バイオームのプロシージャル生成 - パーリンノイズアルゴリズム

🌏母なる大地を創造する🌏

今回はパーリンノイズ法を用いたバイオーム生成について簡単に解説します。

🌏パーリンノイズとは🌏

"パーリンノイズ"は地形生成に適した"ノイズアルゴリズム"です。
あの超有名なゲームである"マインクラフト"でも使われています。

また、マインクラフトのワールドでは バイオームを生成 しており
様々な生物群系 を取り入れています。

ゲームで使用されるパーリンノイズの例

🌏前回紹介した生成の応用🌏

[DTL]地形生成(パーリンノイズ法)🌏
で紹介したパーリンノイズ法による地形自動生成を用いてバイオームを作っていきます。

🌏バイオームを作るために必要なモノ🌏

バイオーム生成には
"年平均気温"と"年降水量"に近似した2つの変数が必要です。

実世界のバイオームの大まかな区分はこんな感じ。

🌏バイオーム変数を定義🌏

main関数

 using shape_t = std::uint_fast8_t;
 constexpr std::size_t size_x{ 512 };
 constexpr std::size_t size_y{ 512 };
 //温度
 std::unique_ptr<float[][size_x] > temperature(new(std::nothrow) float[size_y][size_x]);
 dtl::shape::PerlinIsland<float>(6.0, 8, -20.0f, 60.0f).draw(temperature, size_x, size_y);
 //降水量
 std::unique_ptr<std::uint_fast16_t[][size_x] > amount_of_rainfall(new(std::nothrow) std::uint_fast16_t[size_y][size_x]);
 dtl::shape::PerlinIsland<std::uint_fast16_t>(6.0, 8, 0, 4500).draw(amount_of_rainfall, size_x, size_y);
 //標高
 std::unique_ptr<shape_t[][size_x] > elevation(new(std::nothrow) shape_t[size_y][size_x]);
 dtl::shape::PerlinIsland<shape_t>(6.0, 8, 200).draw(elevation, size_x, size_y);
 //バイオーム
 std::unique_ptr<shape_t[][size_x] > biome(new(std::nothrow) shape_t[size_y][size_x]);

"年平均気温"と"年降水量"に近似した2つの変数を作成しました。
処理がしやすいように単純にしています。
この2つの変数を用いてバイオーム分けしていきます。

ここで、標高といったまた別の変数が定義されていますが
これは 陸地と海を区別するため に用います。

🌏バイオームを生成🌏

main関数

 for (std::size_t row{}; row < size_y; ++row)
  for (std::size_t col{}; col < size_x; ++col) {

   //海
   if (elevation[row][col] < 90) biome[row][col] = 0;
   //ツンドラ
   else if (temperature[row][col] < -5.0f) biome[row][col] = 1;
   //砂漠
   else if (amount_of_rainfall[row][col] < 500) biome[row][col] = 2;
   else if (amount_of_rainfall[row][col] < 1500) {
    //ステップ
    if (temperature[row][col] < 20.0f) biome[row][col] = 3;
    //サバンナ
    else biome[row][col] = 4;
   }
   //針葉樹林
   else if (temperature[row][col] < 3.0f) biome[row][col] = 5;
   //夏緑樹林
   else if (temperature[row][col] < 12.0f) biome[row][col] = 6;
   //照葉樹林
   else if (temperature[row][col] < 20.0f) biome[row][col] = 7;
   //雨緑樹林
   else if (amount_of_rainfall[row][col] < 2500) biome[row][col] = 8;
   //亜熱帯多雨林
   else if (temperature[row][col] < 24.0f) biome[row][col] = 9;
   //熱帯多雨林
   else biome[row][col] = 10;
  }

図の数値通りにバイオーム分けするプログラムを書きます。

"年平均気温"と"年降水量"のみで作成したバイオーム。

"年平均気温"と"年降水量"と"標高"を用いて作成したバイオーム。
海と陸地を分けている。

🌏バイオーム画像の保存🌏

main関数

 dtl::storage::FilePNG<shape_t>("file_sample_biome.png", 3).write(biome, size_x, size_y, [](const shape_t value, unsigned char* const color) {
  switch (value) {
  //海
  case 0:
   color[0] = 41;color[1] = 40;color[2] = 159;
   break;
  //ツンドラ
  case 1:
   color[0] = 218;color[1] = 217;color[2] = 225;
   break;
  //砂漠
  case 2:
   color[0] = 223;color[1] = 203;color[2] = 140;
   break;
  //ステップ
  case 3:
   color[0] = 188;color[1] = 205;color[2] = 146;
   break;
  //サバンナ
  case 4:
   color[0] = 164;color[1] = 143;color[2] = 50;
   break;
  //針葉樹林
  case 5:
   color[0] = 97;color[1] = 154;color[2] = 96;
   break;
  //夏緑樹林
  case 6:
   color[0] = 101;color[1] = 163;color[2] = 56;
   break;
  //照葉樹林
  case 7:
   color[0] = 9;color[1] = 100;color[2] = 5;
   break;
  //雨緑樹林
  case 8:
  //亜熱帯多雨林
  case 9:
  //熱帯多雨林
  case 10:
   color[0] = 43;color[1] = 84;color[2] = 41;
   break;
  }
  });
 return 0;
}

生成したバイオームの画像をPNG形式で保存します。
これで出力は完了です。

🌏完成🌏

無事に実装できました。

🌏実装ライブラリ(ソースコード)🌏

今回解説した地形自動生成は"Dungeon Template Library"に"PerlinIsland"として実装されています。
ぜひ、活用してみてください！

🌏ソースコードのライセンス🌏

These codes are licensed under CC0.

この記事のソースコードはCC0ライセンスとします。
ぜひ、自由に改変して遊んでみてください。

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最後までお読みいただきありがとうございました！