【游戏课】技术片段之——BSP树在游戏中的应用

BSP树是一种场景绘制中的几何剖分技术，能在深度排序、碰撞检测、绘制、节点裁剪和潜在可见集的计算中，大大加速三维场景的漫游。

BSP树的根节点就是整个场景，每个节点所代表的区域被平面分成两部分，一部分是平面一侧的子节点，另一部分是平面另一侧的区域的子节点。子节点一直向下递归，直到空间内部没有多边形或者剖分的深度达到指定的数值时才停止。此时，叶节点代表了场景几何分布的凸区域。

对于大的游戏场景，首先对物体建立包围体结构，然后以包围体为单位建立场景的BSP树，用以加速BSP树的构建。从剖分面的选择上看，BSP树的类型有3种，一是均匀剖分，二是平行坐标轴剖分，三是任意平面剖分。室内游戏中通常选择平行坐标轴的剖分，因为墙壁是完美的剖分面。

BSP树的遍历有两种方式，广度优先（无需考虑相机位置）和深度优先。代码如下：

#include <cstdlib>

class Polygon{

};
class Plane{

};
class Point{
float x;
float y;
float z;

};

bool left(Point camera, Plane p){
//return true;
}

void Process(Polygon* data){

}

class BSPTreeNode{
public:
BSPTreeNode *leftchild;
BSPTreeNode *rightchild;
Polygon *Data;
Plane splitPlane;
};

class BSPTree{
public:
BSPTreeNode* RootNode;
};

//BFS traversal
void TraverseBSPTreeBFS(BSPTreeNode* bsptree){
if (bsptree != NULL){
TraverseBSPTreeBFS(bsptree->leftchild);
Process(bsptree->Data);
TraverseBSPTreeBFS(bsptree->rightchild);
}
}

//DFS tranversal
void TraverseBSPTreeDFS(Point camera, BSPTreeNode* bsptree){
if (bsptree != NULL){
if (left(camera, bsptree->splitPlane)){
// camera is to left of split plane
TraverseBSPTreeDFS(camera, bsptree->rightchild);
TraverseBSPTreeDFS(camera, bsptree->leftchild);
Process(bsptree->Data);
}
else{
// camera is to right of split plane
TraverseBSPTreeDFS(camera, bsptree->leftchild);
TraverseBSPTreeDFS(camera, bsptree->rightchild);
Process(bsptree->Data);
}
}
}

int main()
{

return 0;
}

BSP树完美解决了画家算法无法处理多边形遮挡嵌套的问题。但是缺点在于不适合处理动态场景，并且构造BSP树花费的时间太长，只能以预处理方式进行。而且剖切的时候增加了多边形个数。
这篇文章介绍了具体的细节，个人感觉很有参考价值。

3D游戏中的场景管理（八叉树和BSP树简介）