Mundos enormes de 'região selvagem' gerados processualmente

Tenho certeza de que todos vocês conhecem jogos como o Dwarf Fortress - imensas áreas selvagens e procedentes geradas por procedimentos. Algo assim, extraído deste artigo muito útil.

No entanto, eu queria saber como poderia aplicar isso em uma escala muito maior; a escala do Minecraft vem à mente (não é algo como 8x o tamanho da superfície da Terra?). Pseudo-infinito, acho que o melhor termo seria.

O artigo fala sobre o ruído fractal perlin. Eu não sou um especialista nisso, mas entendo a ideia geral (é algum tipo de ruído gerado aleatoriamente que é semi-coerente, portanto, não apenas valores aleatórios de pixels).

Eu poderia apenas definir regiões X por X em tamanho, adicionar algumas coisas do tipo carregamento de região e ter um pouco de ruído gerando uma região. Mas isso resultaria em grandes quantidades de ilhas.

Por outro lado, acho que não posso realmente gerar uma folha supermassiva de ruído permanente. E seria apenas uma grande ilha, eu acho.

Tenho certeza de que o ruído Perlin, ou algum ruído, seria a resposta de alguma maneira. Quero dizer, o mapa é realmente bonito. E você pode substituir o ascii por ladrilhos e obter algo muito bonito.

Acho que entendo melhor o que você está perguntando agora.

O ruído não é aleatório - é de aparência aleatória, mas é completamente baseado em uma fórmula matemática e é repetível. Toda a informação é codificada na fórmula. Isso significa que você pode ter uma fórmula que cubra potencialmente uma área infinita e apenas usar a fórmula nas coordenadas da área que você precisa. Quando você precisar de uma área adjacente, basta reutilizar a fórmula nas novas coordenadas e, como a fórmula gera valores contínuos, as áreas se unirão perfeitamente.

Aqui está um exemplo simplificado, usando seno em vez de ruído permanente para a geração de altura, e imaginando que o mundo é infinito no eixo X, mas apenas 1 unidade de altura nos eixos Y e Z.

A fórmula é: height(x,y) = sin(x/20)

O jogo começa e geramos alturas para a área próxima, ou seja. (0,0) a (9,0):

[0.0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.34, 0.39, 0.43]

Temos uma colina, subindo para a direita. Digamos que caminhamos até o final e precisamos gerar os valores de (10,0 a 19,0) agora:

[0.48, 0.52, 0.56, 0.61, 0.64, 0.68, 0.72, 0.75, 0.78, 0.81]

Observe como a colina continua subindo constantemente, e que o valor em (10,0) segue muito bem o valor em (9,0). Isso ocorre porque a função seno é contínua, o que basicamente significa que, se você inserir 2 números adjacentes, obterá 2 resultados adjacentes - para uma determinada definição de adjacente. Portanto, se você usar as coordenadas do seu mundo como parâmetros para a função que define o seu mundo, obterá um cenário contínuo que se encaixa, independentemente de quanto dele seja gerado de uma vez. Quando você gera novas peças, elas fluem automaticamente das peças existentes, porque as alturas já são pré-determinadas.

Se o mundo não vai mudar, você nem precisa armazenar nada, pois é possível calcular exatamente qual é a altura em qualquer ponto da fórmula. Obviamente, com algo como Minecraft, o mundo é totalmente deformável, então você apenas salva cada pedaço à medida que o cria. Dado que existe um alto grau de coerência entre os pedaços adjacentes (ou seja, se um bloco for grama, é mais provável que o bloco ao lado seja também grama), você pode compactar os dados com muita eficiência - a codificação do comprimento da execução funcionaria bem, mas quase todos os algoritmos de compressão padrão.

Enquanto eu falei sobre altura como o valor mais óbvio, você pode usar o mesmo sistema para gerar qualquer característica que desejar. Use uma função matemática com propriedades contínuas e onde as entradas são as coordenadas do seu mundo e que podem decidir a presença de pontos de referência, depósitos minerais, pontos de reprodução, o que você quiser. (Obviamente, os valores de uma fórmula podem afetar a outra - não faz sentido colocar um depósito de carvão no ar, então você gera o mapa da altura do mundo e calcula apenas as possibilidades de carvão para os blocos que estão suficientemente longe do solo.)

Este tutorial que escrevi anos atrás pode oferecer algo parecido com o que você deseja:

Se você fizer a modificação da ilha na última etapa, ela tenderá a uma única massa terrestre que não alcança a borda do mapa.

Para criar uma ilha grande, você não precisa gerar tudo de uma vez. Eu criaria regiões de forma assíncrona quando você as visitar.

Em vez de usar uma máscara para criar a ilha como o artigo descreve, uma coisa que você pode fazer é brincar com os comprimentos de onda da oitava de ruído permanente para obter a aparência desejada. Geralmente, a primeira oitava descreve a forma geral do terreno. Todas as oitavas após ele simplesmente adicionam mais detalhes de grão fino. Portanto, brinque com o comprimento de onda da primeira oitava para controlar o tamanho das massas terrestres. Se você deseja que a massa de terra esteja no centro, você pode simplesmente reduzir o mapa de altura em uma quantidade crescente à medida que se afasta do centro e normaliza o ruído. Por exemplo, imagine combinar esses dois para criar sua ilha:

Este artigo deve ajudar: http://freespace.virgin.net/hugo.elias/models/m_perlin.htm

Se você quiser aprender sobre mundos 3D infinitos e sobre vários truques que pode usar para alterar a aparência do terreno jogando com a entrada e saída de ruído, dê uma olhada neste artigo: http://http.developer.nvidia.com /GPUGems3/gpugems3_ch01.html

Pode ser um pouco difícil de ler se você não estiver familiarizado com a programação de pipeline e sombreador de gráficos.

Alguns links úteis para você sobre a geração automática do mundo:

http://pcg.wikidot.com/ - Geração de conteúdo processual

http://www-cs-students.stanford.edu/~amitp/gameprog.html#tiles - conjunto de algoritmos Amit's Building Worlds

O barulho e os amigos de Perlin são um bom ponto de partida, mas você provavelmente quer dar um passo adiante. A maioria dos geradores populares baseados em ruído fornecerá resultados bastante desinteressantes. Para tornar o terreno realista, você deseja dar uma olhada nos algoritmos que simulam os efeitos da erosão. Um dos simuladores mais avançados do mundo do jogo - o Dwarf Fortress - faz a simulação de erosão como uma das etapas de construção do mundo.

Uma das soluções bem legais que eu vi foi descrita no artigo "Advanced Particle Deposition" no Game Programming Gems 7. Existem muitas outras disponíveis na Internet, portanto há muitos recursos para extrair (por exemplo, 1 ou 2 ) .