Projekt Micarpet Projektbericht - artecLab - Universität Bremen

Projekt MiCarpet Projektbericht
Abbildung 12.5: Beispiel einer XML-Konfigurationsdatei für die Landschaftsschichten in der Szene
In unserem Fall haben wir uns für die erste Möglichkeit - Schichtzuweisung über die Höhe - entschieden.
Die Modellierer haben dabei ähnlich wie bei den Wasserebenen die Möglichkeit, über eine XML-Datei
globale und szenenspezifische Vorgaben über die benutzten Texturschichten zu machen (siehe Abbildung
12.5). Wir bieten sowohl die Zuweisung von Texturen wie auch Farben für die einzelnen Schichten
(oder auch die Kombination von beidem). Eine Schicht ist jeweils über eine Anfangs- und End-Höhe
bestimmt, in der sie aktiv ist: so muss nicht für jede Höhe jede Schicht dargestellt werden, sondern nur
im entsprechenden Bereich, was die Geschwindigkeit der Darstellung erhöht.
Natürlich fehlt nun noch ein Konzept für die Überblendung mehrerer Schichten, da ein abrupter Übergang
sehr störend wirkt. Wir haben daher einen Algorithmus implementiert, der jeweils aufeinanderfolgende
Schichten mit den Möglichkeiten normaler 3D-Hardwarekarten überblendet.
Dabei benutzen wir sogenanntes Multipass-Rendering, d.h. das selbe Objekt wird mehrmals gerendert
und die Ergebnisse jeweils mit den vorigen kombiniert. Die Rendering-APIs erlauben dabei üblicherweise
Standard-Rechenoperationen wie Multiplikation, Addition und Subtraktion der Ergebnisse, was wir
uns hier zunutze machen. So wird für jeden Punkt im Modell für jede Schicht ein Gewicht berechnet und
die Schicht später beim Rendern mit diesem Gewicht dargestellt. Wichtig ist hier natürlich, daß die Summe
aller Gewichte für den Punkt immer 1 ergibt, damit letzlich eine einheitliche Helligkeit vorhanden
ist.
Das realisieren wir mit Multipass-Rendering, indem wir das Gewicht als Alpha(Transparenz)-Wert des
Punktes betrachten: wenn wir nun alle Texturen nacheinander mit dem entsprechenden Transparenzwert
addieren, so ergibt sich schließlich genau das gewünschte Ergebnis einer gewichteten Kombination der
Texturen. Wie sich dies auf die Renderläufe (Passes) verteilt, ist in Abbildung 12.6 zu sehen: In einem
Pass wird jeweils der Texturwert mit dem Alphawert multipliziert und das Ergebnis auf das vorige Ergebnis
(vor dem ersten Lauf: schwarzes Bild) addiert. Dies kann natürlich für beliebig viele Schichten
geschehen, allerdings wird mit jeder Schicht die Geschwindigkeit geringer, weil für jede Schicht das Modell
einmal komplett gerendert werden muss. Wie man sieht, ergibt sich als Ergebnis eine Art Shading-
Baum für die Berechnung (insofern ähnlich zum allgemeinen Shading-Baum in [?]). Um auch noch ein
allgemeines Zusammenblenden mit Farbwerten zu erlauben, kann (falls in der Konfiguration aktiviert)
vor die Textur-Passes auch noch ein voriger Pass gesetzt werden, der das Terrain nur mit interpolierten
Farben rendert.
Die Alpha-Werte für jeden Punkt werden auch jeweils dynamisch berechnet: dazu wird für jede Schicht
eine eindimensionale Alpha-Textur generiert, die jeweils als Blending-Wert für die entsprechende Höhe
angibt. Jeder Punkt erhält dafür eine zusätzliche Texturkoordinate, die seiner Höhe entspricht, und mit
der dann beim Rendern auf die Alpha-Textur zugegriffen wird. Wie schon oben erwähnt, ist es wichtig,
daß zu jedem Punkt die Summe der Alphawerte exakt 1 ergibt. Dies realisieren wir, indem wir für
jede Schicht den Mittelpunkt des Bereichs nehmen und mit steigender Abweichung des Höhenwertes
6. Januar 2005 Seite 100