Hallo zusammen! Kürzlich habe ich beschlossen, meinen eigenen Algorithmus zur Geländegenerierung für meine Spiele auf der Unity 3D-Game-Engine zu schreiben. Tatsächlich ist mein Algorithmus für alle anderen Engines und nicht nur für Engines gut geeignet, da er nur reines C # verwendet. Dies mit Hilfe von Rauschen zu tun, schien mir uninteressant, und ich beschloss, alles mithilfe von Interpolation zu implementieren. Natürlich wird jeder sagen, warum man das Rad neu erfinden soll, aber es ist auch eine gute Praxis, und alles wird sich im Leben als nützlich erweisen. Wenn Ihnen meine Implementierung durch Interpolation nicht gefällt, schreibe ich am Ende einen Algorithmus zum Generieren mit Perlin Noise. Also lasst uns anfangen.
1. Bezier-Kurven.
Ich entschied mich für die erste Art der Implementierung durch die Formel der Bezier-Kurven. Formel für die n-te Anzahl von Punkten im Raum:
, wobei B - Grundfunktionen der Bezier-Kurve, also Bernstein-Polynome. Ihre Formel lautet
... [einer]
Es ist einfach, dies zu codieren, also fangen wir an.
1) Lassen Sie uns eine Punktstruktur erstellen, die zwei Parameter hat - Koordinaten x und y - und einige Operatoren (+, -, *, /) dafür neu definieren.
[Serializable]
public struct Point
{
public float x, y;
public Point(float x, float y)
{
this.x = x;
this.y = y;
}
public static Point operator +(Point a, Point b) => new Point(a.x + b.x, a.y + b.x);
public static Point operator -(Point a, float d) => new Point(a.x - d, a.y - d);
public static Point operator -(Point a, Point b) => new Point(a.x - b.x, a.y - b.y);
public static Point operator *(float d, Point a) => new Point(a.x * d, a.y * d);
public static Point operator *(Point a, float d) => new Point(a.x * d, a.y * d);
public static Point operator *(Point a, Point b) => new Point(a.x * b.x, a.x * b.y);
public static Point operator /(Point a, float d) => new Point(a.x / d, a.y / d);
public static Point operator /(Point a, Point b) => new Point(a.x / b.x, a.y / b.y);
public static bool operator ==(Point lhs, Point rhs) => lhs.x == rhs.x && lhs.y == rhs.y;
public static bool operator !=(Point lhs, Point rhs) => lhs.x != rhs.x || lhs.y != rhs.y;
}
2) Schreiben wir nun die Methode selbst, um den Punkt durch den Parameter t zu erhalten. Wir müssen auch eine Funktion erstellen, um die Fakultät zu berechnen.
int factorial(int n)
{
int f = 1;
for (int i = 1; i < n; i++)
{
f *= i;
}
return f;
}
Point curveBezier(Point[] points, float t)
{
Point curve = new Point(0, 0);
for (int i = 0; i < points.Length; i++)
curve += points[i] * factorial(points.Length - 1) / (factorial(i) * factorial(points.Length - 1 - i)) * (float)Math.Pow(t, i) * (float)Math.Pow(1 - t, points.Length - 1 - i);
return curve;
}
, , . , t , x. , .[2] . , c_n * x ^ n c_n * n * x ^ (n-1). .
3) .
Point derivative(Point[] points, float t)
{
Point curve = new Point(0, 0);
for (int i = 0; i < points.Length; i++)
{
Point c = points[i] * factorial(points.Length - 1) / (factorial(i) * factorial(points.Length - 1 - i));
if (i > 1)
{
curve += c * i * (float)Math.Pow(t, i - 1) * (float)Math.Pow(1 - t, points.Length - 1 - i);
}
if (points.Length - 1 - i > 1)
{
curve -= c * (float)Math.Pow(t, i) * (points.Length - 1 - i) * (float)Math.Pow(1 - t, points.Length - 2 - i);
}
}
return curve;
}
4) t .
float timeBezier(Point[] points, float x, float e = 0.0001f)
{
float t = 0.5f;
float h = (curveBezier(points, t).x - x) / (derivative(points, t).x - 1);
while (Math.Abs(h) >= e)
{
h = (curveBezier(points, t).x - x) / (derivative(points, t).x - 1);
t -= h;
}
return t;
}
. x, y . , . Unity, .
public Point[] points;
public GameObject prefab;
public int length;
private void Start()
{
for(int i = 0; i < length; i++)
{
GameObject block = Instantiate(prefab) as GameObject;
float t = timeBezier(points, points[0] + (points[points.Length-1].x – points[0].x) * i / length);
block.name = i.ToString();
block.transform.parent = transform;
block.transform.position = transform.position + new Vector3(curveBezier(points, t).x, curveBezier(points, t).y, 0);
}
}
z x, .
public Point[] px, pz;
public GameObject prefab;
public int length;
private void Start()
{
for(int i = 0; i < length; i++)
{
for(int j = 0; j < length; j++)
{
GameObject block = Instantiate(prefab) as GameObject;
float tx = timeBezier(points, px[0] + (px[px.Length-1].x – px[0].x) * i / length);
float tz = timeBezier(points, pz[0] + (pz[pz.Length-1].x – pz[0].x) * i / length);
block.name = i.ToString() + “ “ + j.ToString();
block.transform.parent = transform;
block.transform.position = transform.position + new Vector3(curveBezier(px, tx).x, (curveBezier(px, tx).y + curveBezier(pz, tz).y), curveBezier(pz, tz).x);
}
}
}
, , . , , Random() System. , , . – NextDouble(), float, 0 1 .
2.
[3]. , x, t.
1) x y x.
Point curveLagrange(Point points, float x) { Vector2 curve = new Vector2(x, 0);
for(int i = 0; i < points.Length; i++)
{
float dx = points[i].y;
for (int k = 0; k < points.Length; k++)
if (k != i)
dx *= (x - points[k].x) / (points[i].x - points[k].x);
curve.y += dx;
}
return curve; }
2) Start() .
for(int i = 0; i < length; i++)
{
GameObject block = Instantiate(prefab) as GameObject;
block.name = i.ToString();
block.transform.parent = transform;
block.transform.position = transform.position + new Vector3(curveLagrange(points, points[0].x + (points[points.Length - 1].x - points[0].x) * (float)i / (float)(length - 1)).x, curveLagrange(points, points[0].x + (points[points.Length - 1].x - points[0].x) * (float)i / (float)(length - 1)).y);
}
, .
( Unity).
for(int i = 0; i < size_x; i++)
{
for(int j = 0; j < size_z; j++)
{
GameObject block = Instantiate(prefab) as GameObject;
block.transform.parent = transform;
block.transform.position = transform.position + new Vector3(i, Mathf.PerlinNoise(i, j), j);
}
}
, , . , . , .
:
[1] – https://en.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9zier_curve
[2] – https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_method
[3] – https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_polynomial