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基于山地测量法的程序化地形生成算法的研究与实现

基于山地测量法的程序化地形生成算法的研究与实现

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作者： Erich Lamontagne 四川大学

学位级别：硕士

大规模高质量地生成逼真的地形,是游戏、元宇宙等应用的关键技术之一。噪声函数作为被广泛使用的一种程序化地形生成技术,通过叠加多组噪声函数的方式,来帮助开发人员快速地创建地形,建立数字虚拟世界的基本面貌。但这种构造地形的方式... 详细信息

大规模高质量地生成逼真的地形,是游戏、元宇宙等应用的关键技术之一。噪声函数作为被广泛使用的一种程序化地形生成技术,通过叠加多组噪声函数的方式,来帮助开发人员快速地创建地形,建立数字虚拟世界的基本面貌。但这种构造地形的方式,往往需要仔细调整多层噪声函数的参数,才能生成视觉上合理的地形。此外,通过噪声函数来生成地形,也很难控制生成地形的特征以及编辑地形生成的结果。另一方面,山地测量法为分析现实世界中的地形提供了一套统计工具。它通过定义鞍座、突出度、隔离度等一系列特征,能够用一种稀疏方式,来描述地形的宏观特征。但是通过山地测量法来生成地形,又不能满足无限生成地形这一要求。本文尝试将山地测量法应用到程序化地形生成中,用来解决基于噪声函数地形生成中的问题。在20个不同区域的真实山峰的地形测量数据的基础上,本论文提出并实现了一个利用山峰隔离度将山峰放在有限网格上的解决方案。山峰通过最小生成树连接,在连接的山峰之间产生山鞍。山鞍的位置和高度由山地测量数据调整。山峰之间的山脊是用贝塞尔曲线中的鞍座作为控制点来计算的。此外,细胞噪声被调整为在任意点上提供一个连续的高度函数。在内容创作方面,这种噪声算法保留了传统噪声算法的灵活性,如噪声的比例和频率编辑控制,但只用一层本文的噪声就能创造出一个具有非均匀高度的地形环境。本论文回顾和讨论了问题领域,全面审查和评估了地形生成的常见方法,定义了山地测量法中的重要元素。本论文介绍并评估了用于地形生成的山地测量法和内插法方法,将所提方法的结果与常用方法进行了比较,根据效率和效果对结果进行了评估。其结果是一个考虑到但不严格遵守山地测量法特征的噪声函数。这种基于实例的方法仅用一层就能产生具有山脊、不均匀的山峰、域内特征密度不一致的地形。不同于以前的地形分析方法,它可以随时与其他噪声算法配合使用,生成多样化的地形。它比以前的山地测量法的方法更快,给出的结果比标准的基于噪声的地形更可信。

关键词：程序化地形生成山地测量法噪声函数实时地形生成无限程序地形

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