[Back]

F. Hochgruber:
"Data-driven Generation of Virtual City Layouts";
Supervisor: H. Kaufmann, P. Kán; Institute of Visual Computing & Human-Centered Technology, 2020; final examination: 2020-04.

Procedural Content Generation (PCG) is a growing field in computer science that is
progressively gaining attention. Through the automated or semi-automated creation
of digital content, creativity can be increased, new experiences can be offered, and
development costs can be reduced. Furthermore, it makes the fabrication of scenes and
landscapes with theoretically infinite dimensions possible. The generation of virtual
environments, particularly cities and urban areas, can provide numerous advantages to
designers and developers. It has seen adoption in various domains, including, but not
limited to, video games, movie production, and social simulations. Most existing city
generation approaches investigate the artificial generation of new layouts, making only
limited use of real-life data.
In this thesis, we explore the direct integration of existing city layout information into the
generation process. A filter function is provided to obtain the required data in the correct
format. The proposed method for city layout generation simulates the attraction and
adaptation of two or more urban road networks to each other. As a result, a combined
layout containing interpolated features of the selected input files is generated. The
implementation was done in Unity, as we rely on the internal physics engine for certain
operations. User interaction is possible during the generation process, allowing structures
to be modified as desired. The performance is comparable to existing simulation- and
agent-based approaches for medium-sized areas. A user study confirms that the generated
layouts include recognizable characteristics of the input data.

Der Bereich der prozeduralen Generierung ist ein wachsendes Fachgebiet in der Informatik,
das zunehmend Aufmerksamkeit erlangt. Durch die automatische oder teilautomatische
Erstellung von digitalen Inhalten kann die Kreativität gefördert, neue Erfahrungen angeboten,
und Entwicklungskosten reduziert werden. Außerdem können dadurch Szenen und
Landschaften von theoretisch unendlichen Ausmaßen erzeugt werden. Die Generierung
von virtuellen Umgebungen, speziell Städten und urbanen Gegenden, kann für Designer
und Entwickler erheblichen Nutzen bringen. Dieser Prozess hat in verschiedensten
Anwendungsbereichen Einsatz gefunden, unter anderem in Videospielen, in der Filmproduktion,
und in Simulationen. Die meisten bestehenden Herangehensweisen behandeln
die künstliche Synthese von Stadtlayouts und setzen nur bedingt reale Daten ein.
In dieser Diplomarbeit untersuchen wir die direkte Integration von existierenden Stadtlayouts
in den prozeduralen Generierungsprozess. Eine Filterfunktion wird bereitgestellt
mit der die benötigten Daten im richtigen Format bezogen werden können. Die vorgeschlagene
Methode für die Generierung von Stadtlayouts simuliert die Anziehung
von zwei oder mehreren Straßennetzwerken zueinander. Dadurch wird ein kombiniertes
Stadtlayout erzeugt, das interpolierte Eigenschaften der gewählten Eingabedaten hat.
Für die Implementierung wurde Unity verwendet, da für bestimmte Operationen auf die
integrierte Physik-Engine zurückgegriffen wird. Während des Generierungsprozesses ist
die Interaktion durch die Benutzerin oder den Benutzer möglich, wodurch Strukturen nach
Wunsch angepasst werden können. Die Performance der Applikation ist vergleichbar mit
existierenden simulations- und agentenbasierten Herangehensweisen, wenn mittelgroße
Gebiete verwendet werden. Eine Nutzerstudie hat bestätigt, dass die generierten Layouts
erkennbare Charakteristika der Ausgangsdaten aufweisen.

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_292089.pdf