先打中后面的物体那么就会出现判断错误。

遮挡剔除是一把双刃剑，实时计算遮挡剔除会耗费大量cpu时间，如果gpu做检查然后将结果传递给cpu，又会增加cpu等待gpu的时间。所以在使用遮挡剔除的时候一直很纠结，用的好可以提升性能，用的不好性能反而会下降。Gpu driven rendering pipelines，是未来的发展方向，现在gpu越来越强大，将渲染的工作全部交给gpu做吧，cpu已经够累了。

邻近查询在服务器端也会经常使用比如AOI处理，我们也不希望用笨拙的循环来查询是否在区域中。

场景管理主要解决两个问题

• 空间划分
• 潜在可见集

空间划分的目的是可以快速剔除没用的物体，比如我们把空间划分成眼睛前和眼睛后两个空间，视锥体剔除可以快速把眼睛后的空间剔除，那么空间中的全部物件也就被剔除了。空间划分算法有bsp，四/八叉树，kd-tree，BVH树（四/八叉树算是BVH树的一种）等。

潜在可见集就是解决遮挡剔除的问题，比如一面墙后面的物体可以不需要渲染，再比如进入一个没有窗口的房间，室外场景都不在可见范围内。常用的技术有PVS，入口，遮挡剔除等。

不同的游戏适合不同的场景管理算法，比如室外场景适合八叉树，狭长的室内场景适合Bsp。

场景管理分静态物件和动态物件，动态物件的管理需要不停的构建新的树，这部分的性能消耗是否值得。

现在场景管理一般都是放到cpu计算，未来的趋势是gpu计算，这部分的技术在转变。

一系列的问题等着我们去解决，如何为项目做出合理的技术决策。首先我们需要熟悉手中的工具，先把全部的算法做一遍，了解了各个算法的优缺点后，再根据具体问题具体分析。天下没有免费的午餐，这是唯一的学习途径。