相信大家对于传送门应该在电影或者游戏看过很多了，无缝传送门这个机制也不是Value公司第一次在游戏中实现，早已经有很多游戏实现过，比如《影子武士》、《雷神之锤》等等都使用了各种方式实现了无缝传送门这个机制；而我个人觉得传送门效果最惊艳，最贴合游戏设计的，还得是V社的《传送门》，所以今天在这里简单分析一下这个无缝传送门的实现机制。

首先，我们把传送门分为两个方面去进行分析，一个是画面显示，另一个是交互。

画面显示方面：

1、确定传送门的位置和朝向

游戏里面需要点击鼠标左键就让一个传送门出现在我们瞄准的墙上，在射击游戏中，常见对于弹道的检测，有把子弹做成实体通过物理碰撞检测以及射线检测两种方法；

因为《传送门》这个游戏不需要对射出的子弹进行物理效果处理（比如碰撞动画、飞行时间等等），所以为了提高性能，在这里我们采用射线检测的方法。

简单理解就是我们按下左键时，从玩家摄像机位置往视线方向发射一根射线，如果它击中了一个面，这时候我们就能得到击中的点在空间中的位置以及被击中面的法线，这样就可以确定传送门的位置和朝向了。（这里需要注意传送门和墙的空间关系，不要让传送门被墙遮挡住）

2、确定传送门内显示的画面

游戏中传送门入口显示的是出口视角所看到的场景，所以在这里我们就需要第二个摄像机来帮助我们，我们将它称为传送门摄像机。

传送门摄像机的位置和朝向都是和玩家摄像机相关联的，入口需要看到出口视角的场景，所以传送门摄像机需要放在传送门出口的背后，它与出口的距离、角度和玩家摄像机与入口的距离、角度都是一致的，当玩家摄像机做出改变时，传送门摄像机也要实时进行改变。

到这里是不是直接把传送门摄像机看到的场景以贴图的形式渲染到传送门入口上就大功告成了呢？理论上是这样的，但是现实是十分残酷的。

直接以贴图的方式渲染，会在“门中门”（相当于两面镜子相对）的情况下，占用十分大的显存，并且《传送门》使用的引擎无法对其进行抗锯齿处理，所以我们这里使用另一种方法——模板缓存（stencil buffer）。

模板缓存简单来说，就是预先告诉GPU在这次绘制中，有哪一些像素需要被重新绘制，哪一些是不需要重新绘制的，只需要存储需要重新绘制的信息就可以了，从而达到减少显存使用的目的。

在游戏中屏幕每一个像素都可以存储一个整数，将每次需要被绘制的像素整数都 +1，依次递增，直至达到程序设定的显示层数上限，接下来GPU就可以开始从最里层开始绘制，每次只需要绘制当次数值最大的像素，绘制完传送门之后，再进行其他场景的绘制。

当然，这样的做法也只能减少显存的使用，如果显示层数过多，还是有显存溢出的可能，所以到了一定的层数之后，需要将之前的图像缓存下来进行复制而不进行实时的渲染，对游戏显示效果不会有太大影响，这里就不深入讲解了。

至此，传送门的显示效果就已经完成了。

交互方面：

1、传送玩家

要穿过传送门有一个流畅的体验首先传送门后的这个墙不能挡住玩家，需要在传送门前设置一个触发区域，当玩家触发之后就关闭后面墙壁与玩家的碰撞，然后在门后加上个箱子防止玩家穿越时掉落出地图外。

下一步就要实现传送了，传送玩家其实就是传送玩家的摄像机和运动惯性，先把玩家摄像机变换到传送门入口的空间，得到玩家相对于入口的坐标和方向，再变换到出口的空间，得出相对于出口的坐标和方向，这样玩家在传送后的惯性就会被保持并且方向会根据出口的方向而改变；

而触发传送也十分简单，只要再加上一个触发区域，当玩家中心点进入这个触发区域后就会触发传送，得到玩家在出口的坐标后再稍微往前移动一点，防止反复触发传送区域，这样就能实现传送传送玩家的功能了。

2、传送物品

传送物品其实和传送玩家类似，物品的位置、线速度和角速度也要经过同样的变换得出相对于出口的信息，然后同一帧内把物体放到最终的位置，再加上新的速度，那么下一帧玩家就能看到一个被传送的物体；

但是传送物体有个特别的地方，他整个过程能被玩家所看到，也就是整个过程必须流畅，不能出现瞬移，这里会使用到一个小技巧，不需要真的传送了物品。

实现这种流畅的效果最简单的方法就是复制一个同样的物品，当物品触碰到了入口时，它的复制体就会使用它相对于出口的信息渲染在传送门后，当我们的物品慢慢进入传送门时，出口处的复制体也会慢慢的出来，看起来就像是真的进行了传送一样。

到这里，基本的传送门原理就简单分析完了，还有很多比较细节的内容没有讲到，还有很多特殊的东西需要考虑，但是主要的原理都说明了，也算是简单做一个总结分享给大家。

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