An Exploration of Algorithms for Real-Time Terrain Destruction

Bc. Jakub Sekanina

Master's thesis

Abstract:

Algoritmy pro destrukci terénu v reálném čase, používané typicky ve videohrách a simulacích, umožňují rozsáhlé a dynamické úpravy terénních dat. Tato práce analyzuje a implementuje čtyři algoritmy pro destrukci terénu v reálném čase, jmenovitě techniky týkající se výškových map, vektorových polí, voxelů a constructive solid geometry (CSG). Tyto algoritmy jsou analyzovány jak z hlediska jejich funkčnosti, tak z pohledu výkonu a omezení. V rámci této práce je vytvořena aplikace v herním engine Unity, která tyto algoritmy integruje. Tato aplikace poskytuje prostředí pro vyzkoušení různých parametrů algoritmů a následné modifikace terénu pomocí výše uvedených algoritmů. Kromě toho je každý algoritmus začleněn do herního scénáře, ve kterém je umožněn pohyb a ovládání z první osoby a ničení terénu v reálném čase. Nakonec jsou tyto algoritmy vzájemně porovnány z hlediska výkonu a použitelnosti pro konkrétní herní žánry.

Abstract:

Algorithms for real-time terrain destruction allow for large scale dynamic modifications of terrain surfaces, typically in video games and simulations. This work analyzes and implements four algorithms for real-time terrain destruction, namely heightmaps, vector fields, voxels and constructive solid geometry (CSG). These algorithms are analyzed in terms of their functionality, performance and limitations. A Unity engine application incorporating these algorithms is implemented. This application provides a sandbox environment for adjusting various parameters and editing the terrain using the aforementioned algorithms. Additionally, each algorithm is incorporated in a gameplay scenario, enabling first person movement and real-time destruction. Finally, the algorithms are compared in terms of performance and usability for specific game genres.

Keywords

real-time terrain destruction, heightmap, vector field, voxel, marching cubes, constructive solid geometry, video games

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2023
• Supervisor: RNDr. David Kuťák
• Reader: RNDr. Katarína Furmanová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Master programme / field:
Visual informatics / Computer Games Development