一直以来，很多人都比较好奇《我的世界》中的地图是如何随机生成且还具有无限大小的，那么在这一篇文章中，我就以最简化的代码（300行左右）在Unity引擎中实现这一机制。

实现结果如下：

运行后，随机生成角色周围的地形，且随着角色的位置变化，动态加载。

在实现之前呢，我们可以先来简单分析一下这个需求：

我的世界的地图元素可以分为4个层次

World->Chunk->Block->Face

下面分别来解释一下这4个层次。

1.Face: 正方体的一个面

2.Block: 6个面组成的一个正方体

3.Chunk: N个正方体组成的一个地图块

4.World: 多个地图块组成的世界，就是“我的世界”啦。

我们可以看到这4个层次，其实有点类似俄罗斯套娃对吧，一层包含一层。

我们要生成World，那么就是要在这些层次中，一层一层的去处理生成的逻辑， 在World里动态加载Chunk, 在Chunk里生成Block, 在Block里生成Face。

OK 大概的思路我们已经说完了，接下来我们来拆解一下实现步骤

1.首先我们先实现Chunk的生成，内部会包含 Block的生成，这里会用到simplex noise（一种Perlin噪声的改进）

有关噪声的知识，如果读者没有接触过，可以自行网上找找相关资料看看

这里推荐一篇（小姐姐写的比较细致）：http://blog.csdn.net/candycat1992/article/details/50346469

在这个部分我们会写一个类Chunk.cs, (大约200行代码)

2.接下来我们要通过玩家的位置信息来动态加载Chunk

这个部分我们会写一个类Player.cs (大约100行代码)

Chunk生成

首先新建一个Unity工程后，导入一些资源，资源包在这里下载：http://pan.baidu.com/s/1hszPgwc

接下来我们在场景中创建一个Cube

然后我们来创建一个Chunk类，并挂到这个Cube上。

打开刚才新建的Chunk.cs，我们来先声明好Chunk类里需要用到的成员变量

public class Chunk : MonoBehaviour
{
    //Block的类型
    public enum BlockType
    {
        //空
        None = 0,
        //泥土
        Dirt = 1,
        //草地
        Grass = 3,
        //碎石
        Gravel = 4,
    }

    //存储着世界中所有的Chunk
    public static List<Chunk> chunks = new List<Chunk>();

    //每个Chunk的长宽Size
    public static int width = 30;
    //每个Chunk的高度
    public static int height = 30;

    //随机种子
    public int seed;

    //最小生成高度
    public float baseHeight = 10;

    //噪音频率（噪音采样时会用到）
    public float frequency = 0.025f;
    //噪音振幅（噪音采样时会用到）
    public float amplitude = 1;

    //存储着此Chunk内的所有Block信息
    BlockType[,,] map;

    //Chunk的网格
    Mesh chunkMesh;

    //噪音采样时会用到的偏移
    Vector3 offset0;
    Vector3 offset1;
    Vector3 offset2;

    MeshRenderer meshRenderer;
    MeshCollider meshCollider;
    MeshFilter meshFilter;

}

接下来，我们往这个类中加一些初始化的函数 如下：

  void Start ()
    {
        //初始化时将自己加入chunks列表
        chunks.Add(this);

//获取自身相关组件引用
meshRenderer = GetComponent<MeshRenderer>();
meshCollider = GetComponent<MeshCollider>();
meshFilter = GetComponent<MeshFilter>();

        //初始化地图
        InitMap();
    }

    void InitMap()
    {
        //初始化随机种子
        Random.InitState(seed);
        offset0 = new Vector3(Random.value * 1000, Random.value * 1000, Random.value * 1000);
        offset1 = new Vector3(Random.value * 1000, Random.value * 1000, Random.value * 1000);
        offset2 = new Vector3(Random.value * 1000, Random.value * 1000, Random.value * 1000);

        //初始化Map
        map = new BlockType[width, height, width];

        //遍历map，生成其中每个Block的信息
        for (int x = 0; x < width; x++)
        {
            for (int y = 0; y < height; y++)
            {
                for (int z = 0; z < width; z++)
                {
                    map[x, y, z] = GenerateBlockType(new Vector3(x, y, z) + transform.position);
                }
            }
        }

        //根据生成的信息，Build出Chunk的网格
        BuildChunk();
    }

在上面这段代码中，我们需要注意两个点

1.这里的map存的是Chunk内每一个Block的信息

2.GenerateBlockType函数和BuildChunk函数，我们还没有实现

3.我们在Start函数被调用时，便将这个Chunk生成好了

在第二点中说的两个函数，便是我们接下来生成Chunk的两个核心步骤

1.生成map信息（每个Block的类型，以及地形的高度信息）

2.构建Chunk用来显示的网格

那么我们接下来分别看看如何实现这两步

1.GenerateBlockType

  int GenerateHeight(Vector3 wPos)
    {

        //让随机种子，振幅，频率，应用于我们的噪音采样结果
        float x0 = (wPos.x + offset0.x) * frequency;
        float y0 = (wPos.y + offset0.y) * frequency;
        float z0 = (wPos.z + offset0.z) * frequency;

        float x1 = (wPos.x + offset1.x) * frequency * 2;
        float y1 = (wPos.y + offset1.y) * frequency * 2;
        float z1 = (wPos.z + offset1.z) * frequency * 2;

        float x2 = (wPos.x + offset2.x) * frequency / 4;
        float y2 = (wPos.y + offset2.y) * frequency / 4;
        float z2 = (wPos.z + offset2.z) * frequency / 4;

        float noise0 = Noise.Generate(x0, y0, z0) * amplitude;
        float noise1 = Noise.Generate(x1, y1, z1) * amplitude / 2;
        float noise2 = Noise.Generate(x2, y2, z2) * amplitude / 4;

        //在采样结果上，叠加上baseHeight，限制随机生成的高度下限
        return Mathf.FloorToInt(noise0 + noise1 + noise2 + baseHeight);
    }

    BlockType GenerateBlockType(Vector3 wPos)
    {
        //y坐标是否在Chunk内
        if (wPos.y >= height)
        {
            return BlockType.None;
        }

        //获取当前位置方块随机生成的高度值
        float genHeight = GenerateHeight(wPos);

        //当前方块位置高于随机生成的高度值时，当前方块类型为空
        if (wPos.y > genHeight)
        {
            return BlockType.None;
        }
        //当前方块位置等于随机生成的高度值时，当前方块类型为草地
        else if (wPos.y == genHeight)
        {
            return BlockType.Grass;
        }
        //当前方块位置小于随机生成的高度值 且 大于 genHeight - 5时，当前方块类型为泥土
        else if (wPos.y < genHeight && wPos.y > genHeight - 5)
        {
            return BlockType.Dirt;
        }
        //其他情况，当前方块类型为碎石
        return BlockType.Gravel;
    }

上面这两个函数实现了生成Block信息的过程

在上面这段代码中我们需要注意以下几点

1.GenerateHeight用于通过噪音来随机生成每个方块的高度，这种随机生成的方式相比其他方式更贴近我们想要的结果。普通的随机数得到的值都是离散的，均匀分布的结果，而通过simplex noise得到的结果，会是连续的。这样会获得更加真实，接近自然的效果。

2. GenerateHeight中那些数字字面量，没有特殊意义，就是经验数值，为了生成结果能够产生更多变化而已。可以自己调整试试看。

3.GenerateHeight中对多个噪声的生成结果进行了叠加，这是为了混合出理想的结果，具体可以网上检索查阅噪声相关资料。

4.GenerateBlockType内，会利用在指定位置随机生成的高度，来决定当前Block的类型。最内层是岩石，中间混杂着泥土，地表则是草地。

在我们有了地形元素的类型信息后，我们就可以来构建Chunk的网格，以来显示我们的Chunk了。

接下来我们实现BuildChunk函数

public void BuildChunk()
{
    chunkMesh = new Mesh();
    List<Vector3> verts = new List<Vector3>();
    List<Vector2> uvs = new List<Vector2>();
    List<int> tris = new List<int>();
    
    //遍历chunk, 生成其中的每一个Block
    for (int x = 0; x < width; x++)
    {
        for (int y = 0; y < height; y++)
        {
            for (int z = 0; z < width; z++)
            {
                BuildBlock(x, y, z, verts, uvs, tris);
            }
        }
    }
                
    chunkMesh.vertices = verts.ToArray();
    chunkMesh.uv = uvs.ToArray();
    chunkMesh.triangles = tris.ToArray();
    chunkMesh.RecalculateBounds();
    chunkMesh.RecalculateNormals();
    
    meshFilter.mesh = chunkMesh;
    meshCollider.sharedMesh = chunkMesh;
}

如上所示，BuildChunk函数内部遍历了Chunk内的每一个Block,为其生成网格数据，并在最后将生成的数据（顶点，UV, 索引）提交给了chunkMesh。

接下来我们实现BuildBlock函数

   void BuildBlock(int x, int y, int z, List<Vector3> verts, List<Vector2> uvs, List<int> tris)
    {
        if (map[x, y, z] == 0) return;

        BlockType typeid = map[x, y, z];

        //Left
        if (CheckNeedBuildFace(x - 1, y, z))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x, y, z), Vector3.up, Vector3.forward, false, verts, uvs, tris);
        //Right
        if (CheckNeedBuildFace(x + 1, y, z))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x + 1, y, z), Vector3.up, Vector3.forward, true, verts, uvs, tris);

        //Bottom
        if (CheckNeedBuildFace(x, y - 1, z))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x, y, z), Vector3.forward, Vector3.right, false, verts, uvs, tris);
        //Top
        if (CheckNeedBuildFace(x, y + 1, z))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x, y + 1, z), Vector3.forward, Vector3.right, true, verts, uvs, tris);

        //Back
        if (CheckNeedBuildFace(x, y, z - 1))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x, y, z), Vector3.up, Vector3.right, true, verts, uvs, tris);
        //Front
        if (CheckNeedBuildFace(x, y, z + 1))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x, y, z + 1), Vector3.up, Vector3.right, false, verts, uvs, tris);
    }

    bool CheckNeedBuildFace(int x, int y, int z)
    {
        if (y < 0) return false;
        var type = GetBlockType(x, y, z);
        switch (type)
        {
            case BlockType.None:
                return true;
            default:
                return false;
        }
    }

    public BlockType GetBlockType(int x, int y, int z)
    {
        if (y < 0 || y > height - 1)
        {
            return 0;
        }

        //当前位置是否在Chunk内
        if ((x < 0) || (z < 0) || (x >= width) || (z >= width))
        {
            var id = GenerateBlockType(new Vector3(x, y, z) + transform.position);
            return id;
        }
        return map[x, y, z];
    }

BuildBlock内，我们分别去构建了一个Block中的每一个Face, 并通过CheckNeedBuildFace来确定，某一面Face是否需要显示出来，如果不需要，那么就不用去构建这面Face了。也就是说这个检测，会只把我们可以看到的面，显示出来，如下图这样。

（不做面优化）

（做了面优化）

我们的角色在地形上时，只能看到最外部的一层面，其实看不到内部的方块，所以这些看不到的方块，就没有必要浪费计算资源了。也正是这个原因，我们不能直接用正方体去随机生成，而是要像现在这样，以Face为基本单位来生成。实现这个功能的函数，便是CheckNeedBuildFace。

接下来让我们完成Chunk部分的最后一步

void BuildFace(BlockType typeid, Vector3 corner, Vector3 up, Vector3 right, bool reversed, List<Vector3> verts, List<Vector2> uvs, List<int> tris)
{
    int index = verts.Count;
    
    verts.Add (corner);
    verts.Add (corner + up);
    verts.Add (corner + up + right);
    verts.Add (corner + right);
    
    Vector2 uvWidth = new Vector2(0.25f, 0.25f);
    Vector2 uvCorner = new Vector2(0.00f, 0.75f);

    uvCorner.x += (float)(typeid - 1) / 4;
    uvs.Add(uvCorner);
    uvs.Add(new Vector2(uvCorner.x, uvCorner.y + uvWidth.y));
    uvs.Add(new Vector2(uvCorner.x + uvWidth.x, uvCorner.y + uvWidth.y));
    uvs.Add(new Vector2(uvCorner.x + uvWidth.x, uvCorner.y));
    
    if (reversed)
    {
        tris.Add(index + 0);
        tris.Add(index + 1);
        tris.Add(index + 2);
        tris.Add(index + 2);
        tris.Add(index + 3);
        tris.Add(index + 0);
    }
    else
    {
        tris.Add(index + 1);
        tris.Add(index + 0);
        tris.Add(index + 2);
        tris.Add(index + 3);
        tris.Add(index + 2);
        tris.Add(index + 0);
    }
}

这一步我们构建了正方体其中一面的网格数据，顶点，UV, 索引。这一步实现完后， 如果我们将这个组件挂在我们最初创建的Cube上，并运行，我们即会得到随机生成的一个Chunk。如下图所示：

2.在世界中动态加载多个Chunk

在实现第二部分之前，我们先在Chunk类中再添加一个函数

   public static Chunk GetChunk(Vector3 wPos)
    {
        for (int i = 0; i < chunks.Count; i++)
        {
            Vector3 tempPos = chunks[i].transform.position;

            //wPos是否超出了Chunk的XZ平面的范围
            if ((wPos.x < tempPos.x) || (wPos.z < tempPos.z) || (wPos.x >= tempPos.x + 20) || (wPos.z >= tempPos.z + 20))
                continue;

            return chunks[i];
        }
        return null;
    }

这个函数用于给定一个世界空间的位置，获取这个指定位置所在的Chunk对象。其中遍历了chunks列表，并找出对应的chunk返回。这个函数我们将在后面的代码中用到。

接下来由于动态加载是根据玩家位置的变化来进行的，所以我们首先添加一个Player类

新建一个C#代码文件：Player.cs,并在其中添加如下代码：

public class Player : MonoBehaviour
{
    CharacterController cc;
    public float speed = 20;
    public float viewRange = 30;
    public Chunk chunkPrefab;

    private void Start()
    {
        cc = GetComponent<CharacterController>();
    }

    void Update ()
    {
        UpdateInput();
        UpdateWorld();
    }

    void UpdateInput()
    {
        var h = Input.GetAxis("Horizontal");
        var v = Input.GetAxis("Vertical");

        var x = Input.GetAxis("Mouse X");
        var y = Input.GetAxis("Mouse Y");

        transform.rotation *= Quaternion.Euler(0f, x, 0f);
        transform.rotation *= Quaternion.Euler(-y, 0f, 0f);

        if (Input.GetButton("Jump"))
        {
            cc.Move((transform.right * h + transform.forward * v + transform.up) * speed * Time.deltaTime);
        }
        else
        {
            cc.SimpleMove(transform.right * h + transform.forward * v * speed);
        }
    }
}

这段代码中有几点需要注意

1.UpdateWorld我们还没有实现，这个函数将用来动态生成Chunk。

2.UpdateInput函数中，我们实现了一个最简单的处理玩家输入的小模块（但并不成熟，甚至都没有做视角的限制，感兴趣的可以自己加入更多的处理），其可以根据玩家的鼠标和键盘的输入来控制角色移动和旋转。

3.控制玩家移动的处理，我们使用了Unity内置的CharacterController组件，这个组件自身就又胶囊体碰撞盒。

在这一步中我们从Update函数中已经看出一些端倪了。这里会每一帧先处理玩家的输入，然后根据处理后的结果（更新后的玩家位置）来动态加载Chunk。

接下来我们添加最后一个函数UpdateWorld

   void UpdateWorld()
    {
        for (float x = transform.position.x - viewRange; x < transform.position.x + viewRange; x += Chunk.width)
        {
            for (float z = transform.position.z - viewRange; z < transform.position.z + viewRange; z += Chunk.width)
            {
                Vector3 pos = new Vector3(x, 0, z);
                pos.x = Mathf.Floor(pos.x / (float)Chunk.width) * Chunk.width;
                pos.z = Mathf.Floor(pos.z / (float)Chunk.width) * Chunk.width;

                Chunk chunk = Chunk.GetChunk(pos);
                if (chunk != null) continue;

                chunk = (Chunk)Instantiate(chunkPrefab, pos, Quaternion.identity);
            }
        }
    }

这个函数 使用了我们刚才实现过的静态函数Chunk.GetChunk，来获取相应位置的chunk, 如果没有获取到的话，那么就通过chunkPrefab在相应位置生成一个新的chunk。 这个函数会通过这种方式来动态加载自身周围的chunk。 viewRange参数可以控制需要加载的范围。

到这里代码部分我们就全部实现完了。

接下来我们，添加一个角色对象，并在其上挂载一个CharacterController组件，以及我们的Player组件。

别忘了，还要加上相机哦。

然后是Chunk。

最后我们来看看我们的成果吧：

本期教程两个文件，总计大约300余行代码

本期教程工程源码：https://github.com/meta-42/Minecraft-Unity

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官网：http://levelpp.com/

游戏开发技术交流群：610475807

微信公众号：皮皮关