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CAD-Projekt braucht Unterstützung
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Autor:  Vanakalion [ 22.08.2020 09:02 ]
Betreff des Beitrags:  CAD-Projekt braucht Unterstützung

Voxelspace & Metaballs

Voxelart ist eine Kunstform, die zunehmend in die verschiedensten 3D-Visualisierungsbereiche Einzug hält. Dank globaler Verfügbarkeit von immer leistungsfähigerer Hardware und preisgünstigerem Speicher werden Polygonwelten wohl bald flächendeckend durch den Voxelspace ersetzt. Die Vorteile liegen auf der Hand. Würfel sind nunmal näher am Atom als vielförmige Dreiecke. Gefakte PBR-Texturen sind Schnee von gestern, da jedes Voxel Bestandteil einer 3D-Textur ist, das nebenbei noch die Materialinformation enthält. Insbesondere die Unterhaltungsindustrie wird durch realere VR‘s bestechen. So ist z.B. ein auf einer Wand einschlagendes Projektil nicht einfach eine aufgepinselte Textur, sondern eine physikalisch vorhandene Materialabtragung.

Für Entwickler, die sich in erster Linie mit isometrischen Strategiespielen oder klassischen RPG‘s beschäftigen, ist der Voxelspace am ehesten ein Geschenk des Himmels. Gerade hierbei ist es nicht zwingend erforderlich, sich in komplexe 3D-Software einarbeiten zu müssen. Ein 2.5D-Editor ist völlig ausreichend um die komplette Spielwelt zu gestalten.
SpriteStack ist ein 2D-Editor, der einem simplen Malprogramm ähnelt, das die dritte Dimension per Scheibentechnik simuliert. Raffiniert, jedoch sehr spartanisch. Er genügt, um (wie der Name sagt) Sprites auf Nintendoniveau zu gestalten, Materialrendering und Konstruktionswerkzeuge sucht man dort jedoch vergeblich.

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Das derzeit mit Abstand beste Voxelspace-Werkzeug für Materialrendering ist MagicaVoxel. Aber auch hier vermisse ich Konstruktionswerkzeuge, die einem das Leben erleichtern. Außerdem ist der Voxelspace in der aktuellen Version noch etwas zu stark einengend (sowohl in der Dimensionierung, als auch in der Farbvielfalt). Goxel bringt ein interessantes Feature mit, das prozedurale Volumen erlaubt, bietet jedoch sonst nichts nennenswert Neues.

Ich arbeite derzeit an einem VoxelCAD, das (wie Moray für POV-Ray) den Pre-Rendering-Prozess mit durchdachten Konstruktionswerkzeugen, wie Drehkörper-, NURBS-Flächen- und Metaball-Editor bereichern soll. Ein spezieller Displacement- und Voxel-UV-Mapper (kein Minecraft-Texturing) bringt schließlich Farbe ins Spiel. Der Export zu MagicaVoxel ist essentiell.

Wer kennt noch das leidlich verstorbene Impulse Organica (3D-Modeler, der mit Metaball-Ketten erstaunliche organische Modelle entstehen ließ)? Der Voxel-Metaball-Editor sollte diesem ähneln. Er eignet sich bestens zur Erstellung von Bäumen und anderen Kettenobjekten. Außerdem wird er in Verbindung mit einer Partikelengine zur Flüssigkeitssimulation.

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Nun, ich habe hierzu folgenden Code-Schnipsel von pf shadoku auf DarkBitFactory aufgegriffen, der mir im Hinblick auf die Implementierung einiges Kopfzerbrechen bereitet.

Wer hat genug mathematisches Verständnis und kann mir dabei behilflich sein, dieses Beispiel so zu modifizieren, daß es mit flexiblen Parametern in einer Voxelmatrix verwertbar ist?

Eckdaten:
Metaballs sind statisch und werden scheibenweise (die Informationen der 3. Dimension werden grundsätzlich in 2D-Layern festgehalten) in die Voxelmatrix übergeben. Animierte Metaballs sind Gegenstand der Flüssigkeitssimulation und sollen zunächst unbeachtet bleiben.
Metaballs sind sowohl in der Größe als auch im Kraftfeld (0=ohne Deformation bis 1=max. Deformation) variabel und können willkürlich, aber auch entlang eines Pfades im Voxelspace platziert werden.

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elegante Alternativmethode

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