Boids

Components

• Boid 鱼

• Obstacle 障碍物

• School 鱼群生成者(Spawner)

• Target 目标

• SampledAnimationClip 动画

Systems

工作流程

School

1. GameObject 转 Entity BoidSchoolAuthoring -> BoidSchoolSpawn

2. 创建足够数量的鱼 Entity

   • Instantiate(boidSchool.Prefab, boidEntities);

3. 多线程任务 SetBoidLocalToWorld 为这些鱼附上位置组件

   • LocalToWorldFromEntity[entity] = localToWorld;

4. 销毁 School 自身

BoidConversion

1. 将鱼的 BoidAuthoring -> Boid

   • BoidAuthoring 没有实现 IConvertGameObjectToEntity, 需要 System 手动转为组件

2. 删除鱼的 Translation, Rotation 组件? 为什么?

SampledAnimationClipPlaybackSystem

• 播放鱼的游动动画

• BlobArray 中存储鱼动画关键帧的 TRS 信息, Samples

• 对所有鱼的 SampledAnimationClip 组件进行循环

• 循环1: 根据 frameIndex 和 Samples 设置鱼的 transform

• 循环2: 根据 deltaTime 设置 SampledAnimationClip 中的属性

关于鱼的动画

• 但是鱼 Prefab 并没有挂载 Animation 或 Animator

• 发现鱼的游动动画是通过 Shader 实现

• 顶点随时间和z轴进行三角函数形状的偏移

v.vertex.x += sin((cycleOffset + _Time.y) * _TimeScale + v.vertex.z * _Amount) * _Distance;

BoidSystem

• 鱼的个体控制

• 在 Update 中

• 采取多次循环遍历 Component

1. 存储所有鱼的前方向, cellAlignment

2. 存储所有鱼的位置, cellSeparation

3. 存储目标位置信息, copyTargetPositions

4. 存储障碍位置信息, copyObstaclePositions

5. 按区域将鱼放入不同的桶中, hashMap

   • NativeMultiHashMap, 多键哈希表(键可重复,桶结构),

   • 键相同的鱼表明其在同一区域

   • key 算法:

 var hash = (int)math.hash(new int3(math.floor(localToWorld.Position / settings.CellRadius)));

1. 将以上任务排序

• 因为多线程访问同一变量,会导致线程争用,所以要先排好序方便调度?

• 还是因为下一个任务需要用到下一个任务的数据,所以强行线程同步?

• JobHandle.CombineDependencies

1. MergeCells 任务

• 该任务实现接口 IJobNativeMultiHashMapMergedSharedKeyIndices

• 专门开辟一个线程遍历一个散列桶,每个桶看作一个 Cell

• HashMap 中 key 相同的鱼,包含在一个 Cell 中

• Cell 作为一个区域内鱼的集合

• 遍历所有 Cell

  1. ExecuteNext 对于一个桶中的每个对象

     1. 计算(鱼数量,总朝向 alignment,总位置 separation)

  2. ExecuteFirst 方法: 对于每个Cell

     1. Cell.position = avg(separation)

     2. 计算最近的目标和障碍物

1. 参数都准备好了,开始进行鱼的行为控制(Steer)

• 获取外部变量,相当于往Job中赋值, WithReadOnly

• 对于每只鱼, WithSharedComponentFilter(settings)

• 群聚算法三个参数

  1. 获取其 Cell 方向与自身方向的偏移, alignmentResult

  2. 获取其 Cell 位置与自身位置的偏移, separationResult

  3. 获取朝向目标位置的向量, targetHeading

  4. 将以上三者按照权重结合, normalHeading

  5. 获取避障向量. 朝向最近障碍物反方向, 离障碍物越近其越大, avoidObstacleHeading

  6. 根据与障碍物的距离选择采用哪种向量作为最终向量, targetForward

  7. 由 targetForward 计算下一帧的朝向, nextHeading

  8. 根据 nextHeading 计算 translation 和 quaternion ,填入 TRS

  9. 前方向由 (0,0,1) 转到 nextHeading 的函数

  10. quaternion.LookRotationSafe(nextHeading, math.up()) ??