NavMesh生成研究（一）：体素化过程

本文翻译自：http://critterai.org/projects/nmgen_study/voxelization.html

NMGen是一个开源项目，包括Java版的recast静态网格生成代码，以及详细介绍生成过程的文章。因为在阅读过程中觉得对理解recast原理非常有用，所以决定将其翻译在自己blog上。

原blog上完整的目录包括：

• 高度域介绍（Introduction to Heightfields）
• 总体过程概述（The High Level Process）
• 配置参数（Configuration Parameter）
• 体素化过程（The Voxelization Process）
• 区域生成（Region Generation）
• 轮廓生成（Contour Generation）
• 凸多边形生成（Convex Polygon Generation）
• 细节网格生成（Detail Mesh Generation）

其中第一篇、第二篇已经由游蓝海做了翻译。这里从第四篇开始，分步骤详细讲述NavMesh的生成过程。翻译时力求忠实于原意，且尽量通俗易懂。译文如下：

概述

构造导航网格的第一步是使用体素化(voxelization)创建实心高度域(solid heightfield)。

构造类: SolidHeightfieldBuilder
数据类: SolidHeightfield

如果你需要回忆体素化的执行过程，请回到总体概述。

创建实心高度域

当我们创建了源网格(source mesh)的AABB包围盒和容纳体素信息的实心高度域后，为每个源网格中的多边形执行下列操作：

确定多边形在高度域格子上的投影(footprint)——也就是多边形的AABB包围盒在2D坐标系下的投影。因为求取多边形投影覆盖的格子需要交集测试，这样做的好处是可以降低交集测试的数量。

遍历投影覆盖的所有高度域格子列(grid column)，并求出源多边形与列相交的比例。如果出现一次相交，那么得到一个新的“裁剪过的”(clipped)多边形。然后确定这个多边形的最低和最高的高度。这就代表着格子列被源多边形占据的比例。

我们基于以下信息来为高度域添加区间(span)：

• 与多边形有交集的格子列
• 裁剪得到的多边形的最低和最高高度范围（格子列被占据的比例）
• 裁剪多边形的表面是否可行走(traversable)

其中最后一条信息取决于源多边形在y轴的倾斜度(slope)和配置的maxTraversableSlope属性值。如果前者小于后者（例如45度），那么表面可行走。

当新的区间数据添加到高度域时，会做如下事情：

如果新的区间不与任何现存的区间相交，那么创建一个新的区间。否则合并两个区间。

当两个区间合并时，必须验证合并后的区间是否可经过。可行走标志(traversable flag)只应用在区间的上表面。如果设置了该标志，那么就意味着区间的顶端多边形有较低的倾斜度，因此可行走。

如果新区间的顶端高于要合并到的区间顶端，那么将新区间的可行走标志应用到合并后的区间上。

如果新区间的顶端低于要合并到的区间顶端，那么我们不用关心新区间的可行走标志，直接丢弃。

如果新区间的顶端与要合并到的区间高度一致，那么只要两者中任何一个可行走，那么合并后的区间也是可行走的。

更多的高度域区间标志

技术上来说，源网格的体素化已经完成，而且高度域已包含占据空间的实心体素区间。区间也有标志代表顶端表面是否可行走。但是这个标志的设置只考虑了与区间相交的多边形的倾斜度。现在是时候做更多的过滤了：从一些区间上移除可行走标志。

两种类型的过滤：

首先，当区间上方有非常近的障碍物时，它的顶端表面也不可行走。想象地板上的一张桌子。虽然桌子下面的地板是平坦的，但仍然不可行走（因为容纳的高度不够）。

一个可选择的过滤与凸起(ledge)检测有关。如果从区间的顶端到相邻的区间下降的距离超过了一定阈值，那么这个区间被认为是个凸起，也不可行走。

目前的进展

在这一步结尾，我们构造了一个代表源网格占据区域的高度域。执行初步的过滤后，占据区域的顶端表面被标记为是否可行走。