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2D-六边形瓦片地图的随机生成

/zt枸杞忧天 2018-08-18 2.1k浏览

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好久不见。

这是第16篇与游戏开发有关的文章。

| 写在最前
最近在工作之余挤出些时间完成了2D-六边形瓦片地图的随机生成,在此做一下总结(特别是将犯过的错误也记录下来)。
需要提前声明的是,本文只对思路进行了梳理,并不包含任何代码,并且只适用于2D六边形(或四边形)瓦片地图。

| 初衷
之所以想要做这件事,全因之前的三篇不能玩的小游戏系列(用Unity从零点五开始做半个不能玩的小游戏(一))。
当时虽然简单实现了目的,但后来自己也感到世界地图的呈现并不十分完美,恐怕也就只值95分。为了精益求精且给自己找点事做,便想对大地图的呈现方式做些微调。

之前略有瑕疵的世界地图

| 为何选择2D
素材好找,地图较大时绘制的开销也不会很大。

| 为何选择六边形瓦片
组合种类多,且六边形的表现效果略好于四边形(个人感觉)。

其实,最主要的原因是木有素材,在Unity商店中找了一圈后发现选择实在不多,因此最终决定使用2D+六边形瓦片地图的表现形式。我是从素材出发调整项目,有点本末倒置实属无奈。


我选择了一套很精致的六边形瓦片,结合这套素材的特点,我对组成地图的瓦片进行了简单的分类。


使用上述瓦片组成的地图,除了具备了一般瓦片地图的特点外,还会根据地块间的连接情况,显示道路。



| 想要实现的目标
1、指定尺寸后生成地图,地图上随机分布着各种类型的地块。
2、英雄随机出生在城市里,会自己选择目的地并进行探索。
3、可通行的地块间有道路相连。

由于英雄的探索逻辑之前的文章已经阐述过,这里就不再赘述,本文重点介绍地图的随机生成

请先看下最终随机生成的效果

雪地

沼泽

森林

沙漠

| 名词解释
先做一下名词解释,以便后文理解:
格子:可想象为插地块的槽,如5x5的地图,在初始化时会有25个空的格子等待用地块填充。
地块:一个被确定了用途的格子,可以是一个城市、村庄或是一座山等,注意它只是数据,并不能直接显示
瓦片配合地块显示的图片,如这个地块是城市,便会在上面放置一个城市的六边形瓦片(图片)。
功能地块:城市、村庄、可探索地块。
普通地块:可以通行但并没有功能的地块,也是唯一可铺设道路的地块。
障碍地块:不可以通行也没有功能的地块。

配合图片更易理解

| 走过的弯路
起初,我的思路是:
1、随机生成若干障碍地块
2、随机生成功能地块,并在生成时随机通行方向
3、遍历1~2步生成的地块,围绕它们生成普通地块,并在生成时随机通行方向
4、遍历所有普通地块,遍历时检查围绕它的六个地块,若周围地块存在道路,但无法与当前被遍历的地块连接(通过寻路器判断),则连接它们(通过寻路器连接),以保证所有地块之间都是相通的

随机地图生成的步骤图

1~3:生成基本地块

4:连接地块

围绕中心生成普通地块并随机通行方向

| 存在的问题
地图虽然是随机生成,但是道路混乱,很多路口的连接毫无逻辑,与现实中道路的情况有差距。

通过上图不难发现,地图上总会存在些莫名其妙的岔路,不仅影响美观,同时会在一定程度上加大寻路的尝试次数。

经过几次尝试后,最终还是从鲁迅先生那里找到了一些灵感,想到了解决方法。



| 他是这样讲的

不好意思,弄错了,应该是下面这句。

| 两个关键点
1、道路的存在是为了连接目的地,因此不如尝试从结果出发
2、人生并没有很多次可以选择的机会,只会在几个岔路口中作出选择并一直走下去,直到终点。

| 调整后的生成步骤
1、随机若干城市、村庄、探索地块
从结果出发,生成一定数量的功能地块,随机分布在地图上。

2、随机若干岔路
注意,岔路是普通地块

3、连接岔路和功能地块
遍历每个岔路,连接离它最近的城市、村庄或探索点。此举的目的是为了将整个地图分割成几个相对独立的小块,也保证了每个目的地只有一条通路可以到达

4、清除没有连接功能地块的岔路
移除没有用到的岔路,是为了避免后期连接时出现太多道路分支

5、就近连接岔路
将此前分割的几块小地图连接起来,我使用的方法是:遍历每一个岔路,并查找与其最近的普通地块,如果通过寻路无法到达,则连接它们。

6、做一次连接检测
选择从一个功能地块出发,尝试到达其他所有的功能地块,如果都可以联通即为通过;如果发现有联通失败的功能地块,可以选择找到连接这个功能地块的岔路,重新做一次步骤5,或重新随机生成一次地图

7、补齐剩余的地块
遍历所有格子,找到没有填充地块的格子,全部填充为障碍地块

8、根据地块类型及信息,铺设瓦片

连起来看一遍

| 修改后的优点
每个功能地块只有一条路可以到达,地图整洁,分支少,也提升了寻路效率。

| 不足之处
1、一些道路和功能地块的连接关系可能存在不自然
可通过设置每一种瓦片的通路方向解决这个问题。

2、在为障碍地块放置瓦片时风格过于零散
可通过调整随机方式或增加二级瓦片风格解决这个问题。

将不能玩的小游戏的大地图替换后的局部表现

至此,英雄可在新地图中愉快的玩耍了,他们很开心,就像过年了一样,恭喜。



| 其他
除了上述主要内容外,还有些琐事没有记录在正文内,就写在下面吧。

| 瓦片遮挡关系
本文跳过了很多内容,比如在铺设瓦片时如何调整瓦片间的遮挡关系。因为它们并非本文想要说明的重点,而且比较容易实现,就没有做详细的说明。我使用简单粗暴的SortingLayer+OrderInLayer的方法来控制,只是道路需要特殊处理一下,注意一下瓦片所在行即可。

| 寻路器
地图寻路器至少应该具备以下两个功能:
1、传统寻路
在已经铺设好地块的地图上进行寻路,并没有什么特别之处。

2、铺路
可以从目的地到终点进行铺路,在地图没有构建好之前会被经常使用,它的原理是在传统寻路中,对地块采用较特殊的处理方式:
当格子里有地块信息时,如果这个地块是功能地块,则统一认为是障碍地块,无法通行,以避免破坏之前生成的功能地块
当格子里的地块是普通地块没有地块信息时,则均认为是可以六向通行的普通地块。

铺路得到的结果,是考虑绕过了功能地块的最近路径,因为一个功能地块只能有一条通路到达;反之如果允许铺路结果通过功能地块,那么功能地块可能会变成一个岔路,看起来会很乱。
调用铺路的地方可根据寻路结果,按照路径及通路方向生成新的地块或重构普通地块的通路情况,以实现从目的地到终点的联通

| 寻路的优化
在这我使用了A-Star寻路,六边形与四边形并没有什么差别,只是多了两条边而已。
网上有很多关于A-Star的介绍,这里就不再赘述,只是说一下我做的修改,可以稍微提高一些寻路速度。当然,如果你一点都不了解A-Star,跳过这段即可。
1、移除了关闭列表。
我为每个地块设置了一个通用的对象位置,这样在判断某一个地块是否为关闭时,只要尝试访问这个地块上保存的对象即可,可以减少一次遍历操作

2、尝试记录一个此好的选择
在将一个地块周围的地块加入开启列表时,会尝试记录一个次好的选择。当最好的地块已经走不通时,无需从开启列表中循环遍历来挑选下一个最好的地块,直接选择刚才次好的地块即可。

3、保持探索方向
尽量从上次探索的方向继续探索,如从地块A走到地块B,地块B在地块A的三点钟方向,那么在查找地块B周围的地块时,优先从三点钟方向开始遍历。若沿着这个方向的地块还不错(可以被选择),那么应该优先选择它做为下一个地块,因为通向目的地的路多是直的

当然,网上也有很多关于A-Star算法的优化方法,篇幅有限,这里就不再列举了。

| 瓦片管理器
建立一个瓦片管理器是很有必要的。
1、瓦片管理器管理所有的瓦片信息,每个地块只需凭借一个ID即可从瓦片管理器中获取瓦片信息。
2、瓦片管理器将封装对资源管理器的调用,需要使用瓦片的对象无需关心瓦片是如何被加载的,后期如更换资源管理方式时,修改范围小。

| 混合多种风格的地图
为了实现即有特点又无特点的地图风格,也就是类似“五彩斑斓的黑”的效果。我建议把瓦片风格进行细致的分类,这样在生成地图时既可以选择统一的风格,也可以进行多重风格混搭(当然前提是混合的风格要搭配,你需要具备一定的审美水平,最好能找个美术妹子来分类和把关)。
结合素材特点对瓦片进行风格分类

一张混合了雪山和火山两种风格的地图

还有一个小插曲,在实践了初版方案后,碰巧赶上了unity2018.2版本的发布,其中刚好包含了对六边形瓦片的支持。但是尝试后发现对于遮挡关系很难灵活控制(可能是我没有找到合适的方法),最终还是放弃了这个功能。



| 写在最后
最近疏于锻炼,有点胖了。

感谢你能看到这里,下回见,祝好。