¿Cómo genero una pista de carreras en 3D a partir de una spline?

Quiero generar una pista de carreras tridimensional alrededor de una spline que describa su forma. Aquí hay un video ilustrativo .

La pista debe ser un túnel sin fin que se extienda a lo largo de una spline 3D, con algunos obstáculos. Mi mejor idea hasta ahora ha sido alzar una forma circular a lo largo de la spline.

También me gustaría algunos consejos sobre cómo administrar la geometría, es decir, cómo crearla desde la operación loft, administrar su 'ciclo de vida' en memoria, colisión y texturizado.

No estoy seguro de en qué idioma está trabajando, pero hay un ejemplo de extrusión de malla de procedimiento para Unity3D ubicado aquí:

http://unity3d.com/support/resources/example-projects/procedural-examples

Estoy seguro de que podría mirar el código y modificarlo para su situación.

EDITAR: Estoy trabajando en un juego que utiliza un sistema de rieles extruidos de procedimiento como el que está comenzando, pero está en C # en Unity3d. Le daré una descripción general de cómo creo mi extrusión de riel basada en una ruta de Cubic Bezier, por lo que, aunque la malla del riel se genera de manera procesal, se basa en la ruta de Bezier que defino con anticipación en un editor. Sería como un editor de niveles en el caso de tu juego, en mi caso, está diseñando mesas de pinball. A continuación se muestra un ejemplo de cómo lo estoy haciendo:

1.) Construir / Buscar e implementar una clase de Bezier Path. Esto le dará los datos de origen para su extrusión de malla. Aquí hay uno en C # que puede portar a C ++.

http://forum.unity3d.com/threads/32954-Waypoints-and-constant-variable-speed-problems?p=213942

2.) Una vez que haya creado una ruta Bezier, se muestrean los puntos de datos de esta ruta. Esto se puede hacer a través del método Interp en la clase proporcionada anteriormente. Esto le dará una lista / matriz de puntos Vector3 a lo largo del camino de Bezier.

3.) Cree una clase auxiliar para convertir los datos de ruta de Vector3 Bezier del paso 2. En este caso, tengo una clase simple llamada ExtrudedTrailSection como se define a continuación:

public class ExtrudedTrailSection
{
    public Vector3 point;
    public Matrix4x4 matrix;
    public float time;

    public ExtrudedTrailSection() { }
}

4.) Itere a través de sus datos de muestra de Vector3 y conviértalos en una matriz de secciones ExtrudedTrail que le proporcionan los datos de muestra y una matriz base que sería la ubicación raíz de su malla extruida.

5. ) Use la matriz de ExtrudedTrailSections para crear una matriz de Matrix4x4 final [] usando el siguiente código:

Matrix4x4 worldToLocal = rootTransform.worldToLocalMatrix;

    for (int i = 0; i < trailSections.Count; i++)
    {
            if (i == 0)
            {
                direction = trailSections[0].point - trailSections[1].point;
                rotation = Quaternion.LookRotation(direction, Vector3.up);
                previousRotation = rotation;
                finalSections[i] = worldToLocal * Matrix4x4.TRS(position, rotation, Vector3.one);
            }
            // all elements get the direction by looking up the next section
            else if (i != trailSections.Count - 1)
            {
                direction = trailSections[i].point - trailSections[i + 1].point;
                rotation = Quaternion.LookRotation(direction, Vector3.up);

                // When the angle of the rotation compared to the last segment is too high
                // smooth the rotation a little bit. Optimally we would smooth the entire sections array.
                if (Quaternion.Angle(previousRotation, rotation) > 20)
                    rotation = Quaternion.Slerp(previousRotation, rotation, 0.5f);

                previousRotation = rotation;
                finalSections[i] = worldToLocal * Matrix4x4.TRS(trailSections[i].point, rotation, Vector3.one);
            }
            // except the last one, which just copies the previous one
            else
            {
                finalSections[i] = finalSections[i - 1];
            }
        }

6.) Ahora tiene una matriz de Matrix4x4 [] y puede extruir una malla, pero primero necesitamos una malla de referencia para extruir. Tengo una clase de utilidad que creará una cara de malla circular que suministraremos al método de extrusión de malla.

public static List<Vector2> CreateCircle (double radius, int sides)
{
    List<Vector2> vectors = new List<Vector2> ();

    const float max = 2.0f * Mathf.PI;
    float step = max / sides;

    for (float theta = 0.0f; theta < max; theta += step) {
        vectors.Add (new Vector2 ((float)(radius * Mathf.Cos (theta)), (float)(radius * Mathf.Sin (theta))));
    }


    return vectors;
}

7.) Encuentra el centro de estos datos:

    public static Vector2 CalculateCentroid(List<Vector2> vectorList)
    {
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        // Local variables.
        float fArea = 0.0f, fDistance = 0.0f;
        Vector2 vCenter = Vector2.zero;
        int nIndex = 0, nLastPointIndex = vectorList.Count - 1;
        //
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        // Run through the list of positions.
        for (int i = 0; i <= nLastPointIndex; ++i)
        {
            //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
            // Cacluate index.
            nIndex = (i + 1) % (nLastPointIndex + 1);

            // Calculate distance.
            fDistance = vectorList[i].x * vectorList[nIndex].y - vectorList[nIndex].x * vectorList[i].y;

            // Acculmate area.
            fArea += fDistance;

            // Move center positions based on positions and distance.
            vCenter.x += (vectorList[i].x + vectorList[nIndex].x) * fDistance;
            vCenter.y += (vectorList[i].y + vectorList[nIndex].y) * fDistance;
        }
        //
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
        // Calculate the final center position.
        fArea *= 0.5f;
        vCenter.x *= 1.0f / (6.0f * fArea);
        vCenter.y *= 1.0f / (6.0f * fArea);
        //
        //////////////////////////////////////////////////////////////////////////

        return vCenter;
    }

8.) Ahora que tenemos los datos de borde y centro para una malla de cara radial, puede construir un objeto de malla usando sus datos. El vértice final en la malla es el punto central que calculamos. La malla final es solo una cara que se suministra al método de extrusión de malla del que proporcioné un ejemplo en la clase de extrusión de malla de procedimiento del paquete Unity. Nuevamente, este es mi método y obviamente tendrías que alimentar estos datos en OpenGL. Si tiene una biblioteca de utilidades en 3D que está utilizando o puede escribir su propia clase de malla, probablemente funcionaría mejor para generar su malla extruida final, ya que opengl no necesita realmente estos datos para el renderizado. Esta malla frontal solo se usa como referencia para la extrusión de malla.

    List<Vector3> levelVerts = new List<Vector3>();
    List<Vector2> levelUVBary = new List<Vector2>();
    List<Vector2> levelUVs = new List<Vector2>();
    List<int> levelTris = new List<int>();

    int verticesPerNode = 4;
    int edgeCount = sourceMeshData.Count;

    List<Vector3> sourceVerts = new List<Vector3>();
    //Debug.Log("smd.c:" + sourceMeshData.Count);
    for (int i = 0; i < edgeCount; i++)
    {
        //Debug.Log("adding:"+levelShapeData[i].x+"/"+levelShapeData[i].y);
        sourceVerts.Add(new Vector3(sourceMeshData[i].x, sourceMeshData[i].y, 0));
        levelUVs.Add(new Vector2(0, 0));
        //sourceVerts.Add(new Vector3(levelShapeData[i].x, levelShapeData[i].y, modelLength / 2f));
    }

    sourceVerts.Add(new Vector3(sourceMeshCenter.x, sourceMeshCenter.y, 0));
    levelUVs.Add(new Vector2(0, 0));

    for (int i = 0; i < edgeCount - 1; i++)
    {                                       //0, 1, 2, 3
        levelTris.Add(sourceVerts.Count - 1); //4, 4, 4, 4 
        levelTris.Add(i);                   //0, 1, 2, 
        levelTris.Add(i + 1);               //1, 2, 3,
    }

    levelTris.Add(sourceVerts.Count - 1);
    levelTris.Add(edgeCount - 1);
    levelTris.Add(0);

9.) Encuentre los bordes exteriores de la malla circular según sea necesario mediante el método de extrusión de malla. Nuevamente, este código se proporciona en el paquete de la unidad.

public class Edge
{
    // The indiex to each vertex
    public int[]  vertexIndex = new int[2];
    // The index into the face.
    // (faceindex[0] == faceindex[1] means the edge connects to only one triangle)
    public int[]  faceIndex = new int[2];
}

public static Edge[] BuildManifoldEdges (Mesh mesh)
{
    // Build a edge list for all unique edges in the mesh
    Edge[] edges = BuildEdges(mesh.vertexCount, mesh.triangles);

    // We only want edges that connect to a single triangle
    ArrayList culledEdges = new ArrayList();
    foreach (Edge edge in edges)
    {
        if (edge.faceIndex[0] == edge.faceIndex[1])
        {
            culledEdges.Add(edge);
        }
    }

    return culledEdges.ToArray(typeof(Edge)) as Edge[];
}

10.) Alimente todos estos datos en el método de extrusión de malla.

public static void ExtrudeMesh (Mesh srcMesh, Mesh extrudedMesh, Matrix4x4[] extrusion, Edge[] edges, bool invertFaces)
{
    int extrudedVertexCount = edges.Length * 2 * extrusion.Length;
    int triIndicesPerStep = edges.Length * 6;
    int extrudedTriIndexCount = triIndicesPerStep * (extrusion.Length -1);

    Vector3[] inputVertices = srcMesh.vertices;
    Vector2[] inputUV = srcMesh.uv;
    int[] inputTriangles = srcMesh.triangles;

    //Debug.Log("inputUV:" + inputUV.Length);

    Vector3[] vertices = new Vector3[extrudedVertexCount + srcMesh.vertexCount * 2];
    Vector2[] uvs = new Vector2[vertices.Length];
    int[] triangles = new int[extrudedTriIndexCount + inputTriangles.Length * 2];

    // Build extruded vertices
    int v = 0;
    for (int i=0;i<extrusion.Length;i++)
    {
        Matrix4x4 matrix = extrusion[i];
        float vcoord = (float)i / (extrusion.Length -1);
        foreach (Edge e in edges)
        {
            //Debug.Log(e.vertexIndex.Length);
            vertices[v+0] = matrix.MultiplyPoint(inputVertices[e.vertexIndex[0]]);
            vertices[v+1] = matrix.MultiplyPoint(inputVertices[e.vertexIndex[1]]);

            uvs[v+0] = new Vector2 (inputUV[e.vertexIndex[0]].x, vcoord);
            uvs[v+1] = new Vector2 (inputUV[e.vertexIndex[1]].x, vcoord);

            v += 2;
        }
    }       

    // Build cap vertices
    // * The bottom mesh we scale along it's negative extrusion direction. This way extruding a half sphere results in a capsule.
    for (int c=0;c<2;c++)
    {
        Matrix4x4 matrix = extrusion[c == 0 ? 0 : extrusion.Length-1];
        int firstCapVertex = c == 0 ? extrudedVertexCount : extrudedVertexCount + inputVertices.Length;
        for (int i=0;i<inputVertices.Length;i++)
        {
            vertices[firstCapVertex + i] = matrix.MultiplyPoint(inputVertices[i]);
            uvs[firstCapVertex + i] = inputUV[i];
        }
    }

    // Build extruded triangles
    for (int i=0;i<extrusion.Length-1;i++)
    {
        int baseVertexIndex = (edges.Length * 2) * i;
        int nextVertexIndex = (edges.Length * 2) * (i+1);
        for (int e=0;e<edges.Length;e++)
        {
            int triIndex = i * triIndicesPerStep + e * 6;

            triangles[triIndex + 0] = baseVertexIndex + e * 2;
            triangles[triIndex + 1] = nextVertexIndex  + e * 2;
            triangles[triIndex + 2] = baseVertexIndex + e * 2 + 1;
            triangles[triIndex + 3] = nextVertexIndex + e * 2;
            triangles[triIndex + 4] = nextVertexIndex + e * 2 + 1;
            triangles[triIndex + 5] = baseVertexIndex  + e * 2 + 1;
        }
    }

    // build cap triangles
    int triCount = inputTriangles.Length / 3;
    // Top
    {
        int firstCapVertex = extrudedVertexCount;
        int firstCapTriIndex = extrudedTriIndexCount;
        for (int i=0;i<triCount;i++)
        {
            triangles[i*3 + firstCapTriIndex + 0] = inputTriangles[i * 3 + 1] + firstCapVertex;
            triangles[i*3 + firstCapTriIndex + 1] = inputTriangles[i * 3 + 2] + firstCapVertex;
            triangles[i*3 + firstCapTriIndex + 2] = inputTriangles[i * 3 + 0] + firstCapVertex;
        }
    }

    // Bottom
    {
        int firstCapVertex = extrudedVertexCount + inputVertices.Length;
        int firstCapTriIndex = extrudedTriIndexCount + inputTriangles.Length;
        for (int i=0;i<triCount;i++)
        {
            triangles[i*3 + firstCapTriIndex + 0] = inputTriangles[i * 3 + 0] + firstCapVertex;
            triangles[i*3 + firstCapTriIndex + 1] = inputTriangles[i * 3 + 2] + firstCapVertex;
            triangles[i*3 + firstCapTriIndex + 2] = inputTriangles[i * 3 + 1] + firstCapVertex;
        }
    }

    if (invertFaces)
    {
        for (int i=0;i<triangles.Length/3;i++)
        {
            int temp = triangles[i*3 + 0];
            triangles[i*3 + 0] = triangles[i*3 + 1];
            triangles[i*3 + 1] = temp;
        }
    }

    extrudedMesh.vertices = vertices;
    extrudedMesh.uv = uvs;
    extrudedMesh.triangles = triangles;
}

El resultado final en mi caso se ve así ...

¡Buena suerte, tu juego se ve realmente genial! ¿Házmelo saber si lo averiguas?

Arrojar