[收藏]3D地形相关技术

天云上人

  * 地形纹理
大概分两种类型：rts型和fps型

**第一种：rts型。
/ |' {" f& k# X( l7 _8 g# s和二维做法差不多，把地图分为很多Block,每块Block可能又由m*n个Tile组成。每块Block使用一张纹理。适合rts等俯视类型游戏，《魔兽3》、《魔域帝国》用到。
# y: g& X/ s2 E优点：图像精细，适合表现细致的场景。
缺点：渲染时纹理切换频繁。没法做大面积LOD(Level of Detail),LOD被限制在Block内。由于Block边缘顶点纹理坐标问题，导致Block间没法共用顶点。

地貌间过渡处理: 如草地过渡到土地,简单的方法是让美术做好所有可能用到的不同地貌过渡的图片，程序计算拼接。复杂点的做法是程序计算纹理融合，在渲染是用多层纹理来解决过渡问题，《Empire Earth》，《C&C将军》使用类似做法。
' @7 O8 j- l+ o$ r6 {" b% E
特效处理：
1 J2 w) n& s8 P% A) a7 S* W- E水深效果：使用顶点色形成水下体积雾效果。
& q4 B9 |4 A3 Q: B, k' b% }
: h& I/ R. L' |8 k: g2 \**第二种：fps型。
整个地形用一张基本纹理（如:1024*1024）铺满，这张纹理是由程序计算生成（Terrain Texture Generation）。适合室外大场景游戏，如室外fps，飞行模拟。《Battle Field 1942》用到。
0 t6 c3 Q  L* f优点：任意的LOD范围。无纹理切换问题。可以把计算好的地形LightMap融入基本纹理，一次渲染。
6 l% a: L8 ~: ^' H' ~4 B" k3 Z" t; s' \缺点：图像精度不够，解决方法是在渲染时上面加一层细节贴图，如:BumpMap，《Ground Control》用到。

2 w9 S6 Q' v$ N, \- D: Y*下面是一些常见的问题
0 H' V6 Z) G# L* k
**纹理生成计算方法
基本纹理每点像素由所处的海拔高度和坡度约束计算而得。可以理解为有一张横坐标为高度，纵坐标为坡度的纹理表，每点像素查表而来。资料见后。

% m, d1 `  c+ h( u4 c9 ^**地形LightMap
! z$ j' F1 w* q" j. U5 K: Q明暗（Shading)：首先计算每个顶点的平均法向量，注意是共点平面的平均法向量，而不是某个面的法向量，然后用你的光照模型计算公式计算该点光照强度，如：I = cos<light,normal>*Isun + ambient。顶点间光照用插值计算，如法向插值phong算法。
阴影（Shadow）：没看到太好的算法，一般光线求交算法速度太慢,目前我的想法是用硬件
作ShadowVolume，渲染到一张纹理，然后保存。如果你有好的方法请告诉我。

**物体阴影
( f* `, Q- N: r' E  `对静态物体，如房屋可事先渲染好融入Terrain LightMap。
对动态物体，可用Projection Shadow，简单说就是从光源方向把物体影子渲染到一张纹理，然后通过使用纹理坐标生成(TexCoordGen)和修改相应Texture Coordinates Matrix，把这张图贴到地面渲染。
" p6 t: c7 _' ?, }
**地形渲染
- W- H2 T& v3 l1 S! A% V" [用Indexed方式按块渲染，注意顶点提交顺序，增加GPU Vertex Cache命中率。如果有LOD，因为每次顶点数据是变化的，d3d实现时用Dynamic Vertex Buffer，把顶点放入AGP内存。
0 Y# P3 E- Z) v7 V- S
. L6 o" _1 O. E; d4 ?" ~**LOD(Level of Detail)
ROAM算法不适合现代硬件加速显卡，不要用。
$ y1 m1 F+ r+ V+ L8 p可以看一下GeomMipMap LOD和T-Strip LOD。网址见后。

**射线与地形求交算法
( b) i/ K1 F: q, n" V. I把射线垂直投影到2d地面网格，顺着射线方向检测经过的每个格子，如果光线在格子里面的最低处大于格子四个顶点的最高处，则不可能有交点。
8 a* Z2 P7 B0 l4 b5 W: B2 b
资料：
% k9 j+ }" B  T' e4 E  aT-Strip LOD: http://chat.carleton.ca/~eszoka/tstriplod/tstrip.htm
GeoMipMap LOD: http://www.flipcode.com/tutorials/geomipmaps.pdf
TerrainTextureGenerator(Full Source Code):http://www.insanesoftware.de/index.php?page=freetools/terrain.php

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