ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ВОЛНОВОЙ ФУНКЦИИ КОЛЛАПСА НА ОСНОВЕ ШЕСТИУГОЛЬНОЙ СЕТКИ

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF THE WAVE FUNCTION COLLAPSE ON A HEXAGONAL GRID

Ivan Kotovshchikov

student, Information Systems Department, Sevastopol state University,

Russia, Sevastopol

Vsevolod Pelipas

Scientific supervisor, associate professor, Sevastopol state University,

Russia, Sevastopol

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается процесс проектирования и реализации алгоритма волновой функции коллапса (WFC) на основе шестиугольной сетки. Представлены основные этапы разработки, особенности использования шестиугольных тайлов и их преимущества по сравнению с традиционными квадратными тайлами. Описаны принципы генерации контента с использованием алгоритма WFC, а также методы оптимизации производительности для применения в видеоиграх.

ABSTRACT

This article examines the design and implementation of the Wave Function Collapse (WFC) algorithm based on a hexagonal grid. The main stages of development, features of using hexagonal tiles, and their advantages compared to traditional square tiles are presented. The principles of content generation using the WFC algorithm are described, as well as performance optimization methods for use in video games.

Ключевые слова: волновая функция коллапса, шестиугольная сетка, генерация контента, видеоигры, алгоритмы, оптимизация производительности.

Keywords: wave function collapse, hexagonal grid, content generation, video games, algorithms, performance optimization.

Проектирование и реализация алгоритма волновой функции коллапса (WFC) требует глубокого понимания его возможностей для генерации контента. Алгоритм WFC, разработанный Максимом Гуминым [1], показал свою эффективность в создании процедурно генерируемых карт и уровней [2]. В данной статье основное внимание уделяется адаптации алгоритма для работы с шестиугольной сеткой, что открывает новые перспективы для создания уникального игрового контента.

Алгоритм WFC был изначально разработан для квадратной сетки, где каждая плитка имеет до четырех соседей. Основная идея алгоритма заключается в размещении плиток на сетке таким образом, чтобы изображения на плитках сочетались друг с другом согласно определённым правилам.

Основные шаги алгоритма:

- инициализация сетки. Заполнение каждой клетки сетки всеми возможными плитками;

- выбор клетки с минимальной энтропией. Клетка с наименьшим числом возможных плиток;

- коллапс клетки. Выбор одной плитки для данной клетки и обновление возможных состояний соседних клеток;

- распространение изменений. Пересчёт возможных плиток для соседних клеток.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока для всех клеток не останется по одной возможной плитке.

Шестиугольная сетка имеет ряд преимуществ по сравнению с квадратной, особенно в контексте генерации игрового контента. Шестиугольники позволяют создавать более естественные и органичные карты благодаря их геометрии, приближенной к кругу.

Основные изменения в алгоритме WFC:

- инициализация сетки. Массивы spawnedTiles и possibleTiles инициализируются для шестиугольной сетки;

- определение соседей. Каждая клетка имеет шесть соседей, что увеличивает сложность алгоритма;

- коллапс и распространение. Учитываются новые правила и ограничения для шестиугольных тайлов.

Адаптация WFC для шестиугольной сетки открывает широкие возможности для создания уникальных уровней в видеоиграх [3]. Реализация алгоритма волновой функции коллапса на основе шестиугольной сетки представляет собой инновационный подход к генерации контента в видеоиграх. Преимущества шестиугольной геометрии позволяют создавать более разнообразные и органичные игровые миры.

Список литературы:

1. Гумин М. Алгоритм волнового коллапса. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://github.com/mxgmn/WaveFunctionCollapse (дата обращения: 05.06.2023).
2. Джонсон М. Процедурная генерация в играх // Конференция разработчиков игр. — 2017.
3. Unity Technologies. Руководство пользователя Unity. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://docs.unity3d.com (дата обращения: 04.06.2023).