Використання маршових кубиків для створення отворів у сітці в C# та єдності

Освоєння покоління сітки: обробка отворів в єдності

Марші Куби-це потужний алгоритм для створення плавних місцевостей на основі вокселів в єдності. Однак генерування отворів у сітці може бути складним, особливо при роботі з модифікованими реалізаціями. Якщо певні умови не впораються правильно, можуть з’явитися несподівані артефакти геометрії. 🕳

У моєму проекті, заснованому на оригінальному коді Пола Бурка, я зіткнувся з проблемою, коли конкретні клітини не змогли належним чином триангулювати, залишивши прогалини в сітці. Аналізуючи поведінку алгоритму, я виявив, що неправильне поводження з значеннями клітин відповідає. Налагодження цього вимагало глибокого занурення в тому, як цінності впливають на тріангуляцію.

Щоб вирішити це, я реалізував метод, щоб перевірити, чи блок у заданій позиції є нульовим, і застосував текстуру налагодження для візуального визначення відсутніх регіонів сітки. Це дозволило мені визначити уражені ділянки та вдосконалити процес тріангуляції, щоб забезпечити безшовну місцевість. 🔍

Ця стаття проходить через реалізацію, вивчаючи, чому отвори утворюються в марш -кубах, а як їх виправити. Незалежно від того, що ви розробляєте двигун вокселя чи просто експериментуєте з процедурною місцевістю, оволодіння цією методикою має вирішальне значення для плавних високоякісних сітків!

Оптимізація генерації сітки з маршовими кубиками

Наведені вище сценарії мають на меті ефективно генерувати та налагодити місцевість на основі вокселів за допомогою Алгоритм маршів в єдності. Первинний сценарій "MarchingCubesMeshGenerator" обробляє 3D -сітку значень щільності для створення гладкої трикутної поверхні. Цей метод має вирішальне значення в процесуальному генерації місцевостей, наприклад, у іграх у стилі Minecraft або медичних візуалізаціях. Оцінюючи кожен куб у сітці, сценарій визначає, як інтерполювати позиції вершини на основі порогів щільності. Це дозволяє створювати органічні поверхні, а не блоковані структури вокселів. 🏔

Другий сценарій "Meshdebugger" зосереджується на виявленні відсутніх трикутників або прогалин у створеній сітці. Це робиться, накладаючи a текстура налагодження У проблемних областях допомагає розробникам візуально виявляти помилки в процесі тріангуляції. Це особливо корисно, коли в сітці з’являються отвори внаслідок неправильної обчислення щільності. Аналогія в реальному світі була б скульптором, який працює з глиною-якщо вони знайдуть небажані прогалини у своїй скульптурі, вони їх закріплюють. Аналогічно, цей сценарій забезпечує спосіб "побачити" ці прогалини в цифровій місцевості.

Однією з ключових особливостей цих сценаріїв є їх модульність. Логіка генерації сітки структурована таким чином, що дозволяє повторно використовувати її для різних проектів, що потребують 3D -реконструкції поверхні. Реалізація включає оптимізацію продуктивності, такі як використання списків замість масивів для динамічної обробки даних та дзвінків Mesh.recalculatenormals () Для забезпечення плавних освітлювальних ефектів. Ці практики підвищують як якість зору, так і ефективність обчислень. Без цих оптимізацій покоління місцевості може бути млявим, особливо при роботі з великими сітками вокселів.

Нарешті, тестування одиниці відіграє вирішальну роль у підтвердженні того, що сітка генерується правильно. Сценарій "MarchingCubests" перевіряє, чи має створена сітка очікувана кількість вершин та трикутників. Цей крок схожий на проведення перевірки якості у виробничому процесі - до того, як автомобіль залишає фабрику, він проходить суворі тестування, щоб забезпечити правильне функціонування всіх деталей. Таким же чином, ці тести допомагають розробникам зловити помилок, перш ніж вони вплинуть на продуктивність гри. 🛠 Інтегруючи інструменти налагодження та тестування, цей підхід гарантує, що створення процедурного сітки залишається як точним, так і ефективним.

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");
    }
}

Посилення процедурного генерації місцевостей за допомогою передових методик

Поки Алгоритм маршів Відмінно підходить для генерації плавних 3D-поверхонь з даних на основі вокселів, оптимізація їх для продуктивності в режимі реального часу залишається проблемою. Одне ключове вдосконалення передбачає використання Обробка на основі шматки, де місцевість поділяється на менші, керовані секції. Цей підхід гарантує обробку лише видимих ​​шматочків, значно підвищуючи ефективність візуалізації. Наприклад, у іграх з відкритим світом далекі шматки місцевості часто спрощуються або не надаються до потреби. 🌍

Ще одним вирішальним аспектом є застосування Адаптивна роздільна здатність, який динамічно регулює рівень деталізації на основі відстані глядача. Області крупного плану отримують триангуляцію з високою роздільною здатністю, а далекі регіони використовують менше багатокутників. Ця методика широко використовується в симуляторах польоту, де ландшафти повинні виявлятися детально, але залишатися обчислювально керованими здалеку. Без адаптивної роздільної здатності буде оброблено непотрібні вершини, знижуючи загальну продуктивність.

Нарешті, інтеграція обчислень на основі GPU за допомогою шейдерів або обчислювальних шейдерів може значно прискорити генерацію сітки. Замість того, щоб покладатися виключно на процесор, який може стати вузьким місцем, обчислення шейдерів дозволяють одночасно паралельну обробку множинних клітин сітки. Це особливо корисно для генерування деформованих місцевостей у реальному часі, таких як печери, які динамічно формуються, коли гравці копаються в землю. Використовуючи силу GPU, ігри, як ніхто з неба, створюють величезні, процедурно створені світи, які відчувають себе безшовними та занурюючими. 🚀