Godot EngineAI路径编辑：手动调整导航网格

原创 于 2025-10-01 02:25:28 发布 · 333 阅读 ·
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Godot EngineAI路径编辑：手动调整导航网格

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你是否遇到过游戏角色卡在障碍物边缘、NPC绕远路或导航路径穿透地形的问题？在3D游戏开发中，自动生成的导航网格（NavMesh）往往无法完美适配复杂场景。本文将通过Godot Engine的导航系统源码解析，带你掌握手动调整导航网格的核心技巧，让AI角色的移动更自然、更智能。

导航网格基础：从自动生成到手动优化

导航网格（Navigation Mesh，简称NavMesh）是一种用于AI路径规划的多边形网格，它定义了游戏世界中可行走区域。Godot Engine提供了完整的导航系统，包括2D和3D两种实现，分别通过NavigationServer2D和NavigationServer3D管理。

Godot Engine logo

核心数据结构与源码位置

Godot的导航系统核心代码位于servers/navigation目录，主要包含以下关键文件：

导航网格由顶点（vertices）和多边形（polygons）组成，在3D中使用Vector3，在2D中使用Vector2：

// 3D导航网格定义（navigation_mesh.h）
Vector<Vector3> vertices;
Vector<Vector<int>> polygons;

// 2D导航多边形定义（navigation_polygon.h）
Vector<Vector2> vertices;
Vector<Vector<int>> polygons;

自动生成的局限性

自动生成导航网格通常通过以下参数控制（以3D为例）：

  • cell_size：网格单元格大小，默认值由NavigationDefaults3D::NAV_MESH_CELL_SIZE定义
  • agent_height：角色高度
  • agent_radius：角色半径
  • agent_max_climb：可攀爬高度
  • agent_max_slope：可行走最大坡度

虽然自动生成能快速创建基础导航网格，但在以下场景中需要手动调整：

  • 复杂室内场景的狭窄通道
  • 需要精确控制行走区域的解谜关卡
  • 动态变化的场景（如可破坏地形）

手动编辑导航网格的关键技术

手动调整导航网格涉及三个核心操作：顶点编辑、多边形修改和区域连接。这些操作可以通过Godot编辑器的内置工具或自定义插件实现。

1. 顶点与多边形编辑

导航网格的基本组成单位是顶点和多边形。每个多边形是由一系列顶点索引组成的闭合环路：

// 添加多边形（navigation_polygon.h）
void add_polygon(const Vector<int> &p_polygon);

// 示例：添加一个三角形多边形
Vector<int> triangle;
triangle.push_back(0); // 顶点索引
triangle.push_back(1);
triangle.push_back(2);
navigation_polygon.add_polygon(triangle);

手动编辑技巧：

  • 使用set_vertices()批量更新顶点位置
  • 通过clear_polygons()和add_polygon()重新定义多边形
  • 利用get_polygon_count()和get_polygon()遍历现有多边形

2. 区域连接与导航链接

当导航网格被分割成多个区域时，需要通过连接（connections）或链接（links）实现区域间的移动。Godot提供了两种连接方式：

  • 边缘连接（Edge Connections）：自动连接相邻区域的边缘，通过map_set_use_edge_connections()启用
  • 手动链接（Manual Links）：通过link_create()创建自定义连接点
// 创建导航链接（navigation_server_3d.h）
RID link = NavigationServer3D::get_singleton()->link_create();
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_map(link, map);
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_start_position(link, Vector3(0, 0, 0));
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_end_position(link, Vector3(5, 0, 0));

3. 导航成本控制

通过设置区域的进入成本（enter_cost）和旅行成本（travel_cost），可以引导AI优先选择某些路径：

// 设置区域成本（navigation_server_3d.h）
void region_set_enter_cost(RID p_region, real_t p_enter_cost);
void region_set_travel_cost(RID p_region, real_t p_travel_cost);

应用场景：

  • 将危险区域设置高进入成本
  • 为不同地形（草地、沙地、水泥地）设置不同旅行成本
  • 通过动态调整成本实现路径动态变化

实战案例：修复NPC穿越障碍物问题

假设在游戏场景中，NPC经常穿越某个墙角，这通常是因为自动生成的导航网格没有精确贴合地形。以下是修复步骤：

步骤1：启用导航网格可视化

在Godot编辑器中，开启导航网格可视化：

  1. 选择导航区域节点（NavigationRegion3D/2D）
  2. 在检查器中勾选"Debug Visibility"
  3. 调整调试颜色：
// 设置导航网格调试颜色（navigation_server_3d.h）
void set_debug_navigation_geometry_face_color(const Color &p_color);

步骤2：导出导航网格数据

通过代码将自动生成的导航网格数据导出为可编辑格式：

Ref<NavigationMesh> nav_mesh = navigation_region.get_navigation_mesh();
Vector<Vector3> vertices = nav_mesh->get_vertices();
Vector<Vector<int>> polygons = nav_mesh->get_polygons();

// 导出到JSON或其他格式

步骤3：手动调整问题区域

找到导致穿越的多边形，调整其顶点位置：

// 获取需要修改的多边形
Vector<int> problem_polygon = nav_mesh->get_polygon(problem_index);

// 调整顶点位置（示例：将第2个顶点沿X轴移动0.5单位）
vertices[problem_polygon[1]].x += 0.5;

// 更新导航网格
nav_mesh->set_vertices(vertices);
navigation_region.set_navigation_mesh(nav_mesh);

步骤4：添加导航链接

对于需要连接的分离区域，添加手动导航链接：

// 创建链接连接两个分离区域
RID link = NavigationServer3D::get_singleton()->link_create();
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_map(link, navigation_region.get_map_rid());
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_start_position(link, Vector3(10, 0, 5));
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_end_position(link, Vector3(12, 0, 5));
NavigationServer3D::get_singleton()->link_set_bidirectional(link, true);

高级技巧：动态导航网格与性能优化

对于大型或动态变化的场景，手动编辑需要结合性能优化策略。

导航网格分区

将大型导航网格分割为多个区域（Region），通过region_set_map()关联到导航地图：

RID region = NavigationServer3D::get_singleton()->region_create();
NavigationServer3D::get_singleton()->region_set_map(region, map);
NavigationServer3D::get_singleton()->region_set_navigation_mesh(region, nav_mesh);

运行时动态更新

通过map_force_update()在运行时更新导航网格：

// 动态更新导航地图
NavigationServer3D::get_singleton()->map_force_update(map);

注意：频繁更新会影响性能，建议结合以下优化：

  • 使用set_use_async_iterations()启用异步更新
  • 限制更新频率，如每帧只更新一个区域
  • 只更新变化的部分，而非整个导航网格

调试与性能监控

使用get_process_info()监控导航系统性能：

// 获取活跃导航地图数量
int active_maps = NavigationServer3D::get_singleton()->get_process_info(NavigationServer3D::INFO_ACTIVE_MAPS);

// 获取多边形数量
int polygon_count = NavigationServer3D::get_singleton()->get_process_info(NavigationServer3D::INFO_POLYGON_COUNT);

总结与最佳实践

手动调整导航网格是提升AI路径质量的关键技术，尤其适用于复杂场景和精确控制需求。以下是最佳实践总结：

工作流程建议

  1. 自动生成基础网格：使用合理的参数创建初始导航网格
  2. 区域划分：按场景逻辑分割为多个导航区域
  3. 问题区域识别：通过游戏测试找出导航问题点
  4. 精确手动调整：修改顶点和多边形，添加必要的导航链接
  5. 性能优化：分区更新，异步处理，监控性能指标

常见问题解决方案

问题解决方案相关API
NPC卡在墙角调整多边形顶点，缩小通过区域region_set_navigation_mesh()
路径规划绕远路调整区域旅行成本region_set_travel_cost()
动态障碍物导致路径失效使用临时导航链接绕过link_create()
导航网格更新卡顿启用异步更新map_set_use_async_iterations()

扩展学习资源

通过掌握手动调整导航网格的技巧，你可以显著提升游戏中AI角色的移动质量，创造更沉浸的游戏体验。Godot的开源特性让你可以深入导航系统源码，甚至根据项目需求扩展导航功能。

希望本文能帮助你解决导航网格相关问题，如果你有其他技巧或问题，欢迎在社区分享讨论！

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创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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