[收藏]3D地形相关技术

天云上人

  * 地形纹理
& e0 C1 ?0 x! z' P% F' ?1 C/ [大概分两种类型：rts型和fps型
( ^& _+ l2 [% G/ M
# T4 w6 j' b6 C) b, E6 o+ u) b8 |**第一种：rts型。
# a1 s6 E0 c! ]" E+ v5 {+ n- i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。
0 N3 k1 F0 {+ k  y1 y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。
0 Z0 l) ^) L6 u4 j" S- D
特效处理：
  N" o* F4 {% n, c+ B水深效果：使用顶点色形成水下体积雾效果。
% ?) R: I" Y5 q! n6 _
7 \+ L4 X# X/ z, N+ Y**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。
8 b* o: p  @4 I6 |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。
! ]# C# l  u  N1 M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。

*下面是一些常见的问题
% N# u, q2 N& z. }; o9 }* Y# d
**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。
) e; I: ^) A; S/ n, Y. e
! J% ^/ D" y) w. ?: {) P**地形LightMap
9 D% U2 I7 H8 _0 T* ^6 P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。

, ]/ ^/ I1 J- g& \  o**物体阴影
对静态物体，如房屋可事先渲染好融入Terrain LightMap。
+ g! L9 D7 V# ?8 v/ T& q# N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。
9 E  O" _; a/ N6 y
+ V# s8 F) X4 J5 D**地形渲染
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。

**LOD(Level of Detail)
9 d5 M- F' d( A  g+ _6 ^ROAM算法不适合现代硬件加速显卡，不要用。
" D+ {' y0 c" e可以看一下GeomMipMap LOD和T-Strip LOD。网址见后。

" p* i0 I2 C& T6 M  H**射线与地形求交算法
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。
. t' {6 r7 _8 [' g* n3 Q
9 ]  F; X" t( `2 h资料：
T-Strip LOD: http://chat.carleton.ca/~eszoka/tstriplod/tstrip.htm
3 \% t7 q* V( ^$ I9 ?; _GeoMipMap LOD: http://www.flipcode.com/tutorials/geomipmaps.pdf
! @" }4 D4 W: X4 L; T" cTerrainTextureGenerator(Full Source Code):http://www.insanesoftware.de/index.php?page=freetools/terrain.php
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* o5 r% ^+ E: x) @1 [# |6 w$ fmy email: skull@hardcore3d.net