CN104699946B - 一种游戏场景的管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种游戏场景的管理方法及装置，所述游戏场景的管理方法包括：将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域，按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表。能够将复杂且空间巨大的游戏场景划分为多个等大的正方体区域，通过散列表对这些区域进行管理，并对区域内的对象进行组织。从而减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

Description

一种游戏场景的管理方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种游戏场景的管理方法及装置。

背景技术

近年来，随着数字化技术的不断发展，场景管理在游戏中显得越来越重要。游戏中的场景管理器一种是用来进行碰撞检测的装置。碰撞检测是指对空间内某些对象间发生了碰撞或交叉的一种检测。游戏中的碰撞检测可分为宽进、严出两个阶段。

几十年来，随着国内外研究人员对碰撞检测技术不断深入研究，该技术已经成熟并被广泛运用。特别是在游戏逻辑和渲染优化中，碰撞检测都起着至关重要的作用。场景管理器大多是用来进行宽进阶段碰撞检测的装置。在宽进阶段，场景管理器通过对场景中的对象进行有效地组织，来迅速找到相互之间可能发生碰撞的对象。目前的现有技术中所采用的对游戏场景中对象进行组织的计算方法，在一定程度上，消耗系统资源较大，影响了宽进阶段的碰撞检测速度，使得游戏玩家用户的体验较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出一种游戏场景的管理方法及装置，以实现对游戏场景的有效管理。

一方面，本发明实施例提供了一种游戏场景的管理方法，所述方法包括：

将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域；

按照所划分的正方体区域及所述正方体区域所对应的边建立散列表。

另一方面，本发明实施例还提供了一种游戏场景的管理装置，所述装置包括：

划分单元，用于将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域；

散列表建立单元，用于按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表。

采用本发明实施例所提供的技术方案，能够将复杂且占用空间较大的游戏场景划分为多个等大的正方体区域，通过散列表对这些区域进行管理，并对区域内的对象进行组织，从而减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明第一实施例提供的游戏场景的管理方法的流程图；

图2是本发明第二实施例提供的游戏场景的管理方法的流程图；

图3是本发明第三实施例提供的游戏场景的管理方法的流程图；

图4是本发明第四实施例提供的游戏场景的管理方法的流程图；

图5是本发明第五实施例提供的游戏场景的管理装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1示出本发明的第一实施例。

图1是本发明第一实施例提供的游戏场景的管理方法的流程示意图，所述的游戏场景的管理方法包括：

步骤S101，将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

游戏场景是指可以为游戏提供能够还原出游戏中的建筑物、树木、天空、道路等可用元素的画面。在3D游戏中，游戏场景提供了一个包含各种元素的空间。该空间由所设计的游戏画面的宽度、深度和高度来共同确定。

通过所计算出的游戏场景空间，及进行游戏场景管理所使用的存储空间的情况，来确定所分空间的数目，进而对游戏场景进行划分。所述的游戏场景并不都是规则的正方体结构，因此以游戏场景空间所划分的正方体区域并不完全为规则的正方体区域，只能是近似于正方体的区域。

步骤S102，按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表。

散列表是根据关键码值直接进行访问的数据结构。也就是说，散列表通过把关键码值映射到表中的某个位置来访问记录，以加快查找速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

在本实施例中，按照步骤S101所划分的正方体区域与其在游戏场景的宽、高、深的线段上对应的一部分，即构成每个正方体区域的所有边。即将该近似正方体区域与构成其的每条边建立对应关系，并建立散列表。

本发明实施例通过将游戏场景划分为多个近似相同体积的正方体区域，并按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表。能够将复杂且占用空间较大的游戏场景划分为多个等大的正方体区域，并通过散列表对这些区域进行管理，以减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

图2示出本发明的第二实施例。

图2是本发明第二实施例提供的游戏场景的管理方法的流程示意图，所述游戏场景的管理方法以本发明第一实施例为基础，进一步的，将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域具体优化为：按照正方体区域的最大个数确定散列表元素数量；根据散列表内最多元素数量及游戏场景体积，计算出正方体区域理想体积；按照正方体区域理想体积计算正方体理想边长；根据游戏场景的宽度、高度和深度及正方体理想边长计算正方体修正平均边长；按照正方体修正平均边长将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

参见图2，所述的游戏场景的管理方法，包括：

步骤S201，根据分配的内存大小确定将游戏场景划分为相同体积的正方体区域的最大个数。

在游戏场景碰撞检测过程中，可以讲游戏场景均匀的分成若干个正方体区域，每个正方体区域需要相应的系统资源支持进行碰撞检测。从系统能够正常运行的角度考虑，应当为每个正方体区域分配合适的内存大小。根据分配的内存大小确定将游戏场景划分为相同体积的正方体区域的最大个数。

步骤S202，按照正方体区域的最大个数确定散列表元素数量。

在本实施例中，每个散列表的元素对应一个由游戏场景划分的正方体，即散列表的元素数量与将游戏场景划分为相同体积的正方体区域的最大个数相同。

步骤S203，根据散列表内最多元素数量及游戏场景体积，计算出正方体区域理想体积。

游戏场景的体积由游戏场景的宽度、深度及高度决定。散列表中的每一个元素对应一个正方体区域，即游戏场景最多可划分为散列表内最多元素数量的正方体。为了后续进行碰撞检测，应当将游戏场景划分为尽可能多的正方体。

利用划分的多个正方体理想体积之和与游戏场景的体积相等这一特点，计算出正方体的体积，即设正方体理想体积为v，散列表元素最大个数为m，场景宽w，高h，深d，

则v＝w*h*d/m。

步骤S204，按照正方体理想区域体积计算正方体理想边长。

依据如下公式计算正方体理想边长a′：

，

其中w为场景宽，h为场景高，d为场景深度，m为散列表元素最大个数。即，利用划分的多个正方体理想体积之和与游戏场景的体积相等这一特点，计算出正方体的理想边长。

步骤S205，根据游戏场景的宽度、高度和深度及正方体理想边长计算正方体修正平均边长。

根据步骤S204所获取的正方体理想边长a′，将游戏场景的宽度、高度和深度分别除以正方体理想边长，分别获取宽度、高度和深度除数的整数和小数部分；即

设i₁是k₁的整数部分，f₁是k₁的小数部分，i₂是k₂的整数部分，f₂是k₂的小数部分，i₃是k₃的整数部分，f₃是k₃的小数部分。分别将宽度、高度和深度除数的小数部分与整数部分相除；即

确定宽度、高度和深度小数与整数部分相除的最大值，即设b为b₁，b₂，b₃中的最大值。将最大值与理想正方体边长相加得到修正正方体平均边长，则正方体区域的修正平均边长a＝a′+b。上述公式由实际计算优化得出，能够很好的优化得出所划分的正方体区域的边长。

步骤S206，按照正方体修正平均边长将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

根据步骤S205所获取的正方体修正平均边长，将游戏场景的宽度、高度及深度按照正方体修正平均边长进行划分，可以将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

本发明实施例通过将游戏场景划分为多个近似相同体积的正方体区域具体优化为按照正方体区域的最大个数确定散列表元素数量；根据散列表内最多元素数量及游戏场景体积，计算出正方体区域理想体积；按照正方体区域理想体积计算正方体理想边长；根据游戏场景的宽度、高度和深度及正方体理想边长计算正方体修正平均边长；按照正方体修正平均边长将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。从而能够将复杂且占用空间较大的游戏场景划分为多个等大的正方体区域，以减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

图3示出本发明的第三实施例。

图3是本发明第三实施例提供的游戏场景的管理方法的流程示意图，所述游戏场景的管理方法以本发明第二实施例为基础，进一步的，将按照多划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表具体优化为：按照所述正方体修正平均边长及游戏场景的宽、深和高建立三维数组；按照三维数组与其对应的正方体区域建立散列表。

参见图3，所述到的游戏场景的管理方法，包括：

步骤S301，根据分配的内存大小确定将游戏场景划分为相同体积的正方体区域的最大个数。

步骤S302，按照正方体区域的最大个数确定散列表元素数量。

步骤S303，根据散列表内最多元素数量及游戏场景体积，计算出正方体区域理想体积。

步骤S304，按照正方体区域理想体积计算正方体理想边长。

步骤S305，根据游戏场景的宽度、高度和深度及正方体理想边长计算正方体修正平均边长。

步骤S306，按照正方体修正平均边长将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

步骤S307，按照所述正方体修正平均边长及游戏场景的宽、深和高建立三维数组。

将游戏场景的宽、深和高分别与修正正方体平均边长相除，获取宽、深和高所划分的正方体区域的每一段或者每一段在宽、深和高上的投影，即令获取每一段的相应坐标，建立一个s₁×s₂×s₃的三维数组，每一个s₁×s₂×s₃即获取一个对应的正方体区域。

步骤S308，按照三维数组与其对应的正方体区域建立散列表。

按照步骤S308所获取的构成每个正方体的边与该正方体的对应关系建立散列表。

本发明实施例通过将按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表具体优化为：按照所述正方体修正平均边长及游戏场景的宽、深和高建立三维数组；按照三维数组与其对应的正方体区域建立散列表。从而能够将复杂且空间巨大的游戏场景划分为多个等大的正方体区域，并为每个正方体区域和构成该正方体区域的边建立对应关系，以减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

图4示出本发明的第四实施例。

图4是本发明第四实施例提供的游戏场景的管理方法的流程示意图，所述游戏场景的管理方法以本发明第一实施例为基础，进一步的，将在确定散列表所对应区域中的对象之后，增加如下步骤:为每个正方体区域建立轴对称包围盒AABB(Axis AlignedBounding Boxes)，为每个正方体区域建立空间二叉树。所述空间二叉树以轴对称包围盒AABB为节点，并将依次反复对宽度、高度和深度进行等分的轴对称包围盒AABB作为子节点，直到预定层数或轴对称包围盒AABB小于一定程度为止。

参见图4，所述到的游戏场景的管理方法，包括：

步骤S401，将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

步骤S402，按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表。

步骤S403，为每个正方体区域建立轴对称包围盒AABB；

包围盒层次的基本思想是通过建立对象的包围盒层次来逐渐逼近对象的几何模型,从而用体积略大而形状简单的包围盒代来替复杂的几何对象，以参加碰撞检测。通过包围盒间的相交测试，快速地排除不相交的基本几何元素，以减少相交测试的次数。

传统的包围盒类型有沿坐标轴的类型，即包围盒AABB。一个给定对象的AABB被定义为包含该对象且边平行于坐标轴的最小的正六面体。所建立的轴对称包围盒AABB的区域为步骤S401所划分的近似相同体积的正方体区域。

步骤S404，为每个正方体区域建立空间二叉树，所述空间二叉树以轴对称包围盒AABB为根节点，并将依次反复对宽度、高度和深度进行等分的轴对称包围盒AABB作为子节点，直到预定层数或轴对称包围盒AABB小于一定程度为止。

二叉树是每个结点最多有两个子树的有序树。为步骤S401中将游戏场景所划分的每一个正方体建立对应的空间二叉树，其中每一个正方体所对应的二叉树的根节点，为步骤S403中为每个正方体区域所建立轴对称包围盒AABB的空间，并将依次反复对宽度、高度和深度进行等分的轴对称包围盒AABB作为子节点。保证每个深度的子节点的空间都具有相同的体积。为保证后续查找或者遍历，二叉树也需要占用相应的存储空间。，

二叉树的深度不能没有节制，可以预先设定二叉树的深度及二叉树的层数。在等分的二叉树到达相应的深度时，即二叉树建立完毕时，也可以预先设定二叉树叶子节点最小AABB的体积。当等分的二叉树的某一层叶子节点的体积与设定的最小AABB的体积相同或小于，二叉树建立完成。

本发明实施例通过将在确定散列表所对应区域中的对象之后，增加如下步骤:为每个正方体区域建立轴对称包围盒AABB，为每个正方体区域建立空间二叉树，所述空间二叉树以轴对称包围盒AABB为节点，并将依次反复对宽度、高度和深度进行等分的轴对称包围盒AABB作为子节点，直到预定层数或轴对称包围盒AABB小于一定程度为止。散列表具有极好的时间复杂度，树形结构则具有很好的空间复杂度，这两种计算方法的结合便能够更加有效地管理大型场景。同时，还可以达到一定的精确度，并且可以对区域内的对象进行组织，从而减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

图5示出本发明第五实施例。

图5是本发明第五实施例提供的游戏场景的管理装置的结构图。

由图5可以看出，所述的游戏场景的管理装置包括：划分单元510和散列表建立单元520。其中，所述划分单元510用于将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域；散列表建立单元520用于按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表。

进一步的，所述的划分单元具体用于：

根据分配的内存大小确定将游戏场景划分为相同体积的正方体区域的最大个数；

按照正方体区域的最大个数确定散列表元素数量；

根据散列表内最多元素数量及游戏场景体积，计算出正方体区域理想体积；

按照正方体区域理想体积计算正方体理想边长；

根据游戏场景的宽度、高度和深度及正方体理想边长计算正方体平均修正边长；

按照正方体平均修正边长将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域。

进一步的，所述的散列表建立单元具体用于：

按照所述正方体平均边长及游戏场景的宽、深和高建立三维数组；

按照三维数组与其对应的正方体区域建立散列表。

进一步的，所述的游戏场景的管理装置还包括：轴对称包围盒AABB建立单元530和空间二叉树建立单元540，其中，所述的轴对称包围盒AABB建立单元用于为每个修正正方体区域建立轴对称包围盒AABB；所述的空间二叉树建立单元540，用于为修正每个正方体区域建立空间二叉树，所述空间二叉树以轴对称包围盒AABB为节点，并将依次反复对宽度、高度和深度进行等分的轴对称包围盒作为子节点，直到预定层数或轴对称包围盒小于一定程度为止。

上述游戏场景的管理装置可执行本发明实施例所提供的游戏场景的管理的方法，具备执行方法相应的功能模块，可将游戏场景分为若干区域，并对区域内的对象进行组织，从而减少碰撞检测的计算量，降低碰撞检测所消耗的系统资源。

本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现。它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行。或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间的相同或相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种游戏场景的管理方法，其特征在于，包括：

根据分配的内存大小确定将游戏场景划分为相同体积的正方体区域的最大个数；

按照正方体区域的最大个数确定散列表元素数量；

根据散列表内最多元素数量及游戏场景体积，计算出正方体区域理想体积；

按照正方体区域理想体积计算正方体理想边长；

根据游戏场景的宽度、高度和深度及正方体理想边长计算正方体修正平均边长，包括：将游戏场景的宽度、高度和深度分别除以正方体理想边长，分别获取宽度、高度和深度除数的整数和小数部分；分别将宽度、高度和深度除数的小数部分与整数部分相除；确定宽度、高度和深度小数与整数部分相除的最大值，将最大值与理想正方体边长相加得到修正正方体平均边长；

按照正方体修正平均边长将游戏场景划分为多个相同体积的正方体区域；

按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表；

为每个正方体区域建立轴对称包围盒AABB；

为每个正方体区域建立空间二叉树，所述空间二叉树以轴对称包围盒AABB为节点，并将依次反复对宽度、高度和深度进行等分的轴对称包围盒AABB作为子节点，直到预定层数或轴对称包围盒AABB小于一定程度为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照所划分的正方体区域及所述正方体区域对应的边建立散列表具体包括：

按照所述正方体修正平均边长及游戏场景的宽、深和高建立三维数组；

按照三维数组与其对应的正方体区域建立散列表。