生成用于地形生成的Octree

我以前已经实现了行进立方体/四面体以渲染IsoSurface。它可以正常工作（YouTube），但是性能却很糟糕，因为我从来没有绕过根据视距实现可变的“细节级别”（甚至删除了旧的，遥远的块）。

我决定再次尝试一下，这次要正确地做。我首先创建了一个OctreeNode，它在Build()被调用时的工作方式如下。

• 如果块太小而无法构建，请立即返回。
• 算出表面是否穿过该块的体积。
• 如果是这样，则决定我们是否要提高LOD（因为相机已关闭）
• 如果是这样，则生成8个子代并对其调用相同的过程
• 如果没有，请使用当前节点的尺寸构建网格

一些伪代码：

OctNode Build() {
    if(this.ChunkSize < minChunkSize) {
        return null;
    }
    densityRange = densitySource¹.GetDensityRange(this.bounds);
    if(densityRange.min < surface < densityRange.max) {
        if(loDProvider.DesiredLod(bounds)² > currentLoD) {
            for(i 1 to 8) {
                if(children[i] == null) {
                    children[i] = new OctNode(...)
                }
                children[i] = children[i].Build();
            }
        } else {
            BuildMesh();
        }
        return this;
    }
}

¹不仅可以返回某个点的密度，还可以确定给定体积的可能密度范围。

²LoD提供程序带有一个边界框，并根据摄像机的位置/视锥，用户设置等返回最大所需的LoD。

所以...这一切都很好。使用简单的球体作为“密度”源，并显示所有节点：

只是叶子：

但是，有两个问题：

• 我必须定义初始边界体积（并且它越大，我需要做的处理越多）
• 在树的根部，我不知道叶子的深度，所以我的LoD编号从最低质量（根）开始，并随着块的变小而增加。因为LoD现在相对于初始体积，所以当我想以特定的大小/质量进行操作时，它的用处不大。

我想到了几种选择，但两种选择似乎都有缺陷：

• 维护八位字节的集合，并根据距离添加/删除。无法看到如何很好地进行网格划分¹，此外，我还需要一个已知的空节点列表，特别是如果我想要任意3D曲面（以避免重复重新计算空体积）时
• 将父节点添加到当前根，然后为原始节点添加七个同级。这可以正常工作，并且可以按需进行，但是随着玩家在景观中移动，明智地收缩下来似乎很复杂。这也将使LoD编号的意义降低。

¹[为澄清下面的问题，目前，如果树中2个物理上相邻的节点位于不同的LOD，则我有一些代码可以强制转换顶点，以便在生成网格时不会出现接缝。我可以通过了解多个周围节点的密度来做到这一点。在并排有2个独立八叉树的情况下，我没有简单的方法来检索此信息，从而导致接缝。

解决此问题的最佳方法是什么？

我不确定我要回答的是确切的问题，因此我将分段回答，如果对特定问题的细节有误解，请随时在评论中回复。

我必须定义初始边界体积（并且它越大，我需要做的处理越多）

似乎并非如此。由于八叉树的粒度呈指数级增长，因此在顶部添加几个级别应该对性能造成的影响是很小的净增长。

在树的根部，我不知道叶子的深度，所以我的LoD编号从最低质量（根）开始，并随着块的变小而增加。因为LoD现在相对于初始体积，所以当我想以特定的大小/质量进行操作时，它的用处不大。

如果将根八叉树固定为某个“足够大的值”，那么“相对于初始体积的LoD”就不成问题。而且如上所述，我认为高层没有额外的水平会影响整体性能。

维护八进制的集合，并根据距离添加/删除。无法看到如何很好地进行网格划分，此外，我还需要一个已知的空节点列表，尤其是在需要任意3D曲面的情况下（避免重复计算空体积）

据我了解，此提议的解决方案是在远离先前的详细区域时降低LoD。我认为它应该看起来与“ LoD增加”代码路径非常相似：

if (loDProvider.DesiredLod(bounds) <(is a lot less than)< currentLoD) { 
    for(i = 1 to 8) { 
        children[i].Destroy();
    }
    BuildMesh();
}

然后，您不必花费太多时间检查远程节点，因为您可以依靠这样的事实，即在很远的地方，“活动”节点不会太多，因为所有高分辨率节点都将被删除。

假设小节点是岩石级的，那意味着当我穿越大洲时，可能意味着数十个甚至数百个水平

我认为八叉树的对数尺度使其仍然可行。如果您的顶层是1,000,0000,000米宽（这将是比真实的地球更广泛的25倍，并与625X的面积）和你的最低水平位是跨10CM，这是在八叉树，这是32级大概易于管理。如果您想要一个比地球宽100倍的行星（并且表面积增加10000倍），那么八叉树只需要增加3-4级。在这一点上，玩家需要花费数百年的时间才能遍历整个世界，如果您使用幼稚的浮点数学，世界将累积精度误差。

维护八位字节的集合，并根据距离添加/删除。无法看到如何很好地进行网格划分¹，此外，我还需要一个已知的空节点列表，特别是如果我想要任意3D曲面（以避免重复重新计算空体积）时

这从根本上讲不等于拥有十亿公里宽的八叉树，而是保留指向每个（例如1公里）街区的指针的列表？然后，“跨网”将仅依赖于2 km大小的节点。如果您担心“可能还有数十个额外的八叉树等级”，则对每个中级“大块”进行本地引用还可以使您不必遍历顶级节点。