[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
$ D9 Z# r3 r2 }* @* F
**第一种：rts型。
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。
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。

) A1 `. c: I/ Y7 {' \* a, B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。

特效处理：
水深效果：使用顶点色形成水下体积雾效果。
5 I5 `: P" G0 a4 R# n
' m5 u! ?' F& p4 Y0 P; ~1 \8 D; Q**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。
' C! R: C, U7 o4 S% F+ T  X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。
) g$ z+ N% U# ]' S' Q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。
  c6 c5 d% }" }9 O$ T5 u# J
. Z; S1 a+ o5 a( ]7 w*下面是一些常见的问题
7 E" a; G- O& c# S, Q+ j5 ]3 E
**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。

**地形LightMap
9 m# Q( u% E% G+ h8 T) g$ 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。
7 b% G, F7 t9 Q% G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。

1 g$ l/ z$ t4 E5 A- J**物体阴影
对静态物体，如房屋可事先渲染好融入Terrain LightMap。
+ h+ Q$ }8 Y3 ?7 v9 m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。
( J* k5 j& n! L8 J5 t, O( S2 {* w6 x
( q0 i  m. L- |**地形渲染
  z5 K: t8 O' k7 O8 ?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。
$ u2 S' B* H. p5 |# f: N) h
**LOD(Level of Detail)
ROAM算法不适合现代硬件加速显卡，不要用。
可以看一下GeomMipMap LOD和T-Strip LOD。网址见后。

**射线与地形求交算法
4 x) q* r. d' ~. `$ e0 h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。

资料：
T-Strip LOD: http://chat.carleton.ca/~eszoka/tstriplod/tstrip.htm
GeoMipMap LOD: http://www.flipcode.com/tutorials/geomipmaps.pdf
; [! z0 L' }5 X/ i! ]' `6 uTerrainTextureGenerator(Full Source Code):http://www.insanesoftware.de/index.php?page=freetools/terrain.php
; ~4 F, ~- E. }( _! u
' O# o# _, V1 A) ?" O' x. o# O" U1 ~1 emy email: skull@hardcore3d.net