一、游戲場(chǎng)景管理中BVH相比八叉樹有什么優(yōu)劣

BVH的構(gòu)建比較耗時(shí)間，而且對(duì)于動(dòng)態(tài)物體的支持比較麻煩，但是運(yùn)行效率會(huì)更高，因此常用于離線渲染和光線追蹤等對(duì)性能要求較高的場(chǎng)合。

八叉樹的構(gòu)建簡(jiǎn)潔明了，比較直觀。八叉樹的結(jié)構(gòu)是固定的，不會(huì)受物體位置的影響，這樣對(duì)動(dòng)態(tài)物體非常友好。

游戲中用的八叉樹常常是松散八叉樹，就是子節(jié)點(diǎn)的范圍會(huì)比正常的范圍略微大一圈，這樣如果物體和分割軸相交，也可以放到子節(jié)點(diǎn)下。

游戲中物體的大小通常是不變的，物體的移動(dòng)的處理就很簡(jiǎn)單，只需要改變物體掛載的子節(jié)點(diǎn)位置就行了，而不要調(diào)整掛載子節(jié)點(diǎn)的深度。

游戲中常常有非常多的動(dòng)態(tài)對(duì)象，使用松散八叉樹是非常合適的。

BVH在光線追蹤上的優(yōu)勢(shì)：

曾經(jīng)寫過一個(gè)Path Tracing（遞歸的光線追蹤），使用KD樹來實(shí)現(xiàn)光線相交測(cè)試。KD樹可以看成一個(gè)拓展后的八叉樹（八叉樹每層要在x,y,z軸上二分，而KD樹則是每層選一個(gè)軸進(jìn)行分割）。我最初用的是每層二分的KD樹。那么如果要處理下圖這種很大的場(chǎng)景中只有數(shù)個(gè)三角形的情況，則前面幾層都是在做一些低效的相交測(cè)試（因?yàn)楹腿切握嬲紦?jù)的面積相差太大）。

但使用BVH進(jìn)行光線相交測(cè)試的話（可以類比為：基于SAH（Surface Area Heuristic）的KD樹），則可以進(jìn)行高效的分割場(chǎng)景，充分考慮三角形本身的面積與形狀。同樣利用上圖場(chǎng)景，基于SAH的KD樹可以快速定位到相交的物體，處理的好的話從根往下一層就能找到相交的物體。

BVH相比八叉樹：

BVH實(shí)現(xiàn)起來比八叉樹稍微麻煩一點(diǎn)，八叉樹只需要知道場(chǎng)景的大小和模型的精度就能進(jìn)行分割，然后將模型一個(gè)個(gè)塞進(jìn)去即可，而BVH需要了解全部的模型信息才能進(jìn)行下一步分割。而且游戲場(chǎng)景一般都分布比較均勻（一大片空地的情況少見），上圖中物體集中在某一區(qū)域的情況比較少，所以利用八叉樹和BVH樹的層數(shù)和效率應(yīng)該是差不多的。

提到了針對(duì)地塊進(jìn)行“2d裁剪”就是八叉樹的變種，國內(nèi)某劍五采用的場(chǎng)景管理方式就是四叉樹，做視錐測(cè)試什么的很容易而且高效。在NVIDIA實(shí)習(xí)時(shí)還對(duì)其引擎做過一個(gè)小小的優(yōu)化，通過確定攝像機(jī)在四叉樹中的最底層位置，一層層往上由近及遠(yuǎn)渲染，減少over-draw次數(shù)。這個(gè)就是利用了四叉樹本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。優(yōu)化前后，某幀第6000個(gè)DX draw event時(shí)的渲染結(jié)果

BVH在碰撞檢測(cè)上：

引擎不會(huì)去檢測(cè)每個(gè)三角形之間的碰撞，而是會(huì)先檢測(cè)兩者的包圍盒（AABB，OBB，DOP等等）是否移動(dòng)或改變，然后再檢測(cè)是否相交，然后再檢測(cè)內(nèi)部的三角形是否相交。

延伸閱讀：

二、八叉樹（octree）是什么

八叉樹（octree）是三維空間劃分的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，它用于加速空間查詢，例如在游戲中：
加速用于可見性判斷的視錐裁剪（view frustum culling）。
加速射線投射（ray casting） ，如用作視線判斷或槍擊判定。
鄰近查詢（proximity query），如查詢玩家角色某半徑范圍內(nèi)的敵方NPC。