[收藏]3D地形相关技术

天云上人

  * 地形纹理
) s, U5 v" f3 B/ M: v# ?+ P2 W大概分两种类型：rts型和fps型

**第一种：rts型。
  ]+ _2 `; Z6 O/ m' r0 X3 n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。
; R1 G1 l+ s' L* q5 z/ G
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。

**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。
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。
! w% Y5 j+ M, \3 o* E6 \8 j& o
. U& _* |$ {7 s*下面是一些常见的问题
* e! K, Y% z" h3 p; g/ C  m
5 _7 W3 Q, H& R( G. A1 F**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。
/ G5 O- ?/ ~, \8 k% x, {
+ z3 z) f7 L. O  i5 j**地形LightMap
- R2 N7 W% S% p0 f  l+ \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。
* a9 q. Z$ x# ?1 u. B1 u/ `& }2 W. x
**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。

, K5 L6 _+ X5 b. v5 X3 I2 V# a**地形渲染
5 S. X% T1 W: U  d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。

: ~& P" D( L9 S**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。
1 H+ L( N* {9 z* i
4 M3 C# Y# U1 a+ D( i**射线与地形求交算法
: ?% q$ d& u7 P: d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
* K1 Z2 L2 N) ?' [GeoMipMap LOD: http://www.flipcode.com/tutorials/geomipmaps.pdf
( c$ V& U' U' I, D9 D1 rTerrainTextureGenerator(Full Source Code):http://www.insanesoftware.de/index.php?page=freetools/terrain.php
' s* B( y1 g0 D3 ]
0 a0 X9 s1 B/ W* b! wmy email: skull@hardcore3d.net