• Responsabili: Cristian Lambru
• Lansare: 6 decembrie
• Termen de predare: 12 ianuarie 2020, ora 23:55
• Notă: Orice informație ce nu a fost acoperită în acest document este la latitudinea voastră!

În cadrul temei 2 trebuie să implementați un joc în care sunteți un aviator ce nu trebuie să se lovească de obstacole și nici să rămână fără combustibil pentru avion.

Definim o suprafață de baleiere descrisă de funcția:

$$ f(x,z) = y $$

Datorită construcției, o astfel de suprafață poate fi determinată direct de conținutul unei texturi în următorul mod:

$$ f(x,z) = texture2D(unitTexture,vec2 (u,v)).r $$

unde $\{u, v\}$ reprezintă coordonatele de textură asociate coordonatelor spațiale $\{x,z\}$.

Aceste tipuri de texturi, care descriu suprafețe de baleiere, se numesc hărți de inalțime sau height maps. Ele conțin în fiecare pixel o singură informație în $[0,255]$ (normalizată $[0,1]$), pe un singur canal, ce reprezintă înălțimea zonei acoperite de pixelul respectiv. Un exemplu de astfel de textură se poate vedea mai jos.

Pentru a putea crea o suprafață definită de înălțimea datî de textură este necesară o geometrie suport care să cuprindă toate coordonatele $\{x,z\}$ finale și toate coordonatele $y = 0$. De asemenea, fiecărui vertex trebuie să i se asocieze o coordonată de textură, $\{u,v\} \in [0, 1]$, normalizată între limitele geometriei pe $x$ și pe $y$. În mod particular, geometria din imaginea de mai jos a fost generată cu $100$ de linii și $100$ de coloane, pe o suprafață de $5$x$5$ unități.

Geometria suport se desenează cu un shader special, care la pasul de vertex shader accesează textura în care se află înălțimile. Prin interogarea texturii se obține înălțimea de la coordonatele $\{u,v\} \in [0,1]$, asociate vertexului. Această valoare se poate asocia direct coordonatei $y$ a vertexului sau se poate scala pentru un impact mai mare al terenului. Rezultatul în urma desenării geometriei suport descrise anterior, cu textura de inălțimi de mai sus, pe care s-a aplicat un factor de scalare al inălțimilor de $2$ se poate observa mai jos.

Pentru a putea lumina terenul este necesară informația de normale. Tehnica pe care o vom folosi se numește “aproximare prin diferențe finite” și utilizeaza informația vecinilor pixelului din care s-a interogat înălțimea vertexului curent.

• Se obține înălțimea de la poziția curentă, de la poziția din dreapta și din față (axa z).

$$ height = texture2D(heightMap,vec2(u,v)).r \\ texelSize = vec2 (1.0/heightMapSize.x, 1.0/heightMapSize.y) \\ heightRight = texture2D(heightMap,vec2(u+texelSize.x,v)).r \\ heightUp = texture2D(heightMap,vec2(u,v+texelSize.y)).r $$

• Se calculează diferențele pe $x$ și pe $z$.

$$ H_x = height - heightRight \\ H_z = height - heightUp \\ $$

• Normala este reprezentată de vectorul unitate determinat de cele două diferențe finite pe $x$ și pe $z$.

$$ normal = normalize(vec3(H_x, 1, H_z)) $$

Rezultatul dupa calcularea normalelor si adaugarea in scena a unei lumini in centrul terenului:

Pentru adaugarea unei texturi de desenare a terenului (de exemplu pamant), se poate crea o coordonata de textura suplimentara doar pentru ea sau folosirea coordonatelor de la harta de inaltime cu o scalare. Rezultatul final in urma aplicarii luminii si a texturii se poate observa mai jos.

Pentru a avea acces la buffer-ul de pixeli al imaginii este necesar sa o incarcam cu o alta metoda:

#include <stb/stb_image.h>
 
...
 
int width, height, chn;
heightPixels = stbi_load((textureLoc + "heightmap.png").c_str (), &width, &height, &chn, 0);
 
Texture2D* texture = new Texture2D();
texture->Create(heightPixels, width, height, chn);
mapTextures["height"] = texture;

Buffer-ul heightPixels pastreaza toata informatia imaginii ca zona continua de memorie in care prima data se gaseste prima linie de pixeli (fiecare pixel are chn canale de culoare, bytes), urmata de a doua linie samd. Pentru a modifica textura, pur si simplu se modifica o zona de pixeli din imagine, in interiorul acestui buffer si se reincarca buffer-ul la procesorul grafic.

texture->UploadNewData(heightPixels);

• Construcția terenului (50p)
• Deformarea terenului (50p)
• Camera third person + lansare proiectil (20p)
• Deplasare proiectil + camera observatie (20p)
• Lumini spot deasupra celor doua personaje (10p)