Prozedurale Generierung von Echtzeit-optimierten 3D-Stadtmodellen

Abstract

Bei der 3D-Visualisierung von realen Szenarien innerhalb von Echtzeitanwendungen, wie Simulationen oder Computerspielen, ist häufig die Darstellung realitätsnaher und detailgetreuer Stadtgebiete erforderlich. Die Erstellung einer real wirkenden virtuellen Stadt kann sehr aufwändig sein. Ein authentischer Eindruck kann dabei nur durch ausreichend variable Gebäude und flexibel kombinierbare Gebäudeteile erreicht werden, beispielsweise durch verschiedene Formen und Größen der Häuser und Dächer, unterschiedliche Fassadenfarben, Anzahl der Stockwerke oder Platzierung einzelner Gebäudeteile. Auf Grundlage existierender Geodaten ist es möglich Stadtmodelle anhand realer Vorgaben in einer virtuellen Welt nachzubilden. So kann beispielsweise anhand eines Straßennetzwerks, Flusslaufs oder Schienennetzes die Generierung und Platzierung von Gebäuden und Anlagen inmitten der 3D-Umgebung vorgenommen werden. Die Komplexität der Stadtmodelle ist dabei begrenzt durch die Rechenleistung aktueller PC-Systeme. Um mit diesen Systemen bessere Ergebnisse zu erzielen, ist daher die Optimierung der 3D-Modelle, sowie deren Texturen, unabdingbar. Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Konzepts, um Gebäude auf Basis vorhandener Einzelteile prozedural zu erzeugen und entsprechend auf einem Terrain in einer 3D-Echtzeit- Umgebung zu platzieren. Das Konzept wird prototypisch als Teil in einer modular aufgebauten Softwarelösung umgesetzt und evaluiert. Um zu gewährleisten, dass bei möglichst detaillierter Darstellung der Städte die notwendige Echtzeit-Performance zur Verfügung steht, werden verschiedene Methoden zur Optimierung der Grafikleistung evaluiert und die optimale Lösung implementiert.