Unity 最强地形网格系统解析，从网格生成到 A* 寻路的实现原理

在策略游戏SLG、战棋SRPG、RTS、塔防甚至模拟经营类游戏中网格Grid几乎是所有玩法的基础。无论是《文明》《火焰纹章》《幽浮》《XCOM》还是大量 RTS 游戏它们背后都离不开一套高效的网格管理系统。很多开发者第一反应都是自己写一套 GridManager但真正开始开发后会发现一个完整的网格系统远比想象复杂。例如如何让网格自动贴合 Terrain如何支持六边形和方格如何高亮显示移动范围如何管理领地如何实现 A* 寻路如何处理大型单位占据多个格子如何保证几万个 Cell 仍然流畅运行今天介绍的Terrain Grid System 2就是 Unity Asset Store 中非常成熟的一套战术网格解决方案。它不仅仅是一个网格绘制插件更是一套完整的Grid Framework。本文将重点介绍它背后的实现思想而不仅仅是功能介绍。一、Terrain Grid System 2 是什么Terrain Grid System 2简称 TGS2是一套可以快速覆盖到任何 Terrain 或 Mesh 上的交互式网格系统。它主要解决的是如何让任意三维场景拥有一个可交互、可寻路、可管理的战术网格。它支持Unity TerrainMesh 地形普通 GameObject平面地图多个 Grid 共存并且支持方格Square矩形Rectangle六边形HexVoronoi泰森多边形这意味着同一套 API 可以应用于几乎所有策略游戏。二、整个系统架构Terrain Grid System 可以分成五大模块Terrain │ ▼ Grid Generator │ ▼ Cell Data │ ├──────── Territory │ ├──────── Highlight │ ├──────── Selection │ ▼ Pathfinding整个插件几乎所有功能都是围绕Cell展开的。Cell 就是最小的数据单元。每一个 Cell 都拥有ID中心点顶点邻居是否可通行权重Territory ID是否被占据整个地图其实就是ListCell而不是一个真正的 Mesh。Mesh 只是负责显示。三、网格是如何生成的这是整个插件最核心的地方。很多人认为网格就是不断 Instantiate Cube。实际上完全不是。Terrain Grid System 采用的是程序化生成 Mesh。流程如下Terrain │ 读取边界 │ 划分 Cell │ 计算顶点 │ 生成 Polygon │ 合并 Mesh例如一个 200×200 的 Terrain。插件会首先获取 Terrain Boundsterrain.terrainData.size随后按照Rows Columns切分。如果是 Hex则采用六边形坐标算法。如果是 Voronoi则会生成随机采样点再进行泰森分割。最终得到Cell 0 Cell 1 Cell 2 ...每一个 Cell 都拥有自己的 Polygon。最后统一生成Mesh整个 Grid 只有极少数 Mesh。而不是几万个 GameObject。这就是它性能高的原因。四、为什么它支持任何 TerrainTerrain 最大的问题是地面不是平的。例如▲ ▲ ▲如果直接画二维 Grid网格会悬空。Terrain Grid System 的处理方式非常经典。每一个 Cell 顶点都会向下发射 Ray。Vertex ↓ ↓ ↓ Terrain命中 Terrain 后修改顶点高度。于是原来的二维 Polygon变成 完全贴合地形。如果是 Mesh则检测 Mesh Collider。因此无论山地河谷岩石网格都会自动吸附。五、Cell 为什么查询速度这么快如果有10000 Cell每次点击都遍历一次for()性能会非常差。Terrain Grid System 内部会建立空间索引。例如Dictionary Cell Lookup Spatial Index鼠标点击Ray ↓ Hit ↓ Position ↓ Cell Lookup几乎 O(1) 就能找到 Cell。而不是10000 次距离计算因此即使地图很大鼠标移动仍然十分流畅。六、高亮为什么不卡很多开发者会这样做cell.material.color不断修改 Material。结果Draw Call 飙升。Terrain Grid System 完全不是这样。它使用的是共享 Mesh GPU 着色。高亮的数据只是Cell Color Alpha Texture真正绘制的时候Shader 根据Cell ID读取颜色。因此高亮几千个 Cell也不会创建几千个材质。插件还支持Fade Out动画。本质上就是Shader 插值。而不是 Animator。七、Territory领地是如何工作的很多策略游戏都有蓝色国家 红色国家 绿色国家每一个国家拥有很多格子。Terrain Grid System 并没有每一个国家生成一个 Mesh。而是Cell ↓ Territory ID例如Cell 0 Territory 1 Cell 1 Territory 1 Cell 2 Territory 2Territory 本质就是ListCell因此修改领地只需要修改 Cell 的归属。十分轻量。插件还能根据颜色贴图自动生成 Territory。例如PNG 红 绿 蓝读取颜色。相同颜色。自动归为一个 Territory。对于地图编辑来说非常方便。八、A* 寻路是如何实现的插件内置多线程 A*。基本流程开始 ↓ Open List ↓ Cost ↓ Neighbour ↓ Closed List ↓ 结束每一个 Cell都记录Neighbours因此寻路时无需计算谁是邻居。直接读取。另外每个 Cell 都支持Weight例如森林Weight 3道路Weight 1河流Blocked于是A* 会自动寻找总代价最低路线。这也是很多战棋游戏移动范围计算的基础。九、大型单位为什么也能寻路普通 A* 默认认为一个单位占一个 Cell。但 RTS 中坦克可能占2×2 3×3Terrain Grid System 提供了Minimum Clearance最小通行宽度。例如XXXX XXXX如果前方只有X宽度不足。则无法通过。因此大型 Boss大型建筑大型载具都能正常避障。十、LOSLine Of Sight视线检测很多战棋游戏都会判断是否可以攻击。Terrain Grid System 内置LOS。原理其实很简单Cell A ↓ Ray ↓ Cell B如果中途撞到障碍。则不可见否则Visible因此不仅可以攻击判定。还可以战争迷雾。狙击系统。技能释放检测。十一、多线程为什么重要传统寻路Main Thread ↓ A*地图越大越容易卡顿。Terrain Grid System把A*放到Worker Thread。主线程继续渲染。输入。动画。因此即使几千 Cell。寻路依旧流畅。对于 RTS意义非常大。十二、为什么它比自己写更值得很多开发者觉得Grid几百行代码。实际上真正完整做下来至少包括网格生成Terrain 贴合Cell 查询Territory 管理Shader 高亮A*LOSEditorAPIDemo性能优化真正成熟的 Grid Framework 往往需要数万行代码和长期维护。Terrain Grid System 2 已经将这些能力进行了高度封装并提供完整的 C# 源码开发者既可以直接使用也可以根据项目需求进行扩展例如加入技能范围、战争迷雾、建筑占领、资源采集等玩法而无需从零开始搭建底层框架。总结Terrain Grid System 2 并不是一个简单的“画格子”工具而是一套围绕Cell 数据模型构建的完整战术网格框架。它通过程序化 Mesh 生成实现轻量级网格渲染利用射线投射技术让网格自动贴合 Terrain 和 Mesh 地形借助空间索引实现高效的 Cell 查询再结合 GPU 高亮渲染、多线程 A* 寻路、Territory 管理、LOS 视线检测以及大型单位通行算法构建出适用于 RTS、SLG、SRPG、塔防等多种游戏类型的核心系统。如果你计划开发《火焰纹章》式战棋、《文明》式策略游戏或需要在开放世界中实现复杂的地形交互与寻路这款插件能够帮助你快速搭建稳定、高性能且易于扩展的网格基础设施把更多精力投入到玩法设计而不是重复造轮子。关于这个资源的更多信息可以私信我或者关注下方公众号进行学习交流