Cíle práce

Cílem práce je prozkoumat možnosti využití digitální komerční hry Minecraft pro účely geovizualizace a modelování prostorových jevů.

V teoretické části student představí hru Minecraft a prozkoumá její existující využití pro praktické účely (např. program Block by Block). V práci bude kladen důraz na možnosti využití hry pro geovizualizace a modelování prostorových jevů. Hra Minecraft nabízí velké možnosti úprav pomocí tzv. "modding" procesu. Student přiblíží "modding" prostředí v rámci hry Minecraft a představí takové nástroje pro úpravu hry, které jsou vhodné pro vytváření geovizualizací a modelování prostorových jevů.

V praktické části budou tyto nástroje využity, popřípadě budou dle potřeby naprogramovány nové. V rámci geovizualizací student pomocí digitálního modelu reliéfu vytvoří zevrubný model vybraného města ve hře Minecraft. Alternativou je vytvoření podrobného modelu vybrané budovy, ideálně za pomoci programového řešení. Student se také pokusí ve hře vymodelovat libovolný prostorový jev, opět ideálně pomocí programového řešení.

Vytvořené vizualizace budou k dispozici pro prezentační účely katedry Geoinformatiky. Celou práci, tj. text včetně všech příloh, posteru, výstupů, zdrojových i vytvořených dat, map, programových kódů a databází, student odevzdá v digitální podobě na paměťovém nosiči připevněném k deskám práce s popisem (jméno, název práce, Katedra geoinformatiky UP, rok). Text práce s přílohami odevzdá ve dvou svázaných výtiscích na sekretariát katedry ve stanoveném termínu. O práci student vytvoří webovou stránku v souladu s pravidly dostupnými na stránkách katedry. Práce bude zpracována podle obecných zásad (Voženílek, 2002) a závazné šablony pro kvalifikační práce na KGI. Povinnou přílohou práce je poster formátu A2.

Výsledky

Programem FME byly převedeny prostorová data různých formátů

model města Olomouce

Na základě vstupních dat byl vytvořen model města Olomouce v měřítku 1 : 1, kdy jeden blok ve hře, představuje 1 m3. Velikost vygenerovaného území je přibližně 5 × 5 km s historickým centrem města ve středu.

Použitá data

Vektorová
Dataset StreetNet od společnosti CEDA Maps a.s.
3D model skutečného bronzového modelu centra města Olomouce
3D model stromu ze SketchUp Warehouse
Vlastní polygonová vrstva reprezentující plochu vysazených květin v parku
Vlastní bodová vrstva pozice stromů v parcích
Vlastní bodová vrstva pro nízkou vegetaci v parcích a zahradách
 
Rastrová
DMR 5G

modely budov

Všechna data je před vkládáním do hry potřeba konvertovat do mračna bodů. Pro demonstraci byly vytvořeny modely budov kostela sv. Mořice a Katedra geoinformatiky

model říčního koryta

Říční koryto již bylo ve formátu bodového mračna (las), bylo pořízeno Katedrou geoinformatiky k bakalářské práci „Analýzy a vizualizace 3D modelů koryt řek pro podporu kanoistiky“. Jedná se o část řeky Vltavy, úsek mezi nádržemi Lipno I a Lipno II, tzv. Čertovy proudy. Bodové mračno bylo manuálně rozklasifikováno do šesti barev.

automatické přiřazení barevných textur

Upravenou metodou převodu 3D modelů / bodového mračna byla vstupní data 3D modelů a bodového mračna převedena do hry se zachováním barev jejich textur, či bodů. Po převedení modelu do mračna bodů, byla snížena barevná hloubka všech vzniklých bodů vydělením hodnot RGB kanálů požadovanou hodnotou, například hodnotou 128 při původní osmibitové barevné hloubce k dosažení modelu o osmi barvách. Tyto body byly v dalším kroku vyfiltrovány podle hodnot upravených RGB kanálů a každé této vrstvě byl přiřazen typ bloku s vhodnou texturou.

Závěr

Cílem bakalářské práce bylo prozkoumat možnosti využití digitální komerční hry Minecraft pro účely geovizualizace a modelování prostorových jevů.

Bylo zjištěno, že vizualizace prostorových jevů konverzí dat, reprezentujících reálné objekty, je pomocí povětšinou volně dostupných nástrojů dosažitelná.

Byl podrobně prozkoumán existující software, vytvořen výhradně pro práci s Minecraftem i jiný software, který je svou funckionalitou vhodné použít. Nejefektivnější a zároveň nejverzatilnější metodou se ukázalo použití programu FME, který dokáže upravovat existující data formátu Minecraftu, nebo vytvářet nová. Pomocí FME je možné importovat data spousty druhů formátů, v práci byly použity konvenční formáty 3D objektů, bodových mračen, dvourozměrných vektorových formátů a rastrových snímků. Všechny formáty, které je možné přetransformovat do bodového mračna je možné touto metodou importovat do hry.

Konkrétně k vizualizaci terénu je nejvhodnější program WorldPainter, jelikož k dosažení výsledku je jednodušší na pochopení a fáze generování trvá znatelně kratší dobu než u FME. Samozřejmě s omezenějšími možnostmi než u FME.

Statické výstupy formou snímků vygenerovaných světů, je vhodné vytvářet programem Chunky, popřípadě kombinací programů Mineways a libovolným modelovacím softwarem, například Blender. Touto kombinací je také možné dosáhnout dynamických výstupů, jako jsou videa s přelety nad vymodelovaným územím.

Jedním z řešení práce byl také pokus pro automatické roztřídění barev částí importovaného modelu, nebo přímo z jednotlivých bodů mračna a následné přiřazení bloku podobné barvy. Tohoto bylo dosaženo pouze částečně. Autorovi práce se podařila vizualizace docílit pro 8 základních barev.

Dále bylo zjištěno že simulace prostorových jevů, například šíření požárů, nebo záplavy oblastí není vhodné vizualizovat v Minecraftu, jelikož fyzické prvky hry nejsou založené na realitě, tudíž neumožňují dostatečně spolehlivé simulace.

Počítačová hra Minecraft se tedy osvědčila jako silný nástroj pro vizualizaci statických prostorových jevů. Dynamické jevy v prostoru je možné hrou simulovat, ale pouze za předpokladu, že výsledky nebudou pro účely simulace reality. Nicméně tento fakt se může v budoucnu změnit. Teoreticky by bylo možné vytvořit herní mod, který tuto funkcionalitu Minecraftu přidá.

Summary

The aim of the bachelor thesis was to explore the possibilities of using the digital commercial game Minecraft for the purposes of geovisualization and modeling of spatial phenomena.

It was found that the visualization of spatial phenomena by converting data, that represent real objects is achievable using mostly freely available tools.

The existing software created exclusively for Minecraft and other software were examined in detail. The most effective and at the same time most versatile method proved to be the use of the FME program, which can modify existing data of the Minecraft format or create new data. Using FME it is possible to import data of many types of formats, the thesis used conventional formats of 3D objects, point clouds, two-dimensional vector formats and raster images. All formats that can be transformed into a point cloud can be imported into the game using this method.

The WorldPainter application is the most suitable for visualizing the terrain only, as it is easier to understand to reach the results and the loading takes significantly less time than with FME. Of course, with more limited options than with FME.

Static outputs in the form of images of generated Minecraft worlds can be created with the application Chunky, or a combination of Mineways and any modeling software, such as Blender. With this combination, it is also possible to create dynamic outputs, such are videos.

One of the reached outcomes of the thesis was also an attempt to automatically assign colors of parts of the 3D models, or directly from individual points of point clouds to the models in Minecraft. This has only been partially achieved. The author of the thesis managed to achieve this for 8 colors.

Furthermore, it was found that simulations of spatial phenomena, such as the spread of forest fires or flooding, is not advised to be visualized in Minecraft, as the physics of the game are not close reality, and therefore the simulation are not reliable.

The computer game Minecraft has proven to be a powerful tool for visualizing static spatial phenomena. Dynamic phenomena in space can be simulated by the game, but only if the results are not for the purpose of simulating real phenomena. However, this may change in the future. Theoretically, it would be possible to create a game mod that adds this functionality to Minecraft.