Возможно, кто-то помнит замечательную олдскульную космическую игру Star Control 2. В свое время меня поразила огромная звездная карта с неизведанными планетами, которые предстояло исследовать на фоне разворачивающейся глобальной катастрофы. С тех пор как авторами были опубликованы исходные коды, игра была портирована под новым именем The Ur-Quan Masters на большинство современных платформ.
Покопавшись в исходниках, я обнаружил простой алгоритм, генерирующий текстуры планет, и написал программу на Python, позволяющую генерировать аналогичные текстуры.
Алгоритм
- Формируем карту высот с помощью алгоритма Fault Formation («формирование разломов»)
- Раскрашиваем карту высот, используя опорные RGB цвета и градиент между ними
Формирование карты высот
- Создаем матрицу высот той же размерности, что и генерируемая текстура планеты. Север сверху, юг снизу, а горизонталь матрицы представляет собой круговую развертку планеты вдоль параллели. Значение высот может меняться только в пределах от 0 до 255, поэтому удобно отображать их оттенками серого цвета
- Заполняем матрицу базовым значением высоты (base elevation), например, 128:
- Генерируем две случайные непересекающиеся линии с севера на юг. Эти линии «формируют разлом» — делят поверхность планеты на две части, одну из которых мы поднимаем на фиксированную константу (elevation delta), а другую опускаем на эту же константу. Для наглядности пусть константа равна 10:
- Повторяем предыдущий пункт заданное количество раз (iterations num).
На рисунках ниже: 10 итераций, 100 итераций, 1000 итераций:
Раскрашивание карты высот RGB цветами
- Делим весь диапазон высот (от 0 до 255) на N более-менее равных частей с N + 1 опорными точками на границах этих частей
- Задаем RGB цвет для каждой опорной точки диапазона
- Вычисляем RGB цвет для всех промежуточных точек диапазона, линейно интерполируя компоненты цвета между опорными точками. Иными словами, заполняем значения высот градиентом между опорными цветами
- Генерируем текстуру планеты, заменяя каждую ячейку матрицы высот на вычисленный в предыдущем пункте RGB цвет
Вот несколько возможных вариантов раскрашивания одной и той же карты высот:
Программа
Для запуска программы необходимо установить Python 2.7 и несколько библиотек к нему: NumPy, PIL и PyOpenGL.
Программу можно скачать из репозитория git: https://github.com/barabanus/starcontrol
Программа состоит из двух независимых скриптов: planet.py (генерирует текстуру), и space.py (рисует вращающуюся планету с наложенной текстурой).
Некоторые особенности управления:
- Для изменения опорного цвета кликните левой кнопкой мыши на квадратике с цветом. В MacOS во всплывающем диалоге есть возможность сэмплировать цвет с экрана
- Для создания нового опорного цвета кликните левой кнопкой мыши на градиенте
- Для удаления опорного цвета кликните правой кнопкой мыши на квадратике с цветом
- Для сохранения текстуры кликните по ней левой кнопкой мыши. При этом запускается скрипт, рисующий вращающуюся планету с этой текстурой
Программа создавалась на MacOS, тестировалась на WinXP. Если вы нашли и смогли исправить ошибку в коде или украсили рендер — пишите и предлагайте изменения.
Автор: barabanus
