CN101477711A - 一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法，其步骤为：提取地形图中等高线、高程点数据构建约束Delaunay三角网；根据地形范围确定一个正方形区域以对应长宽均为256象素的高度图，在三角网中内插出每个象素所对应点的高程值，遍历得到高程范围，生成具有256等级的灰度图象；此外，将地形图上控制点所对应的象素值指定为特定值从而辅助游戏世界中3D模型的定位。本发明方法简单，操作方便，创新性地实现了Torque引擎中三维地形的自动生成，克服了手工编辑工作量大以及现有DEM分辨率的限制，辅助定位功能可确保模型布置的位置精度。

Description

一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法

技术领域

本发明涉及游戏引擎中3D地形的生成，更具体涉及一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法。

背景技术

运用游戏引擎建立3D世界中地形模型有两种基本方法：一是外部方法，所有的3D引擎均支持该方法，它将地形模型视为游戏世界中的一个对象，允许用户根据情节需要对地形模型进行各种编辑操作。该方法提供了很大的操作自由度，其缺点是对大型复杂的地形其效果较差。另一种方法是内部方法，地形模型可以根据特定的法则进行，因此该方法可创建更大、更复杂的地形。大多数使用此方法的3D引擎也会提供地形生成、操纵和编辑工具，用户可先创建高度图(height map)，再运用这些工具创建自己的地形。

由于一些3D游戏的开发需要创建特定地理位置的真实地形，相对于根据图片、现场考察主要地形特征的直接测量数据或者目测近似值的方式建构地形，从互联网上获取DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)数据则是一种较为精确且节省时间的方法。然而这种方法受分辨率限制，难以满足某些游戏对真实地理的要求，此外其生成的模型难以解决游戏世界中3D模型的精确定位问题。因此，迫切需要一种数据精度高、能辅助游戏世界中模型精确布局的新技术方法来进行真实地形生成，尤其是当前广泛应用的Torque(金手环，美国GarageGames公司出品的游戏引擎)这一3D游戏引擎中地形的自动生成。

发明内容

本发明的目的是针对当前3D游戏引擎中地形生成过程手工编辑工作量大、现有DEM数据精度的限制以及难以进行后续3D模型精确布置等问题，提出了一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法，它基于地形图数据，方法简单，操作方便，创新性地实现了Torque引擎中三维地形的自动生成，极大地提高了游戏世界构建过程中地形模型创建的效率，提高了后续3D模型布置的位置精度，缩短了3D游戏建设周期，具有显著经济和社会效益。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法，其特征在于：它包括下列步骤：

(一)基于地形图数据的高度图自动生成

A、提取地形图中的等高线、高程点高程信息；

B、对所有离散点运用逐点插入算法构建狄洛尼Deluanay三角网，然后将每条等高线作为约束边插入到三角网中，生成约束Delaunay三角网；

C、根据所需创建的地形范围、与高度图像的256*256象素大小，生成包含上述地形范围的正方形区域；

D、根据正方形区域以及分辨率大小，确定高度图像所对应平面点的位置；

E、根据平面点的位置，在约束Delaunay三角网中定位出其所处的三角形，再使用双线性内插方法获取该点的高程值；

F、遍历所有点的高程值，获取最大、最小高程值，将高程范围分成256等级；

G、计算每个点的灰度值，最低高程点赋为0，最高高程点赋为255；

H、将这256*256个象素输出为PNG(Portable Network Graphic Format，流式网络图形格式)格式的高度图像；

(二)基于地形图控制点数据辅助游戏世界中3D模型的布置

a、选择地形图中的控制点数据；

b、根据高度图所对应的地形范围，计算控制点在高度图中象素的行、列号；

c、将特定值赋给同名象素点；

d、导入高度图在Torque引擎中生成三维地形；

e、根据控制点在游戏世界中布置3D模型，平滑控制点的高程。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

第一、基于中国已构建的大比例尺全国地形图数据库，可不受美国地质调查局(USGS，美国政府部门)的DEM分辨率限制，自动生成国内任意位置、任意分辨率的真实地形，大大提高了游戏引擎创建游戏世界中3D地形模型的效率；

第二、基于控制点设置高度图上同名象素点值，解决Torque引擎中所创建的游戏环境中3D模型布置的精度不足，可辅助游戏设计人员在3D世界中快速、准确地布置3D模型，大大缩短了游戏场景制作的周期。

本发明为需要真实地理位置的3D游戏制作提供了一种自动生成地形的方法，创新性地将控制点信息加载到高度图中，可辅助游戏设计人员在游戏世界中对3D模型的布置，大幅提高了游戏场景制作的效率，节约了游戏制作成本。

附图说明

图1基于地形图数据的高度图自动生成示意图。

图2基于地形图控制点数据辅助游戏世界中3D模型的布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明自动生成Torque引擎中三维地形的方法做进一步的说明。

本发明实施例共分二个部分：

第一步、基于地形图数据的高度图自动生成

1、如图1所示，根据所需创建的地形范围，确定其所处的地形图图幅，再根据高程信息所处的地理要素层提取高程点1-1、等高线1-2等信息；

2、对所有离散点运用逐点插入算法构建Deluanay(狄洛尼，俄国数学家)三角网，然后将每条等高线作为约束边插入到三角网中，生成约束Delaunay三角网1-3；

3、根据所需创建的实际地形范围1-5、与高度图像的大小(256*256象素1-4)，生成包含上述地形范围的正方形区域1-6；

4、根据正方形地形范围1-6以及分辨率大小，确定高度图像所对应平面点的位置；

5、根据平面点的位置，在约束Delaunay三角网1-3中定位出其所处的三角形，再使用双线性内插方法获取该点的高程值，如此类推确定出所有点的高程1-7；

6、遍历所有点的高程值，获取最大、最小高程值，将高程范围分成256等级；

7、计算每个点的灰度值1-8，最低高程点赋为0，最高高程点赋为255——高程越高，象素越亮；

8、将这256*256个象素输出为PNG格式的高度图1-9。

第二步：基于地形图控制点数据辅助游戏世界中3D模型的布置

1、如图2所示，选择地形图中的控制点2-1数据(道路、桥梁、山峰、河川)；

2、根据高度图1-9所对应的地形范围，计算控制点2-1所对应高度图象素的行、列号；

3、将特定值(如白色)赋给同名象素点2-2；

4、导入高度图1-9在Torque引擎中生成3D地形2-3；

5、根据控制点2-1在游戏世界中布置3D模型2-4，平滑控制点的高程。

Claims (1)

1、一种自动生成Torque引擎中三维地形的方法，其特征在于：它包括下列步骤：

(一)基于地形图数据的高度图自动生成

A、提取地形图中的等高线、高程点高程信息；

B、对所有离散点运用逐点插入算法构建狄洛尼Deluanay三角网，然后将每条等高线作为约束边插入到三角网中，生成约束Delaunay三角网；

C、根据所需创建的地形范围、与高度图像的256*256象素大小，生成包含上述地形范围的正方形区域；

D、根据正方形区域以及分辨率大小，确定高度图像所对应平面点的位置；

E、根据平面点的位置，在约束Delaunay三角网中定位出其所处的三角形，再使用双线性内插方法获取该点的高程值；

F、遍历所有点的高程值，获取最大、最小高程值，将高程范围分成256等级；

G、计算每个点的灰度值，最低高程点赋为0，最高高程点赋为255；

H、将这256*256个象素输出为PNG(Portable Network Graphic Format，流式网络图形格式)格式的高度图像；

(二)基于地形图控制点数据辅助游戏世界中3D模型的布置

a、选择地形图中的控制点数据；

b、根据高度图所对应的地形范围，计算控制点在高度图中象素的行、列号；

c、将特定值赋给同名象素点；

d、导入高度图在Torque引擎中生成三维地形；

e、根据控制点在游戏世界中布置3D模型，平滑控制点的高程。

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