【Unity】【2D】パーリンノイズを利用した地形生成を行ってみる。

まみどり

2023年4月29日 05:37

やりたいこと

作成中のゲームの地形を作りたい。
ランダムに生成された洞窟の地形を自機が進んでいく2Dのゲーム。

イメージは下の画像の、上下のぐにゃぐにゃ部分(?)みたいな感じ。今は事前に用意した画像を利用しているけれど。

パーリンノイズで地形生成をしようと思ったきっかけ

たまたまFPSのカメラの手振れ処理の実装の記事を見たときに、パーリンノイズ知ったから使いたくなった。
あと、ちょうど地形生成処理に悩んでたから。

パーリンノイズって？

Mathf.PerlinNoise(float x,float y)

滑らかな凸凹の平面を作って、引数で渡した座標の高さを取る…みたいなイメージ(厳密ではない)。帰ってくるのはfloat型で0~1の値。
特定の座標から一次元のように扱えば凸凹地形を作れるぞ。

一応リファレンスにも一次元パーリンノイズについて言及がある。コードもある。

Although the noise plane is two-dimensional, it is easy to use just a single one-dimensional line through the pattern, say for animation effects.

https://docs.unity3d.com/ja/2019.4/ScriptReference/Mathf.PerlinNoise.html

using UnityEngine;

public class Example : MonoBehaviour
{
    // "Bobbing" animation from 1D Perlin noise.

    // Range over which height varies.
    float heightScale = 1.0f;

    // Distance covered per second along X axis of Perlin plane.
    float xScale = 1.0f;


    void Update()
    {
        float height = heightScale * Mathf.PerlinNoise(Time.time * xScale, 0.0f);
        Vector3 pos = transform.position;
        pos.y = height;
        transform.position = pos;
    }
}

試しに、LineRendererで一次元パーリンノイズを描画してみた。
↓こんな感じにランダムな波が生成できる

ちなみに、引数は0以上1以下でないといけないっぽい？(ほんまか？)
これに気づかずにずっと一直線が生成されて頭を抱えてた。

地形生成の具体的な手法

意外と2Dの動的地形生成の記事が見つからない。

ひとしきり悩んだ挙句、SpriteShapeを利用することにした。
画像とかをいい感じに曲線にしたり色々できる2Dゲームの地形作成に向いてそうなコンポーネント。最近のUnityのバージョンなら最初から入ってるっぽい。
詳しくは↓のURL

実際のコード

結構やっつけだから参考にする程度にとどめてほしい。ただ、コピペしても動きはする。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.U2D;

public class CaveGenerator : MonoBehaviour
{
    // 基準の座標
    [SerializeField]
    float offsetX = 960;
    [SerializeField]
    float offsetY = 1020;

    // 高さ調整用
    float heightScale = 1000.0f;
    // パーリンノイズの読み取り間隔
    float xScale = 0.06f;
    // Unity状で実際に配置する間隔
    float xSpace = 30.0f;

    // 上下反転。
    public bool yReverse;
    // SpriteShapeController
    SpriteShapeController spriteShapeController;

    // 生成する頂点数
    [SerializeField]
    int PointCount = 1000;

    // 初期化
    void Awake()
    {
        spriteShapeController = GetComponent<SpriteShapeController>();
        spriteShapeController.spline.Clear();
    }

    // 洞窟生成
    void Start()
    {
        // パーリンノイズ読み取り開始位置をランダムで設定。
        // ないと毎回同じ形になる。
        var randomXoffset = Random.Range(0, 200);
        var randomXoffset2 = Random.Range(0, 200);

        Spline spline = spriteShapeController.spline;

        // 必要なら上下反転
        if (yReverse)
        {
            offsetY = -offsetY;
        }

        // 0個目のSplineのポイントを生成
        spline.InsertPointAt(0, new Vector2(-offsetX, -offsetY));

        // Splineのポイントを配置していく。
        for (int i = 1; i < PointCount; i++)
        {
            // パーリンノイズから高さを生成
            float height = heightScale * Mathf.PerlinNoise(randomXoffset + i * xScale, 0.0f);
            // 一応二重にパーリンノイズから高さを取ってみる(意味ないかも)。
            height += heightScale * Mathf.PerlinNoise(randomXoffset2 + i * xScale, 0.0f);

            if (yReverse)
            {
                height = -height;
            }

            // Splineのポイントの配置間隔に揺らぎを与える。
            var randomSpace = Random.Range(0, 15);
            // Splineのポイントを実際にUnity上で配置する位置を決める。
            Vector2 pos = new Vector2((i * xSpace + randomSpace) - offsetX, height - offsetY);
            // Splineのポイントを追加
            spline.InsertPointAt(i, pos);
        }
        // 0個目のSplineのポイントとつながって地面を塗りつぶす 
        spline.InsertPointAt(PointCount, new Vector2(PointCount * xSpace - offsetX, -offsetY));
        spriteShapeController.RefreshSpriteShape();
    }
}