Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей
This article investigates discrete hydrodynamic models for advanced procedural generation of digital terrains, aiming to synthesize dynamic and geomorphologically plausible landscapes. Our approach proposes a novel hybrid method. It combines procedural fractal noise with layered discrete hydrodynami...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University
2025
|
| Online Zugang: | http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/332367 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
Institution
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences| id |
mcmtechkpnueduua-article-332367 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-07-29T19:23:08Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Жолтовський, Олексій Станіславів, Олександр Смалько, Олена |
| spellingShingle |
Жолтовський, Олексій Станіславів, Олександр Смалько, Олена Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| author_facet |
Жолтовський, Олексій Станіславів, Олександр Смалько, Олена |
| author_sort |
Жолтовський, Олексій |
| title |
Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| title_short |
Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| title_full |
Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| title_fullStr |
Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| title_full_unstemmed |
Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| title_sort |
процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей |
| title_alt |
Procedural Generation of Digital Terrain Using Discrete Hydrodynamic Models |
| description |
This article investigates discrete hydrodynamic models for advanced procedural generation of digital terrains, aiming to synthesize dynamic and geomorphologically plausible landscapes. Our approach proposes a novel hybrid method. It combines procedural fractal noise with layered discrete hydrodynamic modeling, providing a robust and realistic synthesis pipeline that significantly surpasses conventional static techniques.
Initially, fractal algorithms create a foundational base heightmap, establishing essential large-scale elevation variations. To enhance physics-based modeling plausibility, successive hydrodynamic simulations meticulously mimic water flow, erosion, sediment transport, and channel formation. Specifically, Euler's and shallow water equations model large-scale water dynamics and terrain evolution. For micro-scale refinement, Burgers' and Korteweg-de Vries equations are utilized for sedimentation processes, generating finer redistribution patterns and adding morphological complexity consistent with natural fluvial landscapes. A custom software application was developed to sequentially integrate these layers, enabling precise and iterative application of hydrodynamic effects. This ensures the generated topographical features are both accurate and aesthetically compelling.
Simulations demonstrate the proposed method generates heightfields with realistic geomorphology, while maintaining high computational efficiency facilitated by optimized numerical methods. This makes it well-suited for diverse applications: computer graphics, game development, virtual reality, and geographical education. Integrating discrete physics-based hydrodynamics into procedural noise synthesis fundamentally elevates the realism, coherence, and structural consistency of synthetic terrains, offering a versatile and effective tool for complex environmental representation. |
| publisher |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University |
| publishDate |
2025 |
| url |
http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/332367 |
| work_keys_str_mv |
AT žoltovsʹkijoleksíj proceduralgenerationofdigitalterrainusingdiscretehydrodynamicmodels AT staníslavívoleksandr proceduralgenerationofdigitalterrainusingdiscretehydrodynamicmodels AT smalʹkoolena proceduralgenerationofdigitalterrainusingdiscretehydrodynamicmodels AT žoltovsʹkijoleksíj procedurnageneracíâcifrovogorelʹêfuzadopomogoûdiskretnihgídrodinamíčnihmodelej AT staníslavívoleksandr procedurnageneracíâcifrovogorelʹêfuzadopomogoûdiskretnihgídrodinamíčnihmodelej AT smalʹkoolena procedurnageneracíâcifrovogorelʹêfuzadopomogoûdiskretnihgídrodinamíčnihmodelej |
| first_indexed |
2025-09-17T09:25:51Z |
| last_indexed |
2025-09-17T09:25:52Z |
| _version_ |
1850409866000072704 |
| spelling |
mcmtechkpnueduua-article-3323672025-07-29T19:23:08Z Procedural Generation of Digital Terrain Using Discrete Hydrodynamic Models Процедурна генерація цифрового рельєфу за допомогою дискретних гідродинамічних моделей Жолтовський, Олексій Станіславів, Олександр Смалько, Олена This article investigates discrete hydrodynamic models for advanced procedural generation of digital terrains, aiming to synthesize dynamic and geomorphologically plausible landscapes. Our approach proposes a novel hybrid method. It combines procedural fractal noise with layered discrete hydrodynamic modeling, providing a robust and realistic synthesis pipeline that significantly surpasses conventional static techniques. Initially, fractal algorithms create a foundational base heightmap, establishing essential large-scale elevation variations. To enhance physics-based modeling plausibility, successive hydrodynamic simulations meticulously mimic water flow, erosion, sediment transport, and channel formation. Specifically, Euler's and shallow water equations model large-scale water dynamics and terrain evolution. For micro-scale refinement, Burgers' and Korteweg-de Vries equations are utilized for sedimentation processes, generating finer redistribution patterns and adding morphological complexity consistent with natural fluvial landscapes. A custom software application was developed to sequentially integrate these layers, enabling precise and iterative application of hydrodynamic effects. This ensures the generated topographical features are both accurate and aesthetically compelling. Simulations demonstrate the proposed method generates heightfields with realistic geomorphology, while maintaining high computational efficiency facilitated by optimized numerical methods. This makes it well-suited for diverse applications: computer graphics, game development, virtual reality, and geographical education. Integrating discrete physics-based hydrodynamics into procedural noise synthesis fundamentally elevates the realism, coherence, and structural consistency of synthetic terrains, offering a versatile and effective tool for complex environmental representation. У статті досліджуються дискретні гідродинамічні моделі для вдосконаленої процедурної генерації цифрових рельєфів для синтезу динамічних та геоморфологічно правдоподібних ландшафтів. Наш підхід пропонує новий гібридний метод. Він поєднує процедурний фрактальний шум з пошаровим дискретним гідродинамічним моделюванням, забезпечуючи надійний і реалістичний конвеєр синтезу, що значно перевершує традиційні статичні підходи. Спочатку за допомогою фрактальних алгоритмів створюється базова карта висот рельєфу, що формує суттєві великомасштабні варіації висот. Для підвищення правдоподібності фізично обґрунтованого моделювання послідовні гідродинамічні симуляції ретельно імітують потік води, ерозію, транспортування осаду та формування русел. Зокрема, рівняння Ейлера та рівняння мілкої води моделюють великомасштабну динаміку води та еволюцію рельєфу. Для мікромасштабного уточнення процесів седиментації застосовуються рівняння Бюргерса та Кортевега–де Фріза. Це дозволяє генерувати дрібніші структури перерозподілу та формувати морфологічну складність, характерну для природних флювіальних ландшафтів. Розроблений програмний додаток забезпечує точне й ітераційне застосування моделювання, що сприяє формуванню топографічних особливостей з високою точністю та естетичною привабливістю. Проведені симуляції демонструють, що запропонований метод генерує поля висот з реалістичною геоморфологією, зберігаючи при цьому обчислювальну ефективність, що забезпечується чисельними методами. Це робить його придатним для різноманітних застосувань: комп'ютерної графіки, розробки ігор, віртуальної реальності та географічної освіти. Інтеграція дискретної фізично обґрунтованої гідродинаміки в процедурний синтез шуму фундаментально підвищує реалізм, узгодженість та структурну послідовність синтетичних рельєфів, пропонуючи універсальний та ефективний інструмент для складного представлення навколишнього середовища. Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University 2025-06-11 Article Article application/pdf http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/332367 10.32626/2308-5916.2025-27.16-25 Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences; 2025: Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences. Issue 27; 16-25 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки ; 2025: Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки. Випуск 27; 16-25 2308-5916 10.32626/2308-5916.2025-27 en http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/332367/325135 Авторське право (c) 2025 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки |