Beispiel-basierte Synthese polygonaler Netze mit dem Wave-Function-Collapse Algorithmus durch Distanzfunktionen mit Marching Cubes

Abstract

Der Wave-Function-Collapse (WFC) Algorithmus ermöglicht es, durch beispiel-basierte Eingaben prozedural ähnlich aussehende Ausgaben zu erzeugen. Je nach Implementierung können verschiedenste Datentypen und Dimensionen benutzt werden, weswegen im Rahmen von vorherigen Projekten ein generisches Framework erstellt wurde, welches sich modular für neue Typen erweitern lässt. Bisherige Versuche eine Variante mit Dreiecksnetzen zu implementieren sind wegen zu hoher Komplexität des dreidimensionalen Raums gescheitert, weswegen in dieser Arbeit eine Lösung entwickelt wurde. Möglich war dies durch eine Detailreduktion mithilfe von Distanzfunktionen, Nutzung von WFC und anschließender Visualisierung mithilfe von Marching Cubes und zeigt trotz langer Laufzeit und vereinfachten Ausgaben die Möglichkeit auf, den WFC-Algorithmus auf beliebige Dreiecksnetze anwenden zu können.

The Wave-Function-Collapse (WFC) algorithm is able to procedurally generate outputs using features from an example input. Different implementations enable the usage of unique data types and dimensions leading to the development of a generic WFC-Framework, which makes it possible to create new modules if needed. Due to the inherent complexity and detail of three dimensional space an implementation using triangle meshes was yet not achieved. In this work a solution using signed distance functions and marching cubes for visualization is created to be able to use the Wave-Function-Collapse algorithm together with triangle meshes. Although the generation process can take multiple minutes, it shows the possibility to use the algorithm with any triangle meshes.