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雲のプロシージャル生成 - パーリンノイズアルゴリズム

Last updated at 2020-11-23Posted at 2019-07-29

☁母なる大空を創造する☁

今回はパーリンノイズ法を用いた雲の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"はオブジェクトの生成に適した"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。

ゲームで使用されるパーリンノイズの例

☁以前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応用して雲を作っていきます。

☁雲を作るために必要なモノ☁

雲の生成には
"雲の厚さ"といった単純な変数を使います。

**"雲の厚さ"**は0から512までの値を取り、
厚さごとに色を変えます。

0の時は青色、256の時は白色、512の時は灰色に近い色に変化させます。

☁雲変数を定義☁

main関数

constexpr float cloud_p{ 0.75f };
constexpr float sky_p{ 0.25f };
using shape_t = std::uint_fast16_t;
std::unique_ptr<shape_t[][512]> matrix(new(std::nothrow) shape_t[512][512]);

for (std::size_t row{}; row < 512; ++row)
 for (std::size_t col{}; col < 512; ++col)
  matrix[row][col] = (shape_t)row;

dtl::storage::FilePNG<shape_t>("file_cloud.png", 3).write(matrix,512,512, [](const shape_t value, unsigned char* const color) {
 if (value > 255) {
  color[0] = static_cast<char>((230 + ((39 - 244) * (value - 256.0f) / 523.0f)) * cloud_p + 16 * sky_p);
  color[1] = static_cast<char>((235 + ((45 - 244) * (value - 256.0f) / 523.0f)) * cloud_p + 123 * sky_p);
  color[2] = static_cast<char>((245 + ((57 - 244) * (value - 256.0f) / 523.0f)) * cloud_p + 219 * sky_p);
 }
 else {
  color[0] = static_cast<char>((16 + ((255 - 16) * value / 255.0f)) * (1.0f - value / (255.0f * 12)) * cloud_p + 16 * sky_p);
  color[1] = static_cast<char>((123 + ((255 - 123) * value / 255.0f)) * (1.0f - value / (255.0f * 12)) * cloud_p + 123 * sky_p);
  color[2] = static_cast<char>((219 + ((255 - 219) * value / 255.0f)) * (1.0f - value / (255.0f * 12)) * cloud_p + 219 * sky_p);
 }
 });

"雲の厚さを変化させていきます。
次はこのグラデーションをパーリンノイズに適応していきましょう。

☁雲を生成☁

main関数

constexpr std::size_t size_x{ 512 };
constexpr std::size_t size_y{ 512 };
constexpr float cloud_p{ 0.75f };
constexpr float sky_p{ 0.25f };

constexpr double frequency{ 500 };
constexpr std::size_t octaves{ 8 };
constexpr std::uint_fast32_t seed{ 4 };

constexpr double frequency_x{ frequency };
constexpr double frequency_y{ frequency };

std::unique_ptr<float[][size_x] > elevation(new(std::nothrow) float[size_y][size_x]);
const dtl::utility::PerlinNoise perlin3(seed);

for (std::size_t row{}; row < size_y; ++row)
 for (std::size_t col{}; col < size_x; ++col)
  elevation[row][col] = static_cast<float>(1000.0 * perlin3.octaveNoise(octaves, (col) / frequency_x, (row) / frequency_y)) - 500.0f;

dtl::storage::FilePNG<float>("cloud.png", 3).write(elevation, 512, 512, [](float value, unsigned char* const color) {
 if (value < 0) value = 0;
 if (value > 255) {
  color[0] = static_cast<char>((230 + ((39 - 244) * (value - 256.0f) / 523.0f)) * cloud_p + 16 * sky_p);
  color[1] = static_cast<char>((235 + ((45 - 244) * (value - 256.0f) / 523.0f)) * cloud_p + 123 * sky_p);
  color[2] = static_cast<char>((245 + ((57 - 244) * (value - 256.0f) / 523.0f)) * cloud_p + 219 * sky_p);
 }
 else {
  color[0] = static_cast<char>((16 + ((255 - 16) * value / 255.0f)) * (1.0f - value / (255.0f * 12)) * cloud_p + 16 * sky_p);
  color[1] = static_cast<char>((123 + ((255 - 123) * value / 255.0f)) * (1.0f - value / (255.0f * 12)) * cloud_p + 123 * sky_p);
  color[2] = static_cast<char>((219 + ((255 - 219) * value / 255.0f)) * (1.0f - value / (255.0f * 12)) * cloud_p + 219 * sky_p);
 }
 });