Projekt Micarpet Projektbericht - artecLab - Universität Bremen

Projekt MiCarpet Projektbericht
12.1.4 Terrain-Visualisierung
Entwurf
Mit dem Entwurf des Projektthemas und der Anforderungsdefinition war klar, dass das Spielszenario eine
offene Außenszene bedingte (Inseln im Meer). Daraus folgte, dass die Grafikengine zwingend eine gute
Visualisierung für die darzustellende Landschaft brauchte, um eine möglichst realistische Darstellung
der Landschaft zu bieten. Gleichzeitig sollte es der Modellierungsgruppe möglich sein, eigenständig und
schnell das Terrain zu entwerfen und zu bearbeiten.
Generell gibt es für die Generierung und Darstellung von Terrain zwei grundlegende Möglichkeiten:
• Darstellung über eine Heightmap (siehe Abbildung 12.2). Hier wird als Basis für das Terrain ein
Grauwertbild (oder mehrere) genommen und die Werte des Bildes als Höheninformationen interpretiert.
Aus diesen Höhenwerten wird dann zur Laufzeit ein normales Dreiecksmesh erzeugt, das
einfach als normales 3D-Objekt gerendert wird. Dieser Ansatz hat den großen Vorteil, konzeptuell
simpel zu sein (es ist lediglich ein Gitter von Punkten zu erstellen und diese Punkte entsprechend
den Werten in der Heightmap vertikal zu verschieben). Weiterhin lassen sich die Heightmaps einfach
generieren (etwa mit einem Fraktal-Generator) und benötigen wenig Speicher.
Nachteile dieses Verfahrens sind allerdings, dass das Terrain immer auf eine einfache Struktur beschränkt
bleibt, d.h. die Steigung des Terrains ist limitiert, weiterhin sind keine Überhänge oder
ähnliches möglich. Gleichermaßen sind natürlich nicht so einfach unregelmässig geformte Landschaften
oder ähnliches möglich. Weiterhin ergibt sich gestalterisch das Problem, dass die Integration
mit Standard-Programmen zur Modellierung schwierig ist: da die Heightmap natürlich von
der übrigen Geometrie (Bäume, ..) völlig getrennt ist, fällt es bei der Gestaltung der Gesamtszene
schwer, Objekte in der Landschaft zu positionieren, da die Landschaftsgeometrie nur in der
fertigen Anwendung, nicht aber im Modellierungsprogramm sichtbar ist.
• Darstellung als normales 3D-Modell; dies ist der Ansatz, den wir schließlich gewählt haben. Der
Vorteil ist hier, dass die Modellierer hier völlige Freiheit bei der Gestaltung des Terrains besitzen
- so sind problemlos etwa überhängende Klippen und sehr unregelmässiges Terrain möglich. Die
grundlegende Modellierung geschah hierbei über einen Terraingenerator, welcher durch eine Simulation
ein Terrainmodell erstellte, was dann über einen Export in das Modellierungsprogramm
übernommen werden konnte. Dort konnten dann die Modellierer das gegebene Terrain per Hand
nachbearbeiten und alle weiteren Objekte in der Szene plazieren.
Der Nachteil der Darstellung als 3D-Objekt ist natürlich der höhere Speicheraufwand (ein fertig
detailliertes Terrain besteht im System aus normalerweise aus 10.000 - 50.000 Dreiecken). Weiterhin
ist natürlich die Geschwindigkeit bei der Darstellung niedriger als bei Heightmaps, welche
grundsätzlich rechteckig sind und bei welche man beim Rendern einfach im Detail reduzieren
kann, wenn sie weiter entfernt sind. Weiter kann man bei Heightmaps sehr einfach feststellen,
welches Terrain gerade überhaupt sichtbar ist.
Ein letzter - praktischer - Nachteil ist schließlich, daß es zur Darstellung von Terrain als 3D-
Modell kaum fertige Algorithmen gibt, weswegen wir zur Visualisierung (siehe unten) eine eigene
Implementation schreiben mussten. Für Heightmaps gibt es hingegen viele fertige Algorithmen,
die relativ einfach hätten eingesetzt werden können.
Implementation
Das Grundproblem bei der Visualisierung eines Terrains als fertiges 3D-Modell ist nicht die Darstellung
des Modells an sich, dies kann ja über die normale Grafikausgabe wie bei den restlichen Modellen
6. Januar 2005 Seite 97