US4L8——噪声相关效果

噪声

噪声是一种程序生成的随机或伪随机数据，在图形学中常用来创建各种自然现象和复杂纹理效果。
它的本质是一种由数学算法公式生成的有规则性或可控的随机数据。

通过噪声算法生成的随机数据具有以下特点：

  1. 随机性：噪声数据本质上是随机的，这意味着它具有不规则性，无法通过简单的模式预测
  2. 平滑性：数据不会突然跳跃或变化，而是呈现出逐渐过渡的效果，适合模拟自然现象
  3. 周期性：随着坐标的变化，噪声值会重复出现，形成一个封闭的循环。也可以通过调整噪声的范围或修改算法来避免
  4. 可调性：大多数噪声算法的输出是可以调整的，这种可调性允许你根据需求灵活地控制噪声的表现，适应不同的视觉效果或逻辑处理需求
  5. 多维性：能够处理多维数据，这意味着它们可以生成二维、三维甚至更高维度的噪声数据

就因为噪声数据具有以上这些特点，我们可以利用噪声来实现一些特殊效果，比如：

  1. 地形生成

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  2. 云层效果

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  3. 烟雾效果

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  4. 水面模拟

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  5. 消融效果

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等等

常用的噪声算法

  1. Perlin Noise（柏林噪声） ：适合生成自然现象的纹理（比如云、火焰、地形）
  2. Simplex Noise（简单噪声） ：Perlin Noise 的优化版，更适合实时计算，适用于体积云、流体动画等
  3. Random Function（随机噪声/白噪音） ：计算简单，适合生成粒子效果或星空背景
  4. Fractal Noise（分形噪声） ：将多层PerlinNoise或SimplexNoise叠加，生成复杂效果，适用于高细节地形、云层、火焰等效果
  5. Worley Noise（沃利噪音） ：生成类似“细胞”的纹理，适用于模拟裂纹或有机表面

等等

如何在 Unity 中使用噪声

如果想要在 Unity 中使用这些噪声算法来处理逻辑，可以采用以下方式：

  1. 使用一些第三方的噪声库，利用别人写好的内容直接来计算
  2. 根据噪声算法原理自己实现计算逻辑
  3. 使用 Unity 自带的噪声算法API，比如 Mathf.PerlinNoise()​ （但是 Unity 提供的相关 API 非常少）
  4. 使用 Shader 逻辑流程图插件（Shader Graph 或 ASE）中提供的噪声节点
  5. 使用预生成的噪声纹理，通过材质或 Shader 对纹理进行采样

从性能角度考虑，由于使用噪声算法实时计算一定会增加开销，
因此噪声纹理是我们经常会使用的一种方式，它可以帮助我们减少实时计算，减少性能消耗

噪声纹理

噪声纹理（Noise Texture）是一种常用于计算机图形学中的纹理类型，常用于模拟自然现象如云层、地形、火焰、岩石表面等等。
**它本质上就是通过噪声算法生成的图像。**​它生成的核心原理是利用噪声函数计算每个纹理坐标的值，再将这些值映射为图像的像素值。

将噪声数据存储到图像中，直接采样拿来使用，而不是实时计算。相当于是在用内存换性能！
提前将噪声数据计算好存在图片中，使用时从内存中的图片中取出数据，直接使用！

噪声纹理的制作方法

制作噪声纹理有两种方法：

  • Photoshop生成噪声、渐变纹理
  • 柏林噪声纹理生成工具实现

噪声相关效果

  • 消融效果
  • 水波效果
  • 噪声雾效

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