Question

在创建大型游戏世界时，标准似乎是使用浮点数，特别是双精度浮点数，用于世界坐标。你可以使用一个64位整数，它给你加上或减去9 quintillion范围，（9 x 10 ^ 18），但是你要以毫米为单位进行处理，这不如使用说米。

我们都知道，浮点数越大，它的精确度就越低，数量就越大。在大多数开放世界的游戏中，你并没有真正看到大于6平方公里的地图。 GTA V（6乘12），巫师3（两个独立的地图，大约4乘4），辐射游戏，大致可比，Just Cause游戏，稍大（约20km平方标记），极品飞车游戏，同样，4平方，也许5，Elder Scrolls游戏，大致相同，你明白了。对于双精度浮点数，大多数这些游戏都不是问题。

但是你有游戏和世界特别巨大的案例，我猜这些游戏主要是太空主题游戏，其中的行动发生在太阳系，星系等等。我刚读了reddit上关于如何开发人员表示，转向64位版本的太空工程师游戏可以让他们极大地扩大游戏世界的范围，称他们现在可以填充大约13个天文单位，或大约20亿公里。尽管如此，冥王星在远日或75亿公里之外的距离约为50澳大利亚。这让我想知道像Star Citizen或Elite Dangerous这样的游戏是如何做到的，我猜测无缝拼接不同的地图。

我听说过long double和quad，但是long double似乎不适用于大多数架构和编译器，并且四边形的信息很少。

但是这引出了我的想法话题，我确信每个人在某些时候都有，这就是使用多种数据类型并将它们结合使用。例如，我已经说过，使用64位有符号整数，你可以获得一个高达9 quintillion的整数精度。比方说，你让64位int成为你的米单位。这将为您提供9千万亿公里的世界空间。然后你需要的是一个额外的两个字节，一个16位整数，可以容纳大约65,000个值，并使用这两个字节作为毫米。值2将是2毫米，值25将是2.5厘米，值500将是半米。这样，您的世界坐标就会达到毫米级分辨率。

我相当有信心添加和减去这样的复合数字（让我们称之为em）不会是一个问题，但乘法和除法似乎有点棘手。但是，毕竟说完了之后，通过对两个整数类型执行多个操作（当你将两个数字组合在一起时实际上是四个整数类型）会比使用浮点数算术更快或更有效吗？

Answer 1

它被称为fixed point arithmetic。您可以通过以下实现来实现：

public struct BigVector3 {
    const float SCALE = 0.0001; // this controls the fixed point precision.

    public long x;
    public long y;
    public long z;

    public Vector3 GetRelativePos(BigVector3 other) {
        long x = this.x - other.x;
        long y = this.y - other.y;
        long z = this.z - other.z;
        Vector3 v = new Vector3(x*SCALE, y*SCALE, z*SCALE);
        return v;
    }
}

但是最后，你最终还是会转换回某种浮点数，用于渲染，几乎每个主要物理引擎的物理计算等等。

真正的解决方案是增加数字的精确度。 double可以处理任何具有毫米精度的亚太阳系统。任何星系规模的游戏都应该使用相对定位和数学。

如果你真的需要在宇宙尺度上存储精确位置，C＃的decimal类型是128位数据类型，它比双精度更精确，它可以存储我们可观察宇宙的比例位置。这应该是任何人都需要的。但是，很少有物理和渲染引擎支持这一点。

编辑：“这让我想知道像Star Citizen或Elite Dangerous这样的游戏如何做到这一点”

这些游戏不需要在如此远的距离上进行准确定位。如果你所乘的太空船比光速快，那么毫米可以忽略不计。顶点位置不准确只能近距离看到。您可以简单地将船舶内部与世界其他地方分开渲染。

关于存储大量数字（用于3D坐标）的新方法的想法

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