Procedural City Generation in Unity Engine

Abstract

Prosedyrisk generering er et stadig økende forskningsområde med en rekke bruksområder. Denne artikkelen undersøker eksisterende og nye metoder innen prosedyrisk generering av urbane områder, med hovedvekt på verkene av Parish and Müller (2001) og Chen et al. (2008).

En modulbasert modell blir beskrevet og diskutert. Flere eksisterende og nye metoder implementert med Unity-motoren som utviklingsplattform. Veinett blir generert ved å tegne strømlinjer i et underliggende Perlin-støyfelt, og koblet sammen ved med Bézier-kurver. En ny teknikk for å generere bygningsprimitiver basert på underliggende veigeometri blir utviklet og implementert. Meshing-teknikker for både vei- og bygningsgenerering blir diskutert og implementert. Resultatene blir presentert og sammenlignet med virkelige eksempler, i tillegg til styrkene og begrensningene til det utviklede systemet. En studie blir gjennomført for å undersøke systemets ytelse og skalerbarhet.

Resultatene foreslår at å tegne strømlinjer er en brukbar metode for å generere veinett. Høy grad av variasjon ble oppnådd ved å justere få inngangsparametre. Detaljnivået var ikke tilstrekkende. Det konkluderes med at makroskopisk detaljnivå var tilstrekkelig, men at det implementerte systemet fortsatt trenger ytterligere utvikling for å være et brukbart alternativ til å manuelt generere spillverdener ved dette stadium.

Procedural generation is an ever increasing area of research with a wide number of applications. In this thesis we present and discuss existing methods of procedurally generating urban environments, most importantly by Parish and Müller (2001) and Chen et al. (2008).

A module based generation model is described and discussed. Using Unity engine as the development platform, several of the existing methods as well as some new techniques are implemented. Road networks are generated using hyperstreamline tracing over a Perlin noise field and connected using a Bézier curve connection algorithm. A new technique for generating building primitives based on underlying road geometry is devised and implemented. Meshing techniques for both road generation and building primitives is discussed and implemented. The results are presented and compared with real life examples, along with the strengths and limitations of the developed system. A study is also done to measure performance and scalability.

The results suggest that hyperstreamline tracing is a viable method of generating road paths. A high degree of variation was achieved with adjusting a few input parameters. The lower detail level was found to be inadequate. The paper concludes that while the overall macroscopic level of detail was satisfactory, the implemented system is too crude and requires additional development to be a viable alternative to manual game world creation at this stage.