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游戏几何表示方式选择

在编写几何处理密集型游戏代码前，请使用此技能。选择一种能让关键操作简单、可靠且足够快速的表示方式，然后有计划地确定转换边界。

主要来源：Oleksandr Kaleniuk 所著的《Geometry for Programmers》 (https://www.manning.com/books/geometry-for-programmers)，经改编和转述，尤其是第 2 章和第 10 至 12 章。

核心工作流

1. 首先明确操作：渲染、碰撞、拾取、偏移、变形、布尔运算、平滑运动、地形破坏、生成道具、编辑几何体或转换。
2. 列出游戏已有的数据，以及最终需要的数据。包括纹理、法线、动画绑定、游戏玩法标签和 LOD。
3. 选择最经济、最可靠地执行核心操作的工作表示方式。不要仅仅因为最终要渲染，就默认使用网格。
4. 定义转换边界：输入表示方式、工作表示方式、输出表示方式、分辨率、可接受误差和属性传递方式。
5. 为表示方式本身添加不变量和测试，而不仅仅检查最终视觉效果。
6. 当操作组合发生变化时，重新评估选择。适合渲染的表示方式，可能并不适合编辑或碰撞。

表示方式指南

• 渲染、GPU 管线、LOD、静态关卡几何体，以及在属性数据重要时近似光滑表面，使用三角网格。
• 布尔组合、偏移、掏空、有机程序化形态、快速内外测试和可靠修复步骤，使用 SDF 或隐式场。
• 可破坏地形、粗略占据状态、侵蚀／膨胀、降噪、泛洪填充、间隙检查，以及在共享网格上可靠执行类似布尔的操作，使用体素或图像蒙版。
• 需要连续性的玩家路径、摄影机轨道、弹道轨迹、道路、河流、UI 曲线和动画控制，使用样条曲线或 Bezier 曲线。
• 如果程序化物体由少量参数生成，例如旋转曲面、地形块、管道或轨道，使用参数曲面。
• 平滑扭曲、影响图、风力／水流效果、程序化变化和非刚性变形，使用向量场或变形场。
• 在一种表示方式负责交互、另一种负责渲染时，使用混合方案，例如体素雕刻后输出带网格 LOD 的结果。

决策规则

• 如果操作属于布尔运算或类似偏移的操作，优先使用 SDF 或体素，而非三角网格，除非必须保留精确的网格拓扑。
• 如果操作需要精确的纹理、法线、蒙皮或创作数据，请保留网格属性，或规划好转换后如何重新生成这些属性。
• 如果系统需要平滑路径，请从曲线和参数化入手，而不是从采样点入手。
• 如果游戏需要执行数千次重复的空间测试，请选择支持索引、局部性或预计算系数的表示方式。
• 如果内存占用是主要限制，请优先使用网格或样条曲线等边界数据，而不是完整体素体积。
• 如果可靠性是主要考虑因素，请优先使用网格、SDF 或带冗余回退的工作流，而不是单一且脆弱的网格算法。

输出检查清单

返回一份简短的表示方式说明：

• 所选工作表示方式：
• 现有输入表示方式：
• 所需输出表示方式：
• 得以简化的操作：
• 变得更困难的操作：
• 转换步骤：
• 误差／分辨率预算：
• 属性保留方案：
• 退化或失败情况：
• 最小化测试或调试视图：

常见错误

• 从网格渲染，然后强行让所有游戏操作都在同一个网格上运行。
• 在考虑 SDF 或体素工作流之前，就对任意三角形网格应用偏移或布尔运算。
• 转换表示形式时，没有规划法线、UV、材质、游戏玩法标签、碰撞层或 LOD。
• 在破坏了距离含义的操作之后，仍将仅表示符号的隐式函数视为真正的距离场。
• 未证明内存和流式处理模型，就选择高分辨率网格。
• 还没选择能让算法变得多余的表示形式，就开始优化算法实现。