Dernière édition Attention: Le pdf pèse environ 17 - BFH-TI - Berner ...

BIBEBUVABSc in InformatikPfadsuche in dreidimensionalen virtuellen WeltenInformatik / Betreuer: Dr. Jürgen EckerleExperte: Han van der KleijDas Finden eines Pfades in einer virtuellen Umgebung ist ein Problem, welches in der Informatik sehr häufigvorkommt. Es gibt kaum noch ein Spiel, welches heutzutage ohne Pfadfindung auskommt. Bei der Betrachtungeines solchen Suchverfahrens spielt das Gelände eine entscheidende Rolle. So ist beispielsweiseeine Bewegung wie das Erklimmen eines Hügels bedeutend teurer als das Fortbewegen auf einer flachenStrasse. Wir haben untersucht, wie ein solches Verfahren an ein dreidimensionales Terrain angepasst werdenkann.Damian Breugaston1@gmx.chRaffael GottardiAngelo SeilerTerrain der berner Altstadt mit Basenund AgentenKommandozentrale des SpielsKomplexes Terrain mit verschiedenenGeländetypenAusgangslageDie Effizienz solcher Pfadsuchverfahrenist natürlich eng an einegeeignete Repräsentation derräumlichen und topologischen Eigenschaftendieser Welten gekoppelt.In einer Vorarbeit wurde einegeeignete Terrainrepräsentationgefunden, welche verwendet werdenkonnte, jedoch in einigen bedeutendenPunkten angepasstwerden musste. Es galt, aus denTerraindaten einen Graphen zu erstellen,auf dem sowohl eine Pfadsuchedurchgeführt als auch dieerrechnete Bewegung beschriebenwerden kann. Weiter sollte eineinfaches Spiel als proof of conceptfür die gefundene Lösungentwickelt werden.ZielEin beliebiges Terrain, in dem sicheiner oder mehrere Agenten fortbewegen,sollte zunächst eingelesenwerden können. Anschliessendsollte unser Programmeinen optimalen Pfad berechnen,das ist ein Pfad mit kürzester Reisezeitunter der Berücksichtigungvon Steigung, Untergrund undWasser, sowie den Fähigkeitendes Agenten. Dazu wird aus denTerraindaten ein Netz von zusammenhängendenKnoten erstellt,welches alle traversierbaren Wegebeinhaltet.Aufbauend darauf wird ein Spielfür 2 Spieler entwickelt, welchesdie zuvor gefundenen Lösungsansätzeimplementiert und veranschaulicht.Die Bewegungen derAgenten im Gelände sollen dabeiplausibel visualisiert werden.UmsetzungDiese Arbeit wurde in Java unterVerwendung von Java 3D erstellt.Für die Pfadsuche konnte der bekannteAlgorithmus A* (sprich: A-Stern) so angepasst werden, dassdieser auch in dreidimensionalenWelten funktioniert. Dazu wurdeein Gitter von Knoten erstellt, wobeijeder Knoten jeweils 8 Nachbarnhat. Die Daten zu Entfernungund Steigung zu den Nachbarnwerden vor Spielbeginn vorausberechnet,so dass die Agentenschnell die benötigten Informationenzur Pfadsuche verfügbar haben.Derselbe Pfad kann für jedenAgenten je nach Terraincharakteristikaunterschiedliche Werte liefernund wird deshalb nur dannberechnet, wenn er benötigt wird.ResultateDie Pfadfindung konnte wie gewünschtumgesetzt werden unddank geeigneter Optimierung läuftdie Suche auch auf grossen Landkartenunter einer Sekunde ab.Das Spiel wurde für zwei Spielerausgelegt und kann mit beliebigenLandkarten gespielt werden. JederSpieler besitzt zu Beginn einigeBasen, aus welchen er Agentenzu gegnerische Stützpunkte aussendenkann. Sind genügendAgenten an einem Ziel angekommen,so wird diese Basis eingenommen.Die Interaktion beschränktsich auf die Konfigurationder involvierten Agenten und dieWahl derer Ziele. Trotz dieser Einfachheitwurde ein actionreichesSpiel entwickelt, welches dieMöglichkeiten der Pfadfindung imTerrain gut aufzeigt.150 ti.bfh.ch