水で満たされた領域を定義するにはどうすればよいですか？

私の小さなゲームエンジンを見栄えの良い水のシミュレーションで強化したいと思います。それに取り掛かるには、ゲームで水を表現する適切な方法を見つける必要があります。残念ながら、私は多くの異なる表現を知りませんので、私はあなたに尋ねます。少し前に私が尋ねた同様の質問があります。しかし、問題を明確に定式化していないので、答えは正しいですが、私が探していたものではありません。

一部のゲームでは、水は高さレベルによって定義されます。たとえば、高さが0未満のすべては水中です。私はこの表現を（主に古い）ゲームで見ました。問題は、浸水していない屋外の洞窟で、湖や海ごとに水位が異なることです。

水の発生のもう1つの、より正確な表現は、粒子です。すべての水滴は、ワールドスペースのポイントとして保存されます。それらをレンダリングするために、メタボールなどの手法を使用して、単一のメッシュを構築することができます。それらの間のダイナミクスを簡単に計算できるので、この表現はリアリズムにとって素晴らしいでしょう。残念ながら、リアルタイムでメタボールの海を計算できるマシンはありませんでした。

エンジンで水を表す他の方法はありますか？動的な湖が欲しいので、静的なジオメトリによって水域を定義することはできません。たとえば、プレーヤーが地形を変更して湖を広げた場合、水はその湾を満たし、その湖の全体的な水位はわずかに低下するはずです。

よく使われていることは言えませんが、最初に考えたのは、さまざまな体積の水を表すさまざまなサイズの粒子を持つ粒子システムを使用することです。水の上部では小さな粒子を使用して表面と波のうねりを形成し、プレーヤーに最も近い水では最小の粒子を使用して水しぶきと小さなうねりをシミュレートしますが、水が深くなるほど、粒子が大きくなります。 。これにより、任意のサイズの水をシミュレートする動的な数の粒子、変化するときの水のダイナミクス、およびある程度の制御されたパフォーマンスレベルが可能になります。

この実装には問題があるように見えますが、比較的単純で「十分に良い」ソリューションのように見えますが、ビューア/プレーヤーはシミュレーションの逸脱に気付くことはありません。

ボクセルベースの地形を使用している場合、ボクセルごとの地面の密度を保存することに加えて、0との間にクランプされた水の値を保存することもできます1 - groundDensity。水の描画は、マーチングキューブを実行して水の値を渡すのと同じくらい簡単です。水をシミュレートすることは少し難しいでしょうが、基本的な前提は、次のようなシステムを解くことです。

1. 地表下の水はボクセルの残りを埋めるはずです
2. 地表水は同じ総密度でなければなりません、 groundDensity + waterDensity、その隣接
3. 隣人の総密度がその総密度よりも小さい場合、水はそのすぐ隣のボクセルに置き換えられます。

理想的なアルゴリズムは、ボクセルごとに1つの実行パスである計算シェーダーで実行されます。空想を得たい場合は、追加のシミュレーション効果のためにそのボクセル内に水の速度を保存することもできます。たとえば、速度に比例する量の水を、速度ベクトルが「指す」セルに分配しようとします。この速度データは、波の移動、急流の描画などにも使用できます。