Naudojant žygiuojančius kubelius, kad būtų galima generuoti skylutes tinklelyje C# ir „Unity“

Maisto tinklo karta: skylių tvarkymas vieningoje

Kubų žygiuojantys kubeliai yra galingas algoritmas, skirtas sukurti sklandų, vokselio pagrindu sukurtą reljefą „Unity“. Tačiau skylių generavimas tinklelyje gali būti sudėtingas, ypač dirbant su modifikuotais įgyvendinimais. Jei tam tikros sąlygos nėra tinkamai tvarkomos, gali atsirasti netikėtų geometrijos artefaktų. 🕳️

Savo projekte, remdamasis originaliu Paulo Bourke'o kodu, susidūriau su problema, kai konkrečios ląstelės nepavyko tinkamai trikampio, palikdamas tarpus tinklelyje. Išanalizuodamas algoritmo elgesį, sužinojau, kad neteisingas ląstelių verčių tvarkymas yra atsakingas. Derinant tai reikėjo giliai pasinerti į tai, kaip vertės daro įtaką trikampiui.

Norėdami tai išspręsti, aš įdiegiau metodą, kaip patikrinti, ar tam tikroje padėtyje yra blokas, ir pritaikiau derinimo tekstūrą, kad vizualiai nustatytumėte trūkstamus tinklo regionus. Tai leido man tiksliai nustatyti paveiktas sritis ir patobulinti trikampio procesą, kad būtų užtikrintas vientisas reljefas. 🔍

Šis straipsnis eina per diegimą, tyrinėdamas, kodėl skylės formuojasi žygiuojančių kubelių tinkleliuose ir kaip jas ištaisyti. Nesvarbu, ar kuriate „Voxel“ variklį, ar tiesiog eksperimentuojate su procedūriniu reljefu, įvaldyti šią techniką yra labai svarbu sklandžioms, aukštos kokybės tinkleliams!

Optimizuoti tinklo generavimą su žygiuojančiais kubeliais

Aukščiau pateiktuose scenarijuose siekiama efektyviai generuoti ir derinti vokselio pagrindu sukurtą reljefą naudojant Kubų algoritmas vienybėje. Pagrindinis scenarijus „MarchingCubesMeshGenerator“ apdoroja 3D tankio verčių tinklelį, kad būtų sukurtas sklandus trikampis paviršius. Šis metodas yra nepaprastai svarbus kuriant procedūrinius reljefus, tokius kaip „Minecraft“ stiliaus žaidimai ar medicininis vaizdas. Įvertindamas kiekvieną tinklelio kubą, scenarijus nustato, kaip interpoliuoti viršūnės pozicijas, remiantis tankio slenksčiais. Tai leidžia sukurti ekologiškai atrodančius paviršius, o ne blokuotas vokselio struktūras. 🏔️

Antrasis scenarijus „Meshdebugger“ daugiausia dėmesio skiria trūkstamų trikampių ar spragų nustatymui sugeneruojamame tinkle. Tai daro perdengdamas a Derinimo tekstūra Probleminėse srityse padeda kūrėjams vizualiai aptikti klaidas trikampio procese. Tai ypač naudinga, kai skylės atsiranda tinklelyje dėl netinkamų tankio skaičiavimų. Realaus pasaulio analogija būtų skulptorius, dirbantis su moliu-jei jų skulptūroje jie randa nepageidaujamus spragas, jie pataiso. Panašiai šis scenarijus suteikia galimybę „pamatyti“ tas spragas skaitmeninėje reljefe.

Viena iš pagrindinių šių scenarijų savybių yra jų moduliškumas. Tinklo generavimo logika yra struktūrizuota taip, kad ji būtų pakartotinai panaudota įvairiems projektams, kuriems reikalinga 3D paviršiaus rekonstrukcija. Įdiegimas apima našumo optimizavimą, pavyzdžiui, sąrašų naudojimą, o ne dinaminių duomenų tvarkymo ir skambučio masyvus Tinklelis.Recalculatenormals () Norėdami užtikrinti sklandų apšvietimo efektą. Ši praktika padidina tiek vizualinę kokybę, tiek skaičiavimo efektyvumą. Be šių optimizacijų reljefo generavimas gali būti vangus, ypač dirbant su dideliais vokselio tinkleliais.

Galiausiai vienetų testavimas vaidina lemiamą vaidmenį patvirtinant, kad tinklelis sukuriamas teisingai. „MarchingCubestests“ scenarijus patikrina, ar sugeneruotas tinklas turi numatomą viršūnių ir trikampių skaičių. Šis žingsnis yra panašus į kokybės patikrinimą gamybos procese - prieš tai, kai automobilis palieka gamyklą, jis atliekamas griežtai bandant, kad visos dalys būtų tinkamai veikiamos. Lygiai taip pat šie testai padeda kūrėjams sugauti klaidas, kol jie neturi įtakos žaidimo našumui. 🛠️ Integruojant derinimo ir bandymo įrankius, šis metodas užtikrina, kad procedūrinės akių generavimas išliks ir tikslus, ir efektyvus.

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MarchingCubesMeshGenerator {
    private float isolevel = 1f;
    private List<Vector3> vertices = new List<Vector3>();
    private List<int> triangles = new List<int>();

    public Mesh GenerateMesh(float[,,] densityGrid, int sizeX, int sizeY, int sizeZ) {
        for (int x = 0; x < sizeX - 1; x++) {
            for (int y = 0; y < sizeY - 1; y++) {
                for (int z = 0; z < sizeZ - 1; z++) {
                    ProcessCube(x, y, z, densityGrid);
                }
            }
        }

        Mesh mesh = new Mesh();
        mesh.vertices = vertices.ToArray();
        mesh.triangles = triangles.ToArray();
        mesh.RecalculateNormals();
        return mesh;
    }

    private void ProcessCube(int x, int y, int z, float[,,] densityGrid) {
        // Implementation for processing each cube in the grid
    }
}

using UnityEngine;

public class MeshDebugger : MonoBehaviour {
    public Material debugMaterial;

    void Start() {
        MeshRenderer renderer = gameObject.AddComponent<MeshRenderer>();
        renderer.material = debugMaterial;

        MeshFilter filter = gameObject.AddComponent<MeshFilter>();
        filter.mesh = GenerateDebugMesh();
    }

    Mesh GenerateDebugMesh() {
        // Generates a simple debug mesh to overlay missing triangles
        return new Mesh();
    }
}

using NUnit.Framework;

public class MarchingCubesTests {
    [Test]
    public void TestMeshGeneration() {
        float[,,] testGrid = new float[16, 16, 16];
        MarchingCubesMeshGenerator generator = new MarchingCubesMeshGenerator();
        Mesh mesh = generator.GenerateMesh(testGrid, 16, 16, 16);

        Assert.IsNotNull(mesh, "Mesh should not be null");
        Assert.IsTrue(mesh.vertexCount > 0, "Mesh should have vertices");
    }
}

Procedūrinio reljefo generavimo tobulinimas naudojant pažangias technikas

O Kubų algoritmas Puikiai tinka generuoti sklandžius 3D paviršius iš „Voxel“ pagrįstų duomenų, optimizuoti juos realiojo laiko našumui išlieka iššūkis. Vienas pagrindinis patobulinimas apima naudojimąsi „Concunk“ pagrindu apdorojimas, kur reljefas yra padalintas į mažesnes, valdomas dalis. Šis požiūris užtikrina, kad apdorojami tik matomi gabaliukai, žymiai pagerindami perteikimo efektyvumą. Pavyzdžiui, atvirojo pasaulio žaidimuose tolimi reljefo gabaliukai dažnai yra supaprastinti arba neperduoti, kol to nereikia. 🌍

Kitas esminis aspektas yra taikymas adaptyvi skiriamoji geba, kuris dinamiškai koreguoja detalių lygį, atsižvelgiant į žiūrovo atstumą. Iš arti esančių vietų yra didelės skiriamosios gebos trikampiai, o tolimuose regionuose naudojama mažiau daugiakampių. Ši technika yra plačiai naudojama skrydžio treniruokliuose, kur peizažai turi būti išsamūs iš arti, tačiau lieka skaičiuojant iš tolo. Be adaptyvios skiriamosios gebos, nereikalingos viršūnės būtų apdorotos, sumažinant bendrą našumą.

Galiausiai, integruojant GPU pagrįstus skaičiavimus per šešėlius arba skaičiuojančius šešėlius, galite žymiai pagreitinti tinklo generavimą. Užuot pasikliaudami vien tik procesoriumi, kuris gali tapti kliūtimi, skaičiuojami šešėliai leidžia vienu metu lygiagrečiai apdoroti kelias tinklelio ląsteles. Tai ypač naudinga generuojant realaus laiko deformuojamus reljefus, tokius kaip urvai, kurie dinamiškai formuojasi kaip žaidėjai, kasantys į žemę. Pasitelkdami GPU galią, tokie žaidimai kaip „No Man’s Sky“ sukuria plačias, procedūriniu požiūriu sukurtus pasaulius, kurie jaučiasi sklandūs ir svaiginantys. 🚀