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基于patch的地形PVS数据预处理(下)

前面一篇说了pvs数据的预处理,当时是用纯CPU来计算patch之间的可见性。后来听说有个IDirect3DQuery9接口可以判mesh的可见性,就试了一下,果然比用纯粹CPU计算快了很多。计算同样的512地图的pvs数据,原来的算法需要4.7小时,利用GPU之后缩短到了不到800秒,快了大约20倍。更重要的是从不同尺寸地图的pvs预处理得到的大致算法复杂度估计从原来的 n ^ log_2( 48 ),降低到 n ^ log_2( 16 )。另外,新的算法在误差上比原来要少很多,只发现几处距离较远的patch有几个象素的跳变,可能是因为预处理用的表面较小(640×480)并且视角较大(pi / 3,实际游戏使用 pi / 4)

具体算法:

对于每个pvs单元,就是单个patch的一层,我们称为一个unit。每个unit分别朝若干个(我取8个)方向渲染(因为无法一次在屏幕上渲染所有的patch),每个方向:

在unit上平面去若干个摄像机位置采样点,这里仍然取4个角及中心一共5个

使用中心摄像机位对所有patch进行视锥剪裁,只留下视锥内的patch,注意这里要考虑多个摄像机位的情况,所以边界需要留得大一些。另外对于完全落在视锥内,也就是包围球整体落在视锥内的patch打上标记,同样指的是对于多个摄像机位都能完全在视锥内,所以这个边界需要比单个摄像机更严格一些。

全部渲染剪裁后留下的所有patch,得到一个最终的z-buffer

对所有完全落在视锥内的patch挨个单独渲染,查询它的可见性。对于IDirect3DQuery9接口的使用网上很容易查到,就不赘述了。

如果一个目标patch对于一个unit内的所有的摄像机采样点来说都不可见,那么就认为它对于该unit是不可见的。注意渲染单个patch时,如果该patch之前已经判为可见就不用再渲染了。

这个算法有个小缺陷,就是对于一个unit的某个方向上的渲染,只有那些能完全落入视锥的patch才有机会被判为不可见的(因为如果patch有一部分在屏幕外,你无法判定它是否被遮挡),所以不同的方向之间必须有部分重叠,比如我取每个方向 pi / 3 的fov,一圈共采样8个方向。但即便如此,仍然会有一些距离摄像机比较近的patch会没有机会进行可见性判定,也就是说它们是永远可见的。我粗略统计这个数字大约是30~50个patch,考虑到它们离摄像机很近,本来可见的几率就比较大,所以我认为可以接受。如果要减小这个数字,可以采用更大的fov角或更多的采样渲染角度。

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