Terreno suave de Voxel

Como proyecto personal, estoy tratando de hacer un generador de terreno que cree un terreno parecido al terreno liso de Castle Story.

Si no lo has visto antes, aquí:

Como puede ver, es una combinación de bloques y bloques "suaves".

Lo que he intentado hacer para emular este aspecto es dar a cada bloque de superficie un mini mapa de altura. Esto generalmente funciona, pero hay algunos problemas, produciendo un terreno como este:

El problema es que cada bloque es 1x1x1, pero a veces la altura en una ubicación particular es negativa o> 1. En ese caso, la recorto y establezco la altura en 0 o 1.

Para ilustrar mejor lo que quiero decir, aquí hay un diagrama:

Para generar la altura, básicamente hago:

genColumn(int x, int z)
{
    int highestBlockY = (int)noise2d(x, z);

    bool is_surface = true;

    for(int y = max_height - 1; y >= 0; y--)
    {
        Block b;

        if(is_surface)
        {
            b = Block.Grass;
            b.HasHeightMap = true;

            // generate heightmap
            for(int ix = 0; ix < 5; ix++)
            {
                for(int iz = 0; iz < 5; iz++)
                {
                    float heightHere = noise2d(x + ix / 4, z + iz / 4) - y;

                    // clip heights
                    if(heightHere > 1)
                        heightHere = 1;

                    if(heightHere < 0)
                        heightHere = 0;

                    b.HeightMap[ix][iz] = heightHere;
                }
            }

            is_surface = false;
        }
        else
        {
            b = Block.Dirt;
        }

        setBlock(x, y, z, b);
    }
}

¿Quizás me estoy acercando a esto incorrectamente usando el valor de ruido perlin "verdadero"?

Cualquier ayuda sería muy apreciada!

Castle Story se ve así debido a limitaciones técnicas: si hubiera un mapa de altura por cada vóxel en todo el volumen, en lugar de solo un mapa de altura por cada vóxel de superficie , el costo de almacenamiento sería mucho mayor, del orden de O (n ^ 3 ) que puede ser prohibitivo, en oposición a un O más favorable (n ^ 2), donde n es la longitud lateral de un espacio vóxel cúbico que representa su mundo. Tenga en cuenta que la información del mapa de altura para los vóxeles subterráneos está implícita en la estructura de la cuadrícula, por lo que la información del mapa de altura solo debe almacenarse explícitamente para los vóxeles que se encuentran en la superficie. Entonces, los chicos de Castle Story han ajustado vértices a intersticios de cuadrícula para ahorrar en costos de almacenamiento y complejidad de construcción de malla ... sigue leyendo.

En primer lugar, veamos sus opciones:

(1) te dificultará las cosas, ya que en una sola columna de vóxel solo quieres información de minimapa de altura para el vóxel superior : consulta el primer párrafo para ver los motivos. Mirando (1), la columna de la derecha tiene información de mapa de altura tanto para el superior como para el segundo desde arriba (y esto podría aplicarse al tercero desde arriba, etc., si la pendiente fuera lo suficientemente extrema). Esto no está bien.

(2) Es probablemente una mejor opción entonces; es decir, garantizar que los vértices de las esquinas se ajusten a los intersticios de la cuadrícula vóxel. Pero, ¿cómo abordamos el problema de la pendiente extrema? Bueno, necesitamos elegir un gradiente donde simplemente encajamos en una columna vertical y así asegurarnos de que no tengamos gradientes que puedan cortar en n voxels superiores. Un gradiente de 45 grados es el límite natural por las razones que explico a continuación. Entonces, en lugar de (3), tendríamos (4):

(4) Ajustar el vértice de la esquina del vóxel al intersticio de cuadrícula más cercano es la solución. El efecto visual (alias diagonal) se puede ver en la captura de pantalla de Castle Story. La pendiente de corte para los vóxeles es un gradiente de 1: 1, o 45 grados (como se ve ortogonalmente). Trabajando hacia atrás desde la solución, veamos las razones:

• La única forma en que podríamos tener una pendiente extrema ininterrumpida es si un vóxel se alargara verticalmente ...
• .... Pero ninguna malla de voxel puede exceder su área límite, independientemente de su forma suavizada real; un vóxel necesita sentarse en un espacio definido en una cuadrícula 3D que explica, si no es por su forma exacta, al menos por su cuadro delimitador alineado con el eje.

Otra razón para abordarlo de esta manera es que, como ya descubrió, no usar el ajuste (discretización) conduce a una gama de escenarios de suavizado de superficie geométricamente complejos, que es mejor evitar por completo ... los juegos de este tipo generalmente no requieren el grado de precisión que proporcionaría un algoritmo CSG adecuado, que es la razón principal por la que estamos usando voxels en primer lugar: los Voxels hacen que sea mucho más fácil trabajar incrementalmente con volúmenes que los algoritmos CSG de intersección de polígonos de punto flotante (continuo) .