如何渲染无限的宇宙？

我很好奇游戏开发行业中渲染3d Universe的最佳做法是什么？

更加具体：

• 数据点是给定的，并且是静态的。每个点都有位置，颜色和大小。
• 整个数据集比可用内存大得多。
• 用户应该能够“放大”以立即看到更大的图片；

最幼稚的方法是将宇宙拆分为多维数据集并仅渲染可见的内容。我不确定在这种情况下应如何实现“缩小”。是否应该为每个可能的缩放级别预先计算多维数据集？也许有更好的方法？

我正在寻找技术不可知的解决方案。

这是基于我对Celestia的源代码的猜测和掠过。

Celestia使您可以绕行星飞行并缩小以查看整个星系。我浏览了它的源代码，发现它使用了八叉树，一种将空间递归地分成8个八分圆的结构。

渲染器将​​通过遍历八叉树来渲染环境，而不会深入遍历远处的对象。

天体也跟踪八分圆的绝对量，其中八分圆的绝对量基于八分圆内恒星的绝对量。如果八分圆靠近在一起，则Celestia分别渲染星星，如果八分圆远离，则Celestia将八分圆渲染为八分之一星级的一颗恒星。

另外，对象上可能会有有意义的层次结构。例如，如果您离恒星很近（在数据库中声明半径），则将渲染恒星的行星。如果行星足够靠近（屏幕上的像素截止点），则会绘制其3D模型。

我可以命名的其他太空游戏是Orbiter和Kerbal Space Program，它们是封闭源代码。我还查看了Frontier Galaxy，它已通过程序生成了星图。有一个网站通过拆解分析游戏的运行方式：http : //www.jongware.com/galaxy1.html

这个难题有很多部分，每一个都会提供一个有趣的深度兔子洞。他们之中有一些是：

• 细节级别-自动（或“手动”）选择详细或简化的模型，甚至是精灵或仅点，或者对于距离较远的对象。
• 剔除-选择仅绘制所需内容。这可能是视野中的内容（视锥剔除），其他事物中没有隐藏的内容（遮挡剔除）或其他临时方法。（@Alan Wolfe的答案描述了一些组织数据的方法，这些方法有助于简化筛选。）
• 流式传输-如果世界数据不能一次全部放入内存中，则可以根据需要将世界数据从存储中拉到内存中
• 天空盒-可以将非常遥远的对象预先渲染到与相机“无限距离”的球体上。

根据您的特定应用需求，以及何时使用这些技术以及其他技术，您自己的秘诀将是什么。

任何层次结构和/或稀疏的东西都应该在这里为您提供帮助。

这里有很多空白空间，因此不必使用存储来表示空白空间。典型的分层方法是像Oct树之类的东西，该树将空间递归地细分为8个较小的多维数据集，并且您可以将对象存储在它们可以完全占据的最小多维数据集中。

八叉树也很不错，因为它可以在视锥中查看所有对象的列表，这将使您仅获得在您的视角范围内并且距离不太远的对象的列表。稀疏解决方案可能类似于稀疏网格，您可以在其中询问有关任何x，y，z位置的信息，但是您只需要存储非空单元格的信息即可。

其他常用的分层方法包括bsp树（将它们递归地分成两个半空间）以及做类似的kd树。

我个人认为，八叉树可能是您的一个不错的开始，请确保仅根据需要进行细分，以免浪费内存。同样，您可能最终希望为静态对象和动态对象提供不同的解决方案。

某些解决方案（例如bsp）可能非常有效，但构建时间较长，因此通常不是移动/更改对象的好选择。

希望对您有所帮助，如有任何疑问，请与我联系！