Weltenbauer

Mit Landschaftsgeneratoren eigene Welten erzeugen

01.10.2004
Virtuelle Landschaftsgestalter haben es zur Zeit schwer. Nachdem die Zukunft von Corels Bryce mehr als ungewiss ist, suchen viele Anwender nach geeigneten Alternativen. Linux-Nutzer sind hier im Vorteil, denn im Internet gibt es gleich mehrere freie Programme. Deren Ergebnisse müssen den Vergleich mit professionellen Lösungen nicht scheuen.

Landschaftsgeneratoren zaubern mit nur wenigen Mausklicks möglichst realistische, dreidimensionale Planetenoberflächen auf den Monitor. Das ist bei weitem keine triviale Angelegenheit: Wer schon einmal versucht hat, mit den Basisformen eines handelsüblichen 3D-Programms eine zerklüftete Landschaft zu basteln, weiß eine derartige Hilfe zu schätzen.

Die im Folgenden vorgestellten Programme basieren - bis auf eine Ausnahme - auf dem Konzept der Höhenlandkarte, die so genannte Height Field Map (auch kurz Height Map oder Height Field). Dabei handelt es sich um eine Luftaufnahme, in der jede Farbe eine bestimmte Geländehöhe repräsentiert. Das Prinzip folgt den Landkarten aus dem Schulatlas: Flache Felder werden grün, Gebirge grau und deren Gipfel weiß bedeckt gezeichnet. Auf Basis dieser Height Field Map wird anschließend eine korrespondierende, dreidimensionale Szene erzeugt (gerendert). Das übernimmt meist die freie Software POV-Ray [1], die allen aktuellen Linux-Distributionen beiliegt.

Theoretisch könnte man eine Height Field Map per Hand in einem Grafikprogramm malen. Landschaftsgeneratoren sind jedoch wesentlich komfortabler. So erzeugen sie Landschaften nicht nur per Knopfdruck (meist über einen speziellen, zufallsbasierten Algorithmus), sondern bieten auch eine Ergebnisvorschau, erlauben gezielte Manipulationen im Gelände und generieren die für POV-Ray notwendigen Eingabedaten. Insbesondere letzteres ist eine große Erleichterung, da POV-Ray ausschließlich über kryptische Kommandos gesteuert wird. Die Vorschau geben die meisten Landschaftsgeneratoren über die OpenGL-Schnittstelle aus. Sofern Sie über eine von Linux unterstützte und korrekt eingerichtete 3D-Grafikkarte verfügen, profitieren Sie somit von einer erheblichen Geschwindigkeitssteigerung.

Fracplanet

Fracplanet ist das einzige Programm, das keine Height Field Map verwendet. Wie sein Name schon andeutet, ist es auf ganze Planeten spezialisiert. Das Bearbeiten einzelner Landschaftsfragmente ist aber dennoch möglich.

Abbildung 1: Fracplanet: Unter dem Register "Snow" legen Sie die Schneegrenze am Äquator ("Snowline at equator"), bzw. an den Polen ("Snowline at Poles") fest. Sie ist in Prozent der maximalen Geländehöhe angegeben. Eine neue Eiszeit führen Sie zum Beispiel mit "10" Prozent an der "Snowline at equator" ein. Ein "Regenerate" zeigt Ihnen die Kältewelle an.

Nach dem Start erscheinen zwei Fenster (vgl. Abbildung 1). Mit den beiden Reglern in der Vorschau versetzen Sie die Weltkugel in Rotation (Spin Rate) oder kippen sie (Tilt). Per Klick auf Fly aktivieren Sie einen interaktiven Rundflug. Mit der Maus steuern Sie dabei die Sicht, per [Esc] brechen Sie die Kamerafahrt ab.

Das Hauptfenster ist in mehrere Register unterteilt. Terrain ist standardmäßig aktiviert. Hier legen Sie auf vier weiteren Reitern die Oberflächenstruktur der Welt fest. Auf dem Reiter Landscape wählen Sie zunächst, ob Sie als Ergebnis eine Ebene (Terrain) oder einen Planeten (Panet) wünschen.

Abbildung 2: Fracplanet: Im Gegensatz zu den anderen Landschaftsgeneratoren haben Ebenen die Form eines Sechsecks.

Falls Ihnen die bereits präsentierte Welt nicht gefällt, geben Sie unter Pertubation Seed eine andere Zahl ein und klicken anschließend auf Regenerate. Die Zahl wird an den eingebauten Zufallsgenerator weitergeleitet, der auf dieser Basis ein neues Gelände erzeugt.

Möglicherweise sieht der Planet noch etwas klobig aus. Dies liegt daran, dass Fracplanet ihn intern aus vielen kleinen, ausgemalten Dreiecken zusammensetzt. Diese machen Sie sichtbar, indem Sie auf dem Register Render den Punkt Wireframe aktivieren. Dort können Sie übrigens auch mit dem Ambient-Schieber die Strahlungsintensität der Sonne verändern. Die Zahl der verwendeten Dreiecke steuern Sie unter Terrain/Landscape mit dem Wert Subdivisions: Erhöhen Sie den Wert um eins, ergibt das viermal so viele Dreiecke. Da hierdurch aber auch der Computer die vierfache Datenmenge verarbeiten muss, sollten Sie den Zähler nur behutsam heraufsetzen.

Abbildung 3: Fracplanet: Das Skelett des Planeten zeigt den internen Aufbau.

Zu einem bewohnbaren Planeten mit Wasser gehören natürlich auch Flüsse. Deren Zahl bestimmt man auf dem Register Rivers unter Rivers:. Auch Flüsse erzeugt Fracplanet über eine Zufallsfunktion. Dessen Startwert geben Sie im darunter liegenden Feld Rivers seed ein. Das Verfahren funktioniert wie das bereits erwähnte Perturbation seed. Ein Regenerate überträgt das Ergebnis auf die Vorschau. Falls nur wenige Dreiecke die Welt formen, sind möglicherweise nicht alle Gewässer in der Vorschau sichtbar.

Auch unwirtliche und fremde Landschaften zu erzeugen, ist mit Fracplanet kein Problem. Um etwa einen Wüstenplaneten mit grünem Schnee zu erschaffen, wechseln Sie auf das Register Colours. Dort können Sie den einzelnen Geländetypen nach Herzenslust beliebige Farben zuweisen.

Ist Ihr neuer Planet fertig, aktivieren Sie das Register Save, klicken auf Save (POV-Ray) und geben zum Schluss noch einen Dateinamen für die neue Szene ein. Wichtig ist hierbei, dass Sie dem Namen die Endung .pov verpassen. Öffnen Sie nun ein Terminalfenster und wechseln dort per cd name in das Verzeichnis mit der gespeicherten Datei; ersetzen Sie name durch den entsprechenden Pfadnamen. Rufen Sie dann POV-Ray mit dem Befehl

povray +Ieingabe.pov +Oausgabe.png +W800 +H600

auf. Dabei steht eingabe.pov für die Datei, die von Fracplanet gespeichert wurde, ausgabe.png für die fertige Bilddatei (hier im .png-Format), 800 für die Breite und 600 für die Höhe des berechneten Bildes in Pixel.

Geomorph

Das momentan interessanteste Programm im Feld ist Geomorph. Zum einen hat es viele Funktionen, zum anderen wird es – im Gegensatz zu Terraform – ambitioniert weiterentwickelt.

Sie starten den Landschaftsgenerator im Terminalfenster mit geomorph. Das Programm möchte nun im Home-Verzeichnis ein weiteres Verzeichnis für seine Konfigurationsdateien anlegen; erlauben Sie das mit Yes. Im nächsten Schritt können Sie mit Yes ein Symbol auf dem Desktop erstellen. Darüber starten Sie künftig Geomorph bequem per Mausklick. Abschließend weist Geomorph darauf hin, dass es eine neue Konfigurationsdatei erstellt hat.

Abbildung 4: Geomorph beim Anlegen einer neuen Karte.

In der erscheinenden Menüleiste (vgl. Abbildung 4) erstellen Sie zunächst über File / New ein neues Projekt. Der Landschaftsgenerator öffnet nun neben der Vorschau einen Dialog zum Einrichten einer neuen Height Field Map. Das zuletzt genannte Fenster besteht aus mehreren Bereichen. Im oberen Teil wählen Sie mit den Symbolen unter Type den Algorithmus, der für das Erstellen der Geländeform zuständig ist. Als Faustregel gilt: Von links nach rechts nimmt der Grad der Zerklüftung zu. Je nachdem, welchen Algorithmus Sie gewählt haben, präsentiert Geomorph im unteren Bereich jeweils andere Einstellmöglichkeiten. In Abbildung 4 wurde zum Beispiel der zweite Algorithmus gewählt. Als Folge sind drei weitere Bereiche zugänglich: zwei sichtbare und ein verborgener (Wave length control). Mit den Pfeiltasten verstecken bzw. holen Sie die einzelnen Bereiche wieder hervor. Unter Shape filter blenden Sie bestimmte Bergtypen aus. Hiermit können zum Beispiel kleine, hervorragende Spitzen eliminiert werden. Am Wichtigsten ist jedoch der Bereich darunter (Options): Die Zahl unter Seed dient als Eingabewert für die im Hintergrund werkelnde Zufallsfunktion. Per Refresh fügt Geomorph eine zufällige Zahl ein.

Sind die Berge wie gewünscht, klicken Sie auf OK. Das Fenster weicht der Werkzeugplatte (vgl. Abbildung 5), mit ähnlichem Aufbau: Im oberen Bereich wählen Sie mit den Symbolen ein Werkzeug; daraufhin gibt der Bereich darunter alle Einstellmöglichkeiten frei. Am oberen Fensterrand finden Sie zwei einsame Symbole, mit denen Sie zwischen den Malwerkzeugen (der Pinsel) und den standardmäßig gewählten Transformationswerkzeugen umschalten.

Es kommt selten vor, dass die Berge genau an den Stellen aus der Erde ragen, wo man sie gerne hätte. Unter den Transformationswerkzeugen sind deshalb zunächst die mittleren Symbole mit den Pfeilen interessant: Klicken Sie auf das Symbol, auf dem die Pfeile ein Pluszeichen bilden. Mit den nun eingeblendeten Schiebereglern bewegen Sie die gesamte Ebene an eine passende Stelle. Soll die Szene gedreht werden, benutzen Sie das Symbol mit den kreisförmig angeordneten Pfeilen.

Meist sehen die erzeugten Berge etwas künstlich aus. Damit sie wie vom Wetter zerklüftet erscheinen, klicken Sie auf das Symbol rechts neben dem Regentropfen. Ziehen Sie unter Radius den Regler ein paar Punkte nach rechts und wählen Apply. Je größer der Wert, desto ähnlicher wird die Landschaft dem größten Sandstein-Monolithen Ayers Rock im australischen Kata Tjuta Nationalpark. Ist das gewünschte Ergebnis erreicht, klicken Sie auf Accept.

Abbildung 5: Geomorph: Links die Werkzeugpalette mit den Transformationswerkzeugen, rechts eine in POV-Ray fertig gerenderte Beispielszene.

Bevor Sie die Szene für einen virtuellen Schnappschuss an POV-Ray übergeben, muss noch die Kamera positioniert werden. Dazu dienen die Schieberegler im rechten unteren Teil des Vorschaufensters. Probieren Sie sie einmal nacheinander aus und betrachten die Wirkung in der Vorschau. Mit Reset setzen Sie die Sicht wieder zurück auf die Ausgangswerte. Geomorph merkt sich fünf verschiedene Kameraeinstellungen, die man über die Nummern rechts neben Camera aktiviert. Die vom Benutzer vorgenommenen Einstellungen gelten stets für die jeweils aktuelle Kamera. Vorsicht ist geboten, wenn Sie die gespeicherte Height Field Map mit anderen Programmen weiterverarbeiten: Geomorph hinterlegt die Kameraeinstellungen in der PNG-Datei. Andere Programme könnten diese Daten löschen.

Um das Ergebnis in POV-Ray zu betrachten, klicken Sie auf das Symbol ganz rechts oben in der Ecke der Werkzeugpalette. Damit das Fenster nach dem Rendern nicht sofort wieder verschwindet, sorgen Sie dafür, dass im Hauptfenster unter Tools / Options und dann 3D rendering / Other command line rendering options die Zeichenfolge +P steht.

Abbildung 6: In Geomorph eine Schlucht basteln: Wählen Sie in der Werkzeugpalette die Malwerkzeuge. Aus den erscheinenden Symbolen wählen Sie den Stifttyp aus – in diesem Fall den rechten. Fahren Sie an einen Punkt in der grauen Height Field Map des Vorschaufensters. Drücken Sie die linke Maustaste und halten sie gedrückt. Wenn Sie nun die Maus bewegen, zeigt eine rote Linie den Verlauf des Graben an. Sobald Sie die Maustaste loslassen, meißelt Geomorph die Schlucht ins Gelände. Klicken Sie zur Bestätigung auf Accept im Werkzeugfenster oder Reset, um die Schlucht zu löschen.

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