Terreno Voxel suave

Como projeto pessoal, estou tentando criar um gerador de terreno que crie um terreno parecido com o terreno liso do Castle Story.

Se você nunca viu isso antes, aqui:

Então, como você pode ver, é uma combinação de blocos e blocos "suaves".

O que tentei fazer para imitar esse visual é fornecer a cada bloco de superfície um mini mapa de altura. Isso geralmente funciona, mas existem alguns problemas, resultando em um terreno como este:

O problema é que cada bloco é 1x1x1, mas às vezes a altura em um local específico é negativa ou> 1. Nesse caso, eu o recorte e defino a altura como 0 ou 1.

Para ilustrar melhor o que quero dizer, aqui está um diagrama:

Para gerar a altura, eu basicamente faço:

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);
    }
}

Talvez eu esteja abordando isso incorretamente usando o valor de ruído perlin "verdadeiro"?

Qualquer ajuda seria muito apreciada!

Castle Story se parece com isso devido a restrições técnicas: havia um mapa de altura para cada voxel em todo o volume, em vez de apenas um mapa de altura para cada voxel de superfície , o custo de armazenamento seria muito maior, na ordem de O (n ^ 3 ) que pode ser proibitivo, em oposição a um O (n ^ 2) mais favorável, em que n é o comprimento lateral de um espaço cúbico de voxel que representa seu mundo. Lembre-se de que as informações do mapa de altura para voxels subterrâneos estão implícitas na estrutura da grade; portanto, as informações do mapa de altura precisam ser armazenadas explicitamente apenas para os voxels que estão na superfície. Então os caras do Castle Story usaram vértices nos interstícios da grade para economizar no custo de armazenamento e na complexidade da construção da malha ... continue lendo.

Primeiro, vamos analisar suas opções:

(1) vai dificultar as coisas para você, pois em uma única coluna voxel você deseja apenas informações de mini-heightmap para o voxel mais alto - consulte o primeiro parágrafo pelas razões. Olhando para (1), a coluna à direita contém informações do mapa de altura para o topo e o segundo de cima (e isso pode se aplicar ao terceiro de cima e assim por diante, se a inclinação for extrema o suficiente). Isso não é bom.

(2) Provavelmente é uma opção melhor então; isto é, garantir que os vértices dos cantos se ajustem aos interstícios da grade voxel. Mas como então lidamos com a questão da inclinação extrema? Bem, precisamos escolher um gradiente onde simplesmente encaixamos em uma coluna vertical e, assim, garantir que não tenhamos gradientes que possam atravessar n n voxels superiores. Um gradiente de 45 graus é o ponto de corte natural pelas razões que explico abaixo. Então, em vez de (3), teríamos (4):

(4) Ajustar o vértice do canto do voxel ao interstício da grade mais próximo é a solução. O efeito visual - alias diagonal - pode ser visto na sua captura de tela do Castle Story. A inclinação de corte para os voxels é um gradiente de 1: 1 ou 45 graus (como visto ortogonalmente). Trabalhando de trás para frente a partir da solução, vejamos os motivos:

• A única maneira de ter uma inclinação extrema e ininterrupta é se um voxel for verticalmente alongado ...
• .... Mas a malha do voxel não pode exceder sua área delimitadora, independentemente de sua forma suavizada; um voxel precisa sentar-se em um espaço definido em uma grade 3D que contabilize, se não for a forma exata, pelo menos a caixa delimitadora alinhada ao eixo.

Outro motivo para abordar dessa maneira é que, como você já descobriu, o não uso do snap (discretização) leva a uma variedade de cenários de suavização de superfície geometricamente complexos, que devem ser evitados por completo ... jogos desse tipo geralmente não exigem o grau de precisão que um algoritmo CSG adequado forneceria, razão pela qual estamos usando voxels em primeiro lugar: os voxels facilitam muito o trabalho incremental com volumes, do que os algoritmos de interseção de polígono de ponto flutuante (contínuo) / CSG .