[收藏]3D地形相关技术

天云上人

  * 地形纹理
3 h7 H8 _# T* [大概分两种类型：rts型和fps型
. z. }1 d5 Q- J. h' h
**第一种：rts型。
, z5 b# p" E2 b, {  x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。

3 \! d# n7 V1 O) u7 b7 F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。
& F9 g) L9 Z- \) ]8 B; I' I
" C" m0 Y  P3 ^9 z& M: E% {特效处理：
水深效果：使用顶点色形成水下体积雾效果。

$ u/ P* n) y( m**第二种：fps型。
' Y; D5 q- O3 U4 T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。
) E6 a" I4 X  s- J  b1 x) b4 |8 P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。
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。
& V" \& D' C3 b; z. ]  k- P9 @
*下面是一些常见的问题

5 e. |/ a8 s* s* \**纹理生成计算方法
+ Q5 N4 t. ^* R2 @1 R' F# K/ U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
+ a& V! @& R. ?, w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。
& W& [5 S" W/ r* ^( K, \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
0 T8 x/ w/ c/ [6 m% R  B; {# Y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。

6 E: Z( \# p7 ?) `+ S3 N**物体阴影
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。
& b: {4 L7 x5 R% b' ?
**地形渲染
. A( [; H- G8 w5 A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)
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。

% f5 }$ e$ y8 Q**射线与地形求交算法
# u: n7 ?# V1 @1 {. N3 M$ ]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。
. p& m. C4 ~8 l% y6 n
9 _# \+ o: P6 w; G资料：
T-Strip LOD: http://chat.carleton.ca/~eszoka/tstriplod/tstrip.htm
! ]7 j' U* J. i" I/ HGeoMipMap LOD: http://www.flipcode.com/tutorials/geomipmaps.pdf
* {& B. C3 [  _' E/ k/ P+ zTerrainTextureGenerator(Full Source Code):http://www.insanesoftware.de/index.php?page=freetools/terrain.php

3 Z  b& @* k% o' Zmy email: skull@hardcore3d.net