MMORPG游戏中AOI视野算法解析

转载：https://blog.csdn.net/ybn6775/article/details/81701167
AOI(Area Of Interest)，中文就是感兴趣区域。通俗一点说，感兴趣区域就是玩家在场景实时看到的区域；也就是AOI会随着英雄的移动改变而改变。游戏的AOI算法应该算作游戏的基础核心了，许多逻辑都是因为AOI进出事件驱动的，许多网络同步数据也是因为AOI进出事件产生的。因此，良好的AOI算法和基于AOI算法的优化，是提高游戏性能的关键。

在这里我们只说设计思想理论，不说具体代码。
4种方法：全场景同步法（最粗暴简单）、网格法、十字链表法、热点法

统一接口设计：
AOI需求大概是这样：
1.游戏地图上有一些npc和玩家在移动，每一个这样移动的对象我们叫做AOIEntity，每一个AOIEntity可以挂多个不同半径的AOI，每一个这种半径的AOI单元我们叫做AOINode，如此，AOIEntity拥有多个AOINode，然后每一个场景管理者AOIManager管理着多个这样的AOIEntity对象。
2.AOI进出事件由三种行为产生：进入场景，离开场景，在场景移动，因为这是AOIEntity相互之间的作用，故因放在AOIManager中统一管理，接口类似这样：
void AOIManager:Enter(AOIEntity *entity, cosnt Point& target_pos);
void AOIManager:Move(AOIEntity *entity, cosnt Point& target_pos);
void AOIManager:Leave(AOIEntity *entity);
3.添加一个AOINode的接口，主要参数是Id(用于标识这个AOI)，半径，进出事件的callback函数：
void AOIEntity:AddNode(int aoi_id, float radius, AOICB enter_cb, AOICB leave_cb);
4.获取周围对象和观察者玩家对象集合的接口，这个可以在更上层，通过在响应进出事件的enter_cb, leave_cb中维护这样的集合。

1.全场景同步法（最粗暴简单）
即任一实体变动时，都广播给其他在场的所有实体。
适用范围：玩家比较少的小型场景，比如组队副本。
游戏实例：比较早期的游戏，比如：天骄II及其衍生品等。
缺点：玩家较多时，消息量骤增。
优化方案：每个实体变动时，遍历所有实体，判断距离在视野内的，才广播。也可以实时维护这个可见列表。
2.网格算法：
既是把整个场景用网格划分成一个一个小区域（划分粒度可调整），每一个区域是当前场景该区域内的AOIEntity集合，当有一个AOIEntity移动时，根据对象移动之前坐标和目的地坐标，算出移动前所在网格SrcGrid和目的地网格DstGrid，根据一个可调的偏移参数，算出受这次移动影响的各个网格所在的一个网格区域（通常是一个包含这些网格的一个大网格），遍历每一个这样的网格里的每一个AOIEntity，与这个移动AOIEntity互相作比较，主要是比较这些事情：
1.是不是对方曾经在我的一个AOINode的半径内，移动后就不在了，是则产生离开回调；
2.是不是对方曾经不在我的一个AOINode的半径内，移动后就出现了，是则产生进入回调；
注意虽然移动是一个AOIEntity在移动，但是这种比较却要是互相的。
上面说的是网格算法的最简单实现了，当然实践上有许多地方可以优化和调整，包括使用更高效的数据结构，不细说。
细分：还可以分为“九宫格法”和“灯塔法”。“九宫格法”——每个区域中记录的是处在本区域的实体。“灯塔法”——每个区域中记录的是会观察到我的实体。“灯塔法”可以看做是“九宫格法”的进一步优化。
适用范围：多数2DMMORPG。
游戏实例：天龙八部及其衍生品等。
缺点：存储空间不仅和对象数量有关，还和场景大小有关。更浪费内存。且当场景规模大过对象数量规模时，性能还会下降。
优化方案：区域大小根据场景具体情况进行配置，可提高效率。比如5人副本，可以配成整个场景一个区域。

3.十字链表算法：
算法基本上就是围绕两个双向链表在转–代表X轴的链表(叫做LinkListX)和代表Y轴的链表(叫做LinkLIstY)。对于每一个AOI单元，以AOIEntity的坐标位置为中心，可以构造出一个AOI矩形(以四元组[xleft,xright,ytop,ybottom]表示)。LinkListX链接的是所有这样的AOI矩形的xleft，xright，LinkListY链接的是所有这样的AOI矩形的ytop，ybottom，并且两者都是按照坐标值从小到大的顺序链接起来的。这样每一个AOI单元都在LinkListX，LinkListY上产生了总共4个节点，特殊的对于每一个可见的AOIEntity，以他们的坐标(XCenter,YCenter)在LinkListX，LinkListY上又产生了总共2个节点。现在当AOIEntity在场景中移动时，他所包含的在LinkList中的节点会相应的更改坐标值，而LinkList为了维护从小到大的顺序，会遍历链表，移动位置，直到重新有序。LinkList在这个过程，会产生AOI事件。

具体来说，当AOIEntity要移动到(targetX,targetY), 对应的AOI矩形变成[targetX-R, targetX+R, targetY-R, targetY+R]，显然这四个节点值的改变后LinkList不再有序，现在来调整LinkList，可以这样来理解这个过程，对象先在X轴上移动到targetX,对应的是在LinkListX上移动，每次交换两个节点的位置都应该判断：1.两者的拥有者是不是不同的Entity；2.是不是一个是代表Entity的节点，一个是代表AOI矩形边界的节点；3.两者的拥有者整体上能否确实产生AOI进出事件。然后在Y轴上移动到targetY，过程与X轴对称。
可以总结一下，LinkList的节点的属性：
struct LinkNode {
byte _type; // 代表类型，主要是区分AOI矩形的边界和Entity本身
AOINode *_owner; // 属于哪个AOI单元，这里把代表Entity本身的节点也当作一个R=0的AOI单元
int _pos_val; // 坐标值，
struct LinkNode *_next, *prev;
}

END.

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