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Comment créer un terrain de jeu aussi réaliste que la nature avec du bruit Perlin?
Avec le développement de la technologie de jeu, les développeurs de jeux poursuivent de plus en plus les effets environnementaux plus près de la réalité.Et le bruit de perlin, en tant qu'outil pour créer des textures d'apparence naturelle, est l'une des clés pour l'appliquer à cela.Cet algorithme développé par Ken Perlin en 1983 est non seulement utilisé pour générer une variété d'éléments naturels, mais aussi pour créer des terrains réalistes dans les jeux vidéo.
Dans le développement du jeu moderne, les algorithmes rigoureux et efficaces sont cruciaux pour améliorer l'expérience utilisateur du jeu.Le bruit de Perlin est un algorithme qui rend les images générées par ordinateur plus naturelles.
Histoire du bruit de perlin
Le bruit de perlin est né de l'insatisfaction de Ken Perlin à l'égard de l'apparition de "calculs de machines" affichés par des images générées par ordinateur (CGI) à l'époque.Il a officiellement introduit cette idée en 1985, un article intitulé "Un synthétiseur d'imagerie" à la conférence Siggraph.Quand il a fait Tron, il espérait créer des animations plus naturelles, ce qui l'a incité à approfondir le bruit aléatoire.
À ce moment-là, le bruit de Perlin manquait principalement d'un environnement d'application réalisable.
Application de bruit perlin
Le bruit de perlin est largement utilisé dans les effets visuels de la télévision et des films, en particulier lors de la fabrication de flammes, de nuages et de textures au sol, et est capable de simuler avec succès l'aléatoire de la nature.Grâce au processus de génération programmatique, les développeurs peuvent créer divers matériaux et textures autour des expressions mathématiques fixes.Dans un environnement où la mémoire est limitée, le bruit perlin peut également générer les effets visuels requis de manière efficace.
La caractéristique de ce bruit est sa contrôlabilité, sa fonction et son aléatoire, faisant du bruit de Perlin un choix idéal dans le développement de jeux, en particulier lors de la création d'un terrain généré par le programme.
Détails de l'algorithme
La mise en œuvre du bruit de perlin est généralement divisée en trois étapes principales: définir la grille du vecteur de gradient stochastique, calculant son produit DOT, puis interpolation.Ces étapes permettent au bruit généré d'obtenir des caractéristiques très spéciales.
Définition de la grille
Dans l'espace N dimensionnel, définissez une grille, et chaque point d'intersection de la grille aura un vecteur de gradient unitaire à n dimension correspondant à l'aléatoire, qui est la base de la génération de bruit.Dans le cas unidimensionnel, il s'agit d'un ensemble de valeurs réelles aléatoires.
Documenter le calcul du produit
Lors du calcul de la valeur de tout point candidat, vous devez d'abord découvrir la cellule de grille unique où le point est situé, puis identifier les 2n coins de la cellule et son vecteur de gradient correspondant.Pour chaque coin, le vecteur décalé de sa distance par rapport au point candidat est calculé, de sorte que le produit DOT entre le vecteur de gradient et le vecteur décalé du coin peut être obtenu.
Calcul d'interpolation
La dernière étape consiste à interpoler ces produits 2N DOT.Ce processus utilise une fonction avec un dérivé nul premier aux nœuds de grille 2N pour le calcul, de sorte que la sortie de chaque nœud se rapproche du produit DOT entre son vecteur de gradient et le vecteur de décalage de ce nœud.
Grâce à ce traitement, la génération de bruit de perlin n'apparaît plus rigide dans la structure d'arrangement de la nature, mais ajoute plus d'aléatoire et de variation.
Complexité du bruit de perlin
La complexité de calcul du bruit de perlin est O (2n), qui augmente rapidement à mesure que la dimension augmente.Avec l'avancement de la technologie, des alternatives telles que le bruit simplex et le bruit OpenImplex sont également apparues, ce qui offre une meilleure complexité pour la génération d'effets similaires.Ces algorithmes avancés ont une efficacité améliorée et réduisent les artefacts visuels qui se produisent dans le calcul.
Conclusion
Alors que l'application de Perlin Noise continue de se développer, les développeurs de jeux peuvent simuler l'environnement naturel d'une meilleure manière, créant un terrain à la fois beau et réaliste.Pour les développeurs qui souhaitent approfondir leur compréhension de l'art génératif, l'exploration des possibilités infinies du bruit perlin peut-elle inspirer la création future?
