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2023-01-31
《無人深空》宇宙產(chǎn)生論述科普 是怎樣生成一個(gè)宇宙的
更新時(shí)間：2022-03-30 03:24:24作者：未知
《無人深空》是怎樣生成一個(gè)宇宙的呢？下面帶來“Attack.On.Pika”分享的《無人深空》宇宙產(chǎn)生論述科普，一起來看吧。
為了解釋這個(gè)問題，我將用比較通俗的方法來為大家講述“過程算法”。不一定是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)語言，但作為科普文，我希望能讓更多的人看懂。因此專業(yè)人士請手下留情。
現(xiàn)在，請先讓我們回憶起那個(gè)神秘的無理數(shù)——π：3.141592654....
我們把這個(gè)數(shù)字按位/格子寫在一條很長很長的紙帶上。
為了便于理解，請先想象/認(rèn)為宇宙是"一維"的，各個(gè)星球是排列在一條線上的。數(shù)學(xué)知識告訴我們這個(gè)無理數(shù)是無窮的，如果我們?yōu)檫@個(gè)數(shù)字加上幾條規(guī)則：
1.遇到1時(shí)，代表這是個(gè)恒星。
2.遇到2時(shí)，代表這是個(gè)行星。
3...............以此類推
那么此時(shí)，我就產(chǎn)生了一個(gè)“一維”的宇宙。而且由于π的各個(gè)位的數(shù)字并不是按規(guī)律排列的，因此你會感覺這個(gè)"宇宙"似乎是隨機(jī)的。
但我們都知道π是個(gè)定值，也就是說此時(shí)生成的這個(gè)宇宙并不是完全隨機(jī)的。它就在那里，并不會因?yàn)槟忝看伍_啟游戲都要實(shí)時(shí)模擬出一個(gè)真的宇宙。
現(xiàn)實(shí)中，宇宙是個(gè)多維的。因此，我們現(xiàn)在可以為這條"紙帶"多拉出幾個(gè)方向(上下左右前后任意組合)，并進(jìn)行任意數(shù)字有規(guī)律疊加。同時(shí)也為它制定一系列復(fù)雜得多的規(guī)則，于是一個(gè)完全有幾條"紙帶"構(gòu)成的看似隨機(jī)的宇宙誕生了。而你的電腦里卻不過是記錄了一些簡單的數(shù)據(jù)。
專業(yè)點(diǎn)來說，開發(fā)者們通過一些復(fù)雜的"函數(shù)"創(chuàng)建了這個(gè)多維的數(shù)組("紙帶集合")。這就是這個(gè)游戲宇宙的生產(chǎn)辦法。(要知道計(jì)算機(jī)求π的計(jì)算式子是π=16arctg1/5-4arctg1/239 ，也是一個(gè)函數(shù))
總結(jié)一句：18,446,744,073,709,551,616個(gè)星球看似很多，但并不占什么數(shù)據(jù)量，只不過是一些可由計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)，通過一系列形成規(guī)則，構(gòu)成了這個(gè)看似無限的游戲宇宙。正如你不需要完全記憶π一樣，這么多星球的數(shù)據(jù)也并不要完全存在硬盤里，你只需要知道怎么計(jì)算它，并在需要的時(shí)候算出來就行。至于怎么算...往下看：
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或許你可能仍有疑問。但是別怕，請接著往下看。
我看到有人質(zhì)疑，我的硬盤放得下這么大的宇宙么?
我要告訴你，可以的。實(shí)際上你的電腦里只存放了一個(gè)類似 Ta=a(1-sinθ)和x2+y2-a×x=a×sqrt(x2+y2)這樣的式子(實(shí)際上會更復(fù)雜)，你每次遇到的星球，不過是CPU為這個(gè)式子帶入一個(gè)值，計(jì)算后獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)。比如0x135486754(代表了這是個(gè)靠近恒星的沙漠星球以及有小型植物等等等)。
又有人會發(fā)問，我的CPU來得及計(jì)算這么大的數(shù)據(jù)么?
我要告訴你可以的。具體的過程簡單一兩句話說不清，但是要知道，官方給出的最低配置是i3。
還有人問，這么多的星球，怎么確保它會和其他的星球不一樣，生物長相怎么模擬?
同樣的道理，開發(fā)者既然有辦法寫一個(gè)函數(shù)就一定有另外一個(gè)方法寫另外一個(gè)函數(shù)。
開發(fā)者預(yù)置了不少的貼圖，并如上賦予了不少的規(guī)則。如
1.遇到1代表這個(gè)生物高2m
2.遇到2代表這個(gè)生物的嘴型是數(shù)據(jù)庫里編號為0x75的那張貼圖
3..............
實(shí)際方法會很復(fù)雜，但是實(shí)現(xiàn)原理大致如上。
再一點(diǎn)，學(xué)過計(jì)算機(jī)的都會對計(jì)算機(jī)得到18,446,744,073,709,551,616以及運(yùn)算這樣一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)的能力表示質(zhì)疑，一是懷疑內(nèi)存不夠，二是擔(dān)心計(jì)算能力不足。
關(guān)于第一個(gè)問題：
同樣再次假設(shè)宇宙是一條"紙帶"，星球依次排列。假如在你的視野內(nèi)，你可以看到5m長的紙帶，那么你的內(nèi)存也只需要保存著5m長的紙帶，5m之外的紙帶雖然依舊存在，但你并不需要記憶它們，因此實(shí)際上你并不需要記錄那么多的星球。當(dāng)你的飛船移動(dòng)，你就把紙帶移動(dòng)，你可以看到后面的一部分紙帶而把你身后那些已經(jīng)看不見的紙帶"遺忘"。
這就是"過程生成".
關(guān)于第二個(gè)問題：
我們再舉個(gè)例子，當(dāng)你查英語字典的時(shí)候，如果你要查bull這個(gè)單詞，你會先去查目錄，然后從B開頭的單詞查起，而不會從A開頭的單詞查起。A/B之分實(shí)際上就是一種標(biāo)簽(tags)。
同樣的道理，每次你模擬這個(gè)宇宙，你并不需要從3.14159開始往下運(yùn)算，只需要查明你當(dāng)前的位置，通過預(yù)定在函數(shù)中的標(biāo)簽，只計(jì)算5m長的紙帶就好了。因此看起來運(yùn)算量很大，實(shí)際上并不復(fù)雜。這也就是為什么游戲敢于給出i3最低配置的原因
ps：這部分暫時(shí)就這些，有什么沒懂得或者想問的留言吧。
剛剛有人問了，這樣隨機(jī)組合，到時(shí)候會不會重復(fù)度很大?
我個(gè)人看的內(nèi)部視頻感覺其實(shí)還好，因?yàn)橘N圖是矢量圖，且背后有一定量的復(fù)雜設(shè)定(變形、上色、紋理等等)作為依靠，實(shí)際演示的時(shí)候制作人告訴我剛剛那只恐龍和那條魚用了一樣的身體，我是完全沒看出來的==?！舵咦印酚螒蚶镆膊⒉皇怯兄鵁o窮的生物組件，但通過相互間的組合創(chuàng)造，也弄出了數(shù)不清的奇特生物。所以我們有理由相信這個(gè)游戲里的生物的相似度也并不會太高。
但你非要模擬出180000億個(gè)完全不同的星球換我我都不信。畢竟158塊，158塊買個(gè)真實(shí)宇宙這種事...再等幾百年看看吧.....
對了小聲說一句：說到實(shí)際效果，我感覺非常不錯(cuò)。對喜歡這個(gè)配色的玩家來說簡直一顆賽艇。從出宇宙到入星球，每到一個(gè)地方都有一種期待感。——個(gè)人觀點(diǎn)，選擇性忽略.