Geomipmapping przy terenie

Dziś chciałbym przedstawić na czym polega metoda geomimappingu i jak ją zastosować do naszego terenu.

Podział terenu na sektory

Pierwszą rzecz jaką chciałbym przedstawić w tym artykule to podział całej naszej heightmpay na sektory. Z założenia teren jest kwadratem o boku będącą wielokrotnością 2. Drugim założeniem silnika jest to, że liczba sektorów również musi być wielokrotnością 2. Spójrzmy na poniższy rysunek, który wszystko to przedstawia :

Kwadratowa heightmapa o boku 256 została podzielona na na 16 sektorów, który każdy będzie mieć wymiary 64 x 64.... no właśnie nie dokońca. Tak naprawdę musimy dodać 1 wiersz i jedną kolumnę bo inaczej renderując sektory uzyskamy dziru pomiędzy sektorami, których chcemy uniknąć (rysunek poniżej) :

 Na powyższym rysunku widać pęknięcia terenu. Rozwiązanie jest takie, że wymiary sektora powinny być
mieć wymiary 2 ^ n + 1(czyli tak naprawdę i heightmapa powinna mieć wymiary 2^n + 1 ale przyjąłem, że będzie to 2^n a jeden dodatkowy wiersz i kolumnę dodaję ręcznie i ustawiam ich wierzchołki na ostatnią kolumnę/wiersz). Czyli sektory powinny wyglądać mniej więcej tak(czerwona linia to nasze sektory) :

w funkcji void EvoHeightMap::Load(EvoTexture* heightMap, int amountOfSectors, float xzScale = 1.0f, float yScale = 1.0f);

amountOfSectors to właśnie ilość sektorów na jeden bok. Na powyższym rysunku dalibyśmy tam wartość 2.

Geomipmapping w teorii

Na czym polega geomipmapping ? Jest to jeden z algorytmów LOD (Level of Detail), który ma za zadanie uprościć geometrię odległą od kamery w celu znacznego przyspieszenia renderingu. Jest to coś w rodzaju mipmappingu tylko, że dla geometrii. Założenie jest takie by teren był jakoś podzielony, za pomocą np. drzewa czwórkowego, lecz u siebie implementuję sektory jako tablica dwuwymiarowa po prostu (opisałem to w poprzednim akapicie). Każdy następny level geomipmapping' u zawiera 2 razy mniej wierzchołków (wszystkie wierzchołki brane są co drugi). Poniższy rysunek powinien wszystko wytłumaczyć.

Dany sektor będzie miał log_2(n - 1) + 1 leveli geomipmappingu, gdzie log_2 to logarytm o podstawie 2,
n - ilość wierzchołków w boku sektora i dodajemy 1 bo mamy jeszcze poziom zerowy.

Geomipmapping w praktyce

No dobra ale jak to naprawdę wygląda w praktyce ?? W praktyce jest tak że przygotowujemy po prostu odpowiednie zestawy index bufferów, zawierające odpowiednie wierzchołki. Tak naprawdę będzie nam potrzebny tylko jeden zestaw dla 1 poziomu geomipmappingu, i będziemy po prostu odpowiednio się przesuwać od którego wierzchołka mamy rysować w VBO (ale o tym zachwilkę).

Jak wyznaczyć te zestawy IB dla każdego levelu geomipmappingu....ano już o tym praktycznie pisałem w artykule "Terrain Rendering part I". Wystarczy lekko zmodyfikować ten kod opierając się o ostatni rysunek i tylko trzeba uwzględnić, że każdy następy level będzie tworzył dwa razy większe kwadraty (wzdłuż i wszerz) niż poprzedni poziom.

kod przedstawia się mniej więcej tak :

REP(k, geoLevel){
    int power = 1 << k;
    vector face;
    REP(i, (sectorSize - 1) / power){
            REP(j, (sectorSize - 1) / power){
                //Pierwszy trójkąt
                face.PB(j * power + sectorSize * i);
                face.PB(j * power + sectorSize * i + power);
                face.PB(j * power + sectorSize * i + sectorSize * power);
                //Drugi trójkąt
                face.PB(j * power + sectorSize * i + sectorSize * power);
                face.PB(j * power + sectorSize * i + power);
                face.PB(j * power + sectorSize * i + sectorSize * power + power);
         }
    }

    //Tutaj musimy wygenerować VBO dla kazdego levelu geoMipMapping'u
}

gdzie power -  to 2 ^ k, geoLevel - to ilość poziomów geoMipMappingu, sectorSize - to ilość wierzchołków boku w jednym sektorze.

Wiem, że kod wygląda trochę zagmatwanie ale, trzeba wziąć kartkę do ręki i spróbować zrozumieć to (chodź wszystko zostało wytłumaczone wcześniej, więc myślę, że bez problemu zrobisz własną wersją towrzenia IB).

Teraz tylko wystarczy dla każdego środkowego weirzchołka sektora w zależność od odległości od kamery wybrać odpowiedni poziom. Jak to zrobisz to już twoja sprawa, ja narazei nie mam żadnej dobrej aproksymacji wybierania levelu. Pewnie uzależnię odpowiedni poziom za pomocą funkcji liniowej.

Teraz znając level danego sektora wystarczy tylko to wyrenderować.

glDrawElements(GL_TRIANGLES, countElement, GL_UNSIGNED_INT, (int*)offset);

countElement to liczba elementów danego geoMipMappingu (musimy sobie gdzieś to pozapamiętywać w jakiejś tablicy dla każdego levelu), a offset to przesunięcie od, którego wierzchołka mamy renderować. Dla wierzchołka w wierszu 'i' i kolumnie 'j', offset będzei wynosił 

countElement * (i * numOfSectors + j) * sizeof(unsigned int)

numOfSectors to ilość sektorów na jeden bok dla całej heightmapy. To już wszystko poniżej screen przykładowy.

Widzimy jednak przeszkadzające cięcia w geometrii. Niestety jest to efekt nieunikniony gdy 2 sąsiadujące ze sobą sektory będą posiadać inny poziom geomipmappingu. Są na to sposoby by tego uniknąć lecz to już temat na całkiem nowy artykuł...