Unity技术美术教程，生成持续的2D、3D细胞噪声

小米 · 发表于 2024-7-15 18:40

闲聊

最早学习细胞噪声是为了做体积云，之前写柏林噪声堆集了经验，写新噪声应该能轻松不少吧？
我离准点下班又近了一步

然而，事实是

核心算法

计算过程

细胞噪声是怎么计算的呢，先看一张图，下图是256x256的细胞噪声

我们将其拆分为16个格子

为了便利讲解，把图片外的格子也画出来

在每个格子内放入一个随机点

所有像素点的计算方式都是一致的，这里拿P点举例
先找到P点地址的格子

先算出P点至周围9个点的距离

float GetDistance(float3 pnt0, float3 pnt1) {
return distance(pnt0, pnt1);
}
float distances[9];
distances[0] = GetDistance(P, A);
distances[1] = GetDistance(P, B);
distances[2] = GetDistance(P, C);
distances[3] = GetDistance(P, D);
distances[4] = GetDistance(P, E);
distances[5] = GetDistance(P, F);
distances[6] = GetDistance(P, G);
distances[7] = GetDistance(P, H);
distances[8] = GetDistance(P, I);

复制代码

找出离P点比来的距离

float closestDistance = 999999;
float secondClosestDistance = 999999;
float thirdClosestDistance = 999999;
for(int iii = 0; iii < 9; iii++) {
float tempDistance = distances[iii];
if(tempDistance < closestDistance ) {
thirdClosestDistance = secondClosestDistance ;
secondClosestDistance = closestDistance ;
closestDistance = tempDistance;
}
else if(tempDistance < secondClosestDistance ) {
thirdClosestDistance = secondClosestDistance ;
secondClosestDistance = tempDistance;
}
else if(tempDistance < thirdClosestDistance ) {
thirdClosestDistance = tempDistance;
}
}

复制代码

贴图尺寸为256x256，图片共占用16个格子，每个格子有64x64个像素点

float noiseValue = closestDistance / 64;

复制代码

大功告成！我们算出了P点的细胞噪声！
变体

改削公式还能得到分歧风格的噪声

float GetDistance(float3 pnt0, float3 pnt1) {
float3 vec = vec0 - vec1;
return abs(vec .x) + abs(vec .y);
}

复制代码

float noiseValue = (secondClosestDistance - closestDistance) / 64;

复制代码

持续性

接下来我们再讨论下噪声的持续性，以P1和P2为例

P1、P2的噪声值由到各自周围9个点的距离决定，只要保证9个距离是一致的，两点的噪声值就相等，即摆布持续

3D噪声是同样的道理，只不外多了一个维度，计算量要大些
分形噪声（FBM）

这是一张频率为4的细胞噪声

图A

频率为8的细胞噪声

图B

频率为16的细胞噪声

图C

分形噪声 = 图A + 图B * 0.5 + 图C * 0.25，即多张噪声图叠加，每次频率翻倍，强度减半，叠加得到的图是这样

细胞噪声的道理讲完了，有没有感觉很简单呢？感兴趣的同学可以挑战下!
插件

分享一个自研噪声插件
主要功能

生成2D、3D细胞噪声，撑持四方、六方持续，以单通道保留（R8）
自定义FBM
演化动画
ComputeShader计算，运行性能良好
下载地址

Github：https://github.com/MagicStones23/Unity-Shader-Tutorial-Seamless-2D-3D-Worley-Noise
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1wyeZGxh_GJTIUuI0-LjWcA?pwd=1111 提取码：1111
东西教程

Unity版本是2021.3

点击Generate生成噪声，点击SaveToDisk将噪声保留到当地
主要参数说明

SaveToDiskPath：保留路径
Resolution：分辩率
Frequency：频率
Is3D：生成3D噪声
IsTilable：生成持续的噪声，需要保证频率>=4，分辩率/频率=整数，例如 256 / 4，256 / 8
FbmIteration：分形噪声迭代次数
RemapTo01：将噪声值从头映射到[0,1]
Invert：将噪声值反相
ReturnType：风格
Evolution：演化动画，需要配合脚本使用
提示：3D噪声的内存占用和运算量都斗劲大，生成3D噪声时，分辩率最好不要超过256（除非你的显卡很棒）
示例

默认2D噪声

ReturnType = IrregularRock

开启反相

封锁/开启持续

不持续

四方持续

开启重映射，开启反相，FbmIteration = 2

演化，演化功能需要配合脚本使用

public class WorleyNoise_Test_Evolution : MonoBehaviour {
public float evolutionSpeed;
public WorleyNoise worleyNoise;
private void FixedUpdate() {
float time = Time.realtimeSinceStartup;
if (time % 3 < 1) {
worleyNoise.evolution.x += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 1.0f;
worleyNoise.evolution.y += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 0.75f;
worleyNoise.evolution.z += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 0.5f;
}
else if (time % 3 < 2) {
worleyNoise.evolution.x += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 0.75f;
worleyNoise.evolution.y += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 1.0f;
worleyNoise.evolution.z += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 0.5f;
}
else {
worleyNoise.evolution.x += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 1.0f;
worleyNoise.evolution.y += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 0.5f;
worleyNoise.evolution.z += Time.fixedDeltaTime * evolutionSpeed * 0.75f;
}
worleyNoise.Generate();
}
}

复制代码

https://www.zhihu.com/video/1628019249930260480
默认3D噪声

封锁/开启持续

不持续

六方持续

开启重映射，开启反相，FbmIteration = 2

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此次的教程就到此结束了，如果喜欢记得点个赞，我们下篇文章再见！

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