Roblox：构建庞大3D虚拟世界——无烘焙、多尺度voxel地形技术

Roblox是一个在线多人游戏创作平台，其特点是所有内容都由用户自创，拥有超过1亿的活跃用户（MAU）和500万的月活跃玩家（CCU）。该平台支持多平台，包括Windows、macOS、iOS、Android、Xbox One等，并采用高级图形技术，如Direct3D9/11、OpenGL2/3、OpenGLES2/3、Metal和Vulkan，以实现丰富的视觉体验。 在Roblox的地形系统设计中，一个重要的目标是无需烘焙，允许任何区域在任何时候发生变化，保持了高度的灵活性。地形完全三维化，能够处理复杂的结构，如洞穴、悬空结构和桥梁，同时支持大规模景观建模，最大可达10平方公里以上，甚至能适应非常小的设备，如iPad 2。 地形是由voxels（体素）构成的，这是一种稀疏且多分辨率的数据结构。每个voxel都有自己的材质和占用状态，所有的控制都是针对每个材料进行的，这使得设计更加精细和高效。早期尝试过不同的数据表示方法，最终选择占用作为主要代表形式，以保持简单性。 在存储方面，Roblox采用了网格为基础的voxel存储方式，通过固定大小的区块（chunk）来管理空间，每个chunk包含一个金字塔形状的数据结构，可以跳过顶层以节省存储。内存压力下，会根据需要动态地进行纹理级别的流进流出。对于voxel存储的压缩，有空闲/满值（1字节）、压缩行（每行1字节的材质信息）和未压缩行（每voxel 2字节，包括材质和占用）三种格式，并且会在写入voxel后动态地重新打包。 至于地形生成算法，Roblox可能采用了类似于Marching Cubes的算法，这种算法能根据高度场数据生成连续而光滑的表面，确保了在保持细节的同时，也实现了高效的内存管理和渲染性能。 Roblox的大型体素景观系统不仅强调用户生成内容的创新性，还注重性能优化和跨平台兼容，提供了一套强大的工具和API，使得开发者能够轻松创建和管理复杂且逼真的三维世界。