概述

Godot的2D程序化植物生成是我一直想要探讨的一个内容，但是一直没有真正开动，在刚过去的中秋节假期期间，在老家无聊，在一个素描本上构思了一系列想法。本篇就基于这些自己的想法介绍一下程序化植物生成的基本思路。不一定对，不一定能实现到什么程度，但是思考、探索和总结的过程，本身可能比结果更重要。

程序所要生成的植物种类

最常见的植物包括树、花和草三种。其下又可以分为各种具体类型。

植物程序生成，就是利用参数化形式创建并绘制植物。最常见且基础的手段是分形递归。

要想很专业的生成各类植物，需要学习一点专业的《植物学》。理解包括花序类型等知识，而不是凭空捏造和想象。

Godot中的2D植物程序化生成方案

• DrawFunctionBased：也就是基于绘图函数，以及纯几何图形的
• TextureBased：依赖于Texture2D的，整体和局部采用图片按一定算法排列
• StatusBased：基于图片或图片序列的多状态切换（参照基于状态的游戏元素一文）

根据方案的不同，设计思路和算法不同。

DrawFunctionBased

基于分形和递归思路+CanvasItem的绘图函数，可以很容易的创建和绘制分形植物。

这里又有两种思路：

• 一种是完全基于算法生成，按顺序叠加绘制完成。
• 另一种是基于曲线和节点的控制：也就是在递归算法基础上施加手动影响

分形树

这个例子是我比较迷恋分形的那段时间的一个例子：

extends Node2Dvar linesfunc _ready() -> void:lines = tree(Vector2(200,200),100)func _draw() -> void:draw_multiline(lines,Color.AQUAMARINE,1)pass# 返回树形曲线的线段 - 可以使用draw_multiline绘制和显示
func tree(start_pos:Vector2,length:float,max_fork:int =5,steps:int =5):var lines:PackedVector2Array = []if steps > 0:for i in randi_range(2,max_fork):var deg = randf_range(deg_to_rad(-60),deg_to_rad(60))var end_pos = start_pos+ Vector2.UP.rotated(deg) * lengthlines.append_array([start_pos,end_pos])lines.append_array(tree(end_pos,length/2,5,steps-1))return lines

其实关于分形树，网上有太多人用各种绘图语言和工具实现过，甚至很多特别好看。

我这里举分形树的例子，只是想说，分形和递归思路在植物生成方面的确是基础思想。

TextureBased

将植物分成多个有机组成部分，比如把树分为枝干、树叶、花和果实，每个部分指定一张图片。

然后用算法生成和绘制。

簇排列器

花或叶是按一定的秩序排列的，可以抽象出几种：用于花或叶的绘制。

排列器

• 线状：根据直线或曲线路径层叠排列
• 鱼刺状：两侧成角度排列。
• 同心环形阵列
• 多层扇形层叠

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时间比较紧，没来及画示意图，先直接上了自己手绘的草图。 – 2024年9月22日14:43:38

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植物分层

无论是树、花还是草，都是占有一定空间体积的，也就是有纵深，而不是二维的平面。

表示纵深最好的方法就是分层+颜色的深浅。

以树为例：

• 在枝干层的前后可以加若高层叶簇
• 每个叶簇又可以是若干层树叶，中间可以夹杂花或者果实

这样，树就立体了起来。

StatusBased

分析所需要植物的各种状态，然后绘制和分配相应的图片或图片序列。

游戏中根据需要切换状态并绘制就可以了。

植物分布器

在搞定基础植物的基础上，植物的分布也有的搞。

• 通过编写分布器，可以程序化的组合和分布各类植物。
• 可以按曲线、多边形区域等进行分布。
• 分布过程可以给予一定的位移抖动、随机缩放。而且设定多种植物的出现权重。

总结

初步设想，但可行性比较高。