Генерування ландшафтів для сферичних поверхонь: аналіз завдання та варіанти вирішення

  • М. Ю. Морозов Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • Є. В. Левус Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0001-5109-7533
  • Р. О. Моравський Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • П. Я. Пустельник Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
Ключові слова: висока реалістичність; планетоїд; програмний агент; маска впливу; алгоритми шуму; фрактальне оброблення

Анотація

Проаналізовано проблему генерування ландшафтів за наявними методами для порівняння їх можливостей, виділено основні переваги і недоліки. Розглянуто програмні інструменти, які дають змогу генерувати ландшафти для різних поверхонь. Запропоновано власний метод на підставі поєднання методів, описаних у науковій літературі, який дає змогу гнучко керувати кількісними та якісними показниками моделювання ландшафтів для сферичних поверхонь завдяки введенню параметрів впливу. Зміст методу полягає у застосуванні програмних агентів для відповідного створення складових моделі, а саме – генерування планетоїда, клімату та моделі ландшафту загалом. Для попереднього оброблення моделі планетоїда здійснюють генерування опуклої оболонки та виконують вибір програмних агентів з алгоритмами для оброблення ландшафтів, а також створення бази даних для зберігання всіх результатів. Програмні агенти під час оброблення використовують маски, які потрібні для контролю впливу кожного програмного агента на модель ландшафту загалом. На відміну від відомих рішень, де шари є неподільні і їхня зміна щоразу вимагає повного перерахунку всього ландшафту, запропонований метод дає змогу вільно модифікувати вплив одних агентів на інші на підставі задавання різних масок, а також ділити створені шари на підрівні. Завдяки введенню програмних агентів і масок метод автоматизовано здійснює параметризацію процесу генерування ландшафтів деталізованих планетоїдів з подальшою їх серіалізацією та обробленням. Застосування програмних агентів дає змогу забезпечити гнучкість методу (урахування різних параметрів моделі планетоїда за різного порядку застосування програмних агентів), економічність виконання обчислень (для різної деталізації сегментів сферичної поверхні не потрібні обчислення з "нуля"). Перевагами запропонованого рішення є врахування різних деталей для забезпечення високої реалістичності результату та уникнення зайвих обчислень для різних рівнів зближення огляду поверхонь.

Біографії авторів

М. Ю. Морозов, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

студент, кафедра програмного забезпечення

Є. В. Левус, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра програмного забезпечення

Р. О. Моравський, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

студент, кафедра програмного забезпечення

П. Я. Пустельник, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

студент, кафедра програмного забезпечення

Посилання

Academic Mindtrek '17 Proceedings of the 21st International Academic Mindtrek Conference. (pp. 17–25). https://doi.org/10.1145/3131085.3131099

Bambich, J. (2015). Procedural terrain generation with Perlin noise. University of Ljubljana.

Bambich, J. (2018). Procedural terrain generation for use in computer games. University of Ljubljana.

Beckham, C., & Pal, C. (2017). A step towards procedural terrain generation with GANs.

Clasen. M., & Hege, H.-Ch. (2006). Terrain Rendering using Spherical Clipmaps. EuroVis06: Joint Eurographics – IEEE VGTC Symposium on Visualization, Lisbon, Portugal. https://doi.org/10.2312/VisSym/EuroVis06/091-098

Compton, K.,. Grieve, J., Goldman, E., et al. (2007). Creating spherical worlds in Proceedings of the International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques (SIGGRAPH '07), ACM, New York. (p. 82). https://doi.org/10.1145/1278780.1278879

Cordonnier, G., Braun, J., Cani, M.-P., at al. (2016). Large Scale Terrain Generation from Tectonic Uplift and Fluvial Erosion. Computer Graphics Forum, Wiley. https://doi.org/10.1111/cgf.12820

d'Oliveira, R., Iago, P. do E. Santo, & Apolinario, Jr. A. (2018). Procedural Planet Generation based on derivate fBm noise. Proceedings of SBGames, 667 p.

Doran, J., & Parberry, I. (2010). Controlled Procedural Terrain Generation Using Software Agents. IEEE Transactions on Computational Intelligence and AI in Games, 2(2). https://doi.org/10.1109/TCIAIG.2010.2049020

Ebner, H., & Reinhardt, W. (1988). Generation, management and utilization of high fidelity digital terrain models, July 1988ISPRS XVI Congress At: Kyoto, Japan, Vol. 27, part B11.

Frade, M., Fernandez de Vega, F., & Cotta, C. (2008). Breeding Terrains with Genetic Terrain Programming: The Evolution of Terrain Generators. International Journal of Computer Games Technology, 2009, 13. Ḿalaga, Spain. Article ID 125714. https://doi.org/10.1155/2009/125714

Frade, M., Fernandez de Vega, F., & Cotta, C. (2008). Genetic Terrain Programming An Aesthetic Approach to Terrain Generation. Ḿalaga, Spain.

Frade, M., Fernandez de Vega, F., & Cotta, C. (2008). Modelling Video Games' Landscapes by Meansof Genetic Terrain Programming – A New Approach for Improving Users' Experience. Ḿalaga, Spain, Geography, Computer Science Published in EvoWorkshops. https://doi.org/10.1007/978-3-540-78761-7_52

Frühstück, A., Alhashim, I., & Wonka, P. (2019). TileGAN: Synthesis of Large-Scale Non-Homogeneous Textures. Journal ACM Transactions on Graphics, 38(4). https://doi.org/10.1145/3306346.3322993

Gavin, S. P. Muller. (1986). The definition and rendering of terrain maps. SIGGRAPH, Dallas, August 18–22. (Vol. 8, № 4). https://doi.org/10.1145/15886.15890

Ǵenevaux, J.-D., Galin, E., Gu ́erin, E., et al. (2013). Terrain Generation Using Procedural Models Based on Hydrology. Universit́e de Lyon, LIRIS, CNRS, UMR5205, France. https://doi.org/10.1145/2461912.2461996

Hnaidi, H., Guérin, E., Akkouche, S., et al. (2010). Feature based terrain generation using diffusion equation. LIRIS – CNRS – Université Lyon 1, Franc. https://doi.org/10.1111/j.1467-8659.2010.01806.x

Hyttinen, T., et al. (2017). Terrain synthesis using noise by example. Proceeding

Korneliusz, K. Warszawski, & Sławomir, S. Nikiel. (2014). A proposition of erosion algorithm for terrain modelswith hardness layer. Terrain modelling, Erosion simulation.

Lambrechts, J., Comblen, R., & Legat, V. (2008). Multiscale mesh generation on the sphere. Ocean Dynamic. https://doi.org/10.1007/s10236-008-0148-3

Makowski, M., Haedrich, T., Scheffczyk, J., et al. (2019). Synthetic Silviculture: Multi-Scale Modeling of Plant Ecosystems. Computing methodologies, Interactive simulation.

Olsen, J. (2004). Realtime Procedural Terrain Generation.

Onrust, B., Bidarra, R., Rooseboom, R., J., & van de Koppel. (2017). Ecologically Sound Procedural Generation of Natural Environments. International Journal of Computer Games Technology. https://doi.org/10.1155/2017/7057141

Parberry, I. (2014). Designer Worlds: Procedural Generation of Infinite Terrain from Real-World Elevation Data. Journal of Computer Graphics Techniques, 3(1).

Puig-Centelles, A., Varley, P., A., at al. (2012). Automatic Terrain Generation with a Sketching Tool. Springer Science and Business Media. https://doi.org/10.1007/s11042-012-1214-x

Smelik, R. M., Tutene, T., at al. (2008). A Proposal for a Procedural Terrain Modelling Framework. EGVE Symposium.

Soon Tee Teoh. (2008). River and Coastal Action in Automatic Terrain Generation. San Jose, USA.

Stachniak, S., & Stuerzlinger, W. (2005). An Algorithm for Automated Fractal Terrain Deformation. Proceedings of Computer Graphics and Artificial Intelligence, 1, 64–76.

Thorimbert, Y., & Chopard, B. (2018). Polynomial methods for fast Procedural Terrain Generation.

Valencia-Rosado, Oswaldo, L., & Starostenko, O. (2019). Methods for Procedural Terrain Generation: A Review. Mexican Conference on Pattern Recognition. Springer, Cham.

Viitanen, L. (2012). Physically Based Terrain Generation: Procedural Heightmap Generation Using Plate Tectonics. Helsinki Metropolia University of Applied Sciences.

Vuontisjärvi, H. (2014). Procedural planet generation in game development. Oulu University of Applied Sciences.

Опубліковано
2020-02-27
Як цитувати
Морозов, М. Ю., Левус, Є. В., Моравський, Р. О., & Пустельник, П. Я. (2020). Генерування ландшафтів для сферичних поверхонь: аналіз завдання та варіанти вирішення. Науковий вісник НЛТУ України, 30(1), 136-141. https://doi.org/10.36930/40300124
Розділ
Інформаційні технології