Nowpaper 十五英寸的世界

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在3D游戏中,我们经常能够看到连绵起伏的山脉,当在夕阳西下一览众山之时,可曾想过这美景在3D世界中是如何呈现,前面讲完了灯光和摄像机,本篇聊聊Silverlight3D游戏的HeightMap,并从文件中取得高度图信息形成下面的3D地形。

HeightMap是地形的输入数据,可以理解为位图,一个2D矩阵,和位图不同的是,把元素的颜色值映射为高度值,现实中的地形是真实的,不是由三角平面模拟的,但是3D图形图像处理中常常使用三角形来代替地形的表面,每个三角形的顶点高度在山脉到山谷之间转换,模拟自然地形。我们来看看HeightMap的原理:

使用HeightMap的原因是表示方便,存储和修改容易,从数据的角度上,HeightMap一般是灰度图,灰度图的一个像素数据只需要0xFF一个字节就可以表示,如果变成三维坐标,基本数据值类型就会变得大,不利于数据处理,同样一些阻挡算法也可以通过HeightMap计算,这部分我相信专门研究3D算法的朋友有研究,在这里就不做多讲。形成HeightMap的算法也比较简单,只是将顶点集合做好即可。

那么在Balder 3D中如何实现HeightMap,在Balder.Objects.Geometries中提供了HeightMap类,可以通过简单的设置就能到HeightMap

Heightmap heightmap = new Heightmap();
heightmap.Dimension 
= new Dimension() { Width = 120,Height = 120 };
heightmap.LengthSegments 
= 16;
heightmap.HeightSegments 
= 16;
game.Children.Add(heightmap);

 

Dimension属性是表示的大小;

LengthSegments属性是横向面片数量

HeightSegments属性是纵向面片数量

那么横纵相乘就是16*16 = 256面片,依据个人所需要的平滑度可以进行调整。

HeightmapArray属性是高位数据,用Float类型表示,它达标了在Heightmap区域内的高位信息,这个数组可大可小,越大精度越高,越小精度越小,下面简单生成一个数组看看实际的效果,代码如下

float[,] HeightmapArray = new float[55]
    {
        {
0,5,10,5,0},
        {
0,10,20,10,0},
        {
0,20,30,10,0},
        {
0,10,20,20,0},
        {
0,0,0,0,0}
    };

 

这是一个[5,5]的float数组,对其进行了简单的数据填充,将这个数组赋值给HeightmapArray属性,就可以得到下面的这个运行效果:

对照前面的实现原理,是否有意思了呢,这个数组的构建可以依据自己的需求做修改和开发,为了满足想进阶的朋友,我下面写了一个从位图中创建HeightMap例子,以作参考。

//从位图中创建高度图
void CreateHeightMapFormBitmap(Uri uri)
{            
    BitmapImage bitmap 
= new BitmapImage();
    
//从资源中取得BitmapStream
    StreamResourceInfo sri = Application.GetResourceStream(uri);
    bitmap.SetSource(sri.Stream);
    
//生成WriteableBitmap
    WriteableBitmap writeablebitmap = new WriteableBitmap(bitmap);
    
//创建高度图数组
    float[,] HeightmapArray = new float[bitmap.PixelHeight,bitmap.PixelWidth];
    
//将数组拷贝到高度图数组
    for (int i = 0; i < bitmap.PixelHeight; i++)
    {
        
for (int j = 0; j < bitmap.PixelWidth; j++)
        {
            
int index = bitmap.PixelWidth * i + j;
            
int pixel = writeablebitmap.Pixels[index];
            
byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(pixel);
            
//计算:颜色越深则越低,颜色月浅则越高,50是最高的高度值
            HeightmapArray[i,j] = ((float)(bytes[0+ bytes[1+ bytes[2]) / 3/ 255 * 50 ;
        }
    }
    
//赋值
    heightmap.HeightmapArray = HeightmapArray;
}

 

我使用了一个比较暴力的像素点取值算法,将R、G、B三值进行平均,就能得到一个近似的灰度数值,然后除以255,乘以50换算成以50为最高的高度数组,当然了,这里你可以依据要求从50修改成任何数字。关于图形图像的算法,及实现原理请参考Silverlight C# 游戏开发:资源的处理,图像算法(二)

在这里使用了GetResourceStream资源读取的方式,因此你需要将位图引用到工程当中,下面是测试用高度位图,工程中做了缩小修改,毕竟用不上这么精细的位图。

使用上述代码实现即可,可以点击直接下载工程浏览和测试,那么运行的预览效果如下:

获取 Microsoft Silverlight

工程中如果缺少Balder.dll请在这里快速下载:SL4_Balder.rar

下一篇我们介绍材质的应用,如何对模型进行贴图和更换贴图,以及贴图的属性,同时可能还结合HeightMap依据地理信息制作真实地图,那么下次再见。

推荐Silverlight游戏开发博客:深蓝色右手

posted on 2010-12-29 12:02 nowpaper 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏