C# ve Unity'de ağda delik oluşturmak için yürüyüş küplerini kullanmak

Master Meting Mesh Nesil: Birlikte Deliklerin Kullanılması

Yürüyüş küpleri, birlik içinde pürüzsüz, voksel tabanlı araziler yaratmak için güçlü bir algoritmadır. Bununla birlikte, ağda delik oluşturmak, özellikle değiştirilmiş uygulamalarla çalışırken zor olabilir. Belirli koşullar doğru bir şekilde ele alınmazsa, beklenmedik geometri artefaktları ortaya çıkabilir. 🕳️

Paul Bourke'nin orijinal koduna dayanan projemde, belirli hücrelerin düzgün bir şekilde üçgenlenemediği ve ağda boşluk bıraktığı bir sorunla karşılaştım. Algoritmanın davranışını analiz ederek, hücre değerlerinin yanlış işlenmesinin sorumlu olduğunu keşfettim. Bu hata ayıklamak, değerlerin üçgenlemeyi nasıl etkilediğine derin bir dalış gerektiriyordu.

Bunu çözmek için, belirli bir konumdaki bir bloğun boş olup olmadığını kontrol etmek için bir yöntem uyguladım ve eksik ağ bölgelerini görsel olarak tanımlamak için bir hata ayıklama dokusu uyguladım. Bu, etkilenen alanları tespit etmeme ve kesintisiz bir arazi sağlamak için üçgenleme sürecini geliştirmeme izin verdi. 🔍

Bu makale uygulama boyunca yürüyor, küplerin küplerin ağlarında neden oluştuğunu ve bunların nasıl düzeltileceğini keşfediyor. İster bir voksel motor geliştiriyor olun, ister sadece prosedürel araziyi deniyor olun, bu tekniğe hakim olmak pürüzsüz, yüksek kaliteli ağlar için çok önemlidir!

Yürüyen küplerle örgü üretimini optimize etmek

Yukarıda verilen komut dosyaları, voksel tabanlı araziyi verimli bir şekilde üretmeyi ve hata ayıklamayı amaçlamaktadır. Yürüyen Küpler Algoritması birlik içinde. Birincil komut dosyası olan "MarchingCubesmeshGenerator", pürüzsüz üçgen bir yüzey oluşturmak için 3D yoğunluk değerleri ızgarasını işler. Bu yöntem, Minecraft tarzı oyunlar veya tıbbi görüntüleme gibi prosedürel arazi üretiminde çok önemlidir. Izgara içindeki her küpü değerlendirerek, komut dosyası yoğunluk eşiklerine göre tepe konumlarının nasıl enterpolasyon yapılacağını belirler. Bu, bloklu voksel yapılar yerine organik görünümlü yüzeyler oluşturulmasına izin verir. 🏔️

İkinci senaryo olan "Meshdebugger", oluşturulan ağdaki eksik üçgenleri veya boşlukları tanımlamaya odaklanıyor. Bunu kaplayarak yapar Hata ayıklama dokusu Sorunlu alanlarda, geliştiricilerin üçgenleme sürecindeki hataları görsel olarak tespit etmesine yardımcı olur. Bu, özellikle yanlış yoğunluk hesaplamaları nedeniyle ağda delikler göründüğünde kullanışlıdır. Gerçek dünyadaki bir benzetme, kil ile çalışan bir heykeltıraş olacaktır-eğer heykellerinde istenmeyen boşluklar bulurlarsa, onları yırtırlar. Benzer şekilde, bu senaryo dijital arazideki bu boşlukları "görmek" için bir yol sağlar.

Bu komut dosyalarının temel özelliklerinden biri modülerliktir. Mesh üretim mantığı, 3D yüzey rekonstrüksiyonu gerektiren farklı projeler için yeniden kullanılmasını sağlayacak şekilde yapılandırılmıştır. Uygulama, dinamik veri işleme ve arama için diziler yerine listeler kullanma gibi performans optimizasyonlarını içerir. Mesh.recalculateenormals () Pürüzsüz aydınlatma efektleri sağlamak için. Bu uygulamalar hem görsel kaliteyi hem de hesaplama verimliliğini arttırır. Bu optimizasyonlar olmadan, özellikle büyük voksel ızgaralarla çalışırken arazi üretimi durgun olabilir.

Son olarak, birim testi, ağın doğru bir şekilde üretildiğini doğrulamada önemli bir rol oynar. "MarchingCubests" betiği, oluşturulan ağın beklenen köşe ve üçgen sayısına sahip olup olmadığını kontrol eder. Bu adım, bir üretim sürecinde kalite kontrolü gerçekleştirmeye benzer - bir araba fabrikayı terk etmeden önce, tüm parçaların doğru şekilde çalışmasını sağlamak için titiz testlere tabi tutulur. Aynı şekilde, bu testler geliştiricilerin oyunun performansını etkilemeden önce hataları yakalamasına yardımcı olur. Hata Ayıklama ve test araçlarını entegre ederek, bu yaklaşım prosedürel örgü üretiminin hem doğru hem de verimli kalmasını sağlar.

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");
    }
}

Gelişmiş tekniklerle prosedürel arazi üretimini geliştirmek

İken Yürüyen Küpler Algoritması voksel tabanlı verilerden pürüzsüz 3D yüzeyler üretmek için mükemmeldir, gerçek zamanlı performans için optimize etmek zor olmaya devam etmektedir. Anahtar geliştirme, kullanımını içerir yığın tabanlı işlemeburada arazi daha küçük, yönetilebilir bölümlere ayrılmıştır. Bu yaklaşım, yalnızca görünür parçaların işlenmesini sağlar ve bu da oluşturma verimliliğini önemli ölçüde artırır. Örneğin, açık dünya oyunlarında, uzak arazi parçaları genellikle basitleştirilir veya gerekene kadar oluşturulmaz. 🌍

Başka bir önemli husus, uyarlanabilir çözünürlükizleyicinin mesafesine göre ayrıntı düzeyini dinamik olarak ayarlar. Yakın çekim alanları yüksek çözünürlüklü üçgenleme, uzak bölgeler ise daha az çokgen kullanır. Bu teknik, manzaraların ayrıntılı görünmesi, ancak uzaktan hesaplama açısından yönetilebilir kalması gereken uçuş simülatörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Uyarlanabilir çözünürlük olmadan, gereksiz köşeler işlenecek ve genel performansı azaltacaktır.

Son olarak, GPU tabanlı hesaplamanın gölgelendiriciler veya hesaplama gölgelendiricileri aracılığıyla entegre edilmesi, ağ üretimini önemli ölçüde hızlandırabilir. Sadece bir darboğaz haline gelebilen CPU'ya güvenmek yerine, hesaplama gölgelendiricileri aynı anda birden fazla ızgara hücresinin paralel işlenmesine izin verir. Bu, özellikle oyuncular yere kazarken dinamik olarak oluşan mağaralar gibi gerçek zamanlı deforme olmuş araziler üretmek için yararlıdır. GPU Power'dan yararlanarak, No Man's Sky gibi oyunlar, sorunsuz ve sürükleyici hisseden prosedürel olarak üretilen dünyalar yaratır. 🚀