Erosionssimulation mit 3D-Anteilen auf Basis von Höhenfeldern in Echtzeit

Freitag, 24. Juni 2022

Realistische Landschaften spielen eine essenzielle Rolle in Videospielen, Filmen und Lernsimulationen. Das manuelle Designen solcher Terrains kann eine zeitaufwendige Herausforderung darstellen. Zudem gibt es viele natürliche Phänomene der Landschaft, die bei der manuellen Erstellung berücksichtigt werden müssen. Physikalische Erosionssimulation ist ein oft genutztes Werkzeug, um die Qualität von grobmodellierten Landschaften zu verbessern. Dabei muss der Künstler nicht jedes kleinste Detail manuell bearbeiten. Die meisten Erosionssimulation nutzen Höhenfelder mit einer Ebene als Diskretisierungstechnik der Landschaft. Diese ermöglichen eine effiziente Implementierung auf der GPU in Echtzeit. Allerdings können diese Verfahren keine komplexeren Landschaftselemente, wie z.B. Überhänge, Bögen und Höhlen darstellen. Aber gerade solche Landschaftselemente können den Realismus von digital erstellten Landschaften signifikant erhöhen. Ein vielversprechender Kompromiss zwischen Performance und Terrainqualität sind Höhenfelder mit geordneten modularen Ebenen. 

Für meine Masterarbeit habe ich bereits existierende Erosionsmethoden für diese Terrainrepräsentation angepasst. Zusätzlich stelle ich einen neuen Ansatz vor, um die Entstehung und Erweiterung von horizontalen Rissen zu ermöglichen. Das Zusammenbrechen von komplexen Landschaftselement wird ebenfalls simuliert. Das Ganze habe ich in einem gemeinsamen Erosionssimulationsprozess vereint und mit C++/OpenGL umgesetzt.