Unity利用正态分布绘制噪点图

简介: Unity利用正态分布绘制噪点图

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前言


正态分布


正态分布(英语:normal distribution)又名高斯分布(英语:Gaussian distribution),是一个非常常见的连续概率分布。

这里就简单介绍一下:

image.png

噪点


什么是噪点(noise)?


我们通常看到的噪点,都是画面上成千上万的小斑点,这些噪点可能会降低细节或使画面中的暗部细节显得很“脏”。 这就是为什么在大多数情况下,噪音被认为是“不速之客”。

噪点同许多事物一样是一把“双刃剑”,合理运用反而可以产生一些良好的效果:


如表现出一种老胶卷的效果,营造恐怖气氛等


当然,也可以利用噪点完成一些效果,如:Unity Shader - Noise 噪点应用,实现类似流水的表面效果_Jave.Lin的博客-CSDN博客_shader 噪点

噪声函数介绍(Introduction To Noise Functions


详细参考:柏林噪声(Perlin Noise)(译)

实际操作


那么在Unity中我们应当从何下手呢?

把上面的公式转换成可执行代码:


/// <summary>
    /// 高斯分布概率模型
    /// </summary>
    /// <param name="_x">随机变量</param>
    /// <param name="_μ">位置参数</param>
    /// <param name="_σ">尺度参数</param>
    /// <returns></returns>
    private static float NormalDistribution(float _x, float _μ, float _σ)
    {
        float _inverseSqrt2PI = 1 / Mathf.Sqrt(2 * Mathf.PI);
        float _powOfE = -(Mathf.Pow((_x - _μ), 2) / (2 * _σ * _σ));
        float _result = (_inverseSqrt2PI / _σ) * Mathf.Exp(_powOfE);
        return _result;
    }

情景假设


假设我们要绘制一张大小为1024*1024,从中心向四周逐渐稀疏,并且颜色越来越淡的噪点图,代码如下:

/// <summary>
    /// 通过高斯分布公式绘制一张离散效果图
    /// </summary>
    /// <param name="_centerPoint">中心点坐标</param>
    /// <param name="_consi">图颜色的阿尔法值</param>
    /// <returns></returns>
    public Texture2D CreateTeture2D(Vector2 _centerPoint, float _consi)
    {
        Texture2D _newTex = new Texture2D(1024, 1024, TextureFormat.ARGB32, true);
        Color[] _colorBase = new Color[1024 * 1024];
        int _hwidth = (int)(1024 * _centerPoint.x);
        int _hheight = (int)(1024 * _centerPoint.y);
        float _per;
        int _index;
        for (int i = 0; i < 1024; i++)
        {
            for (int j = 0; j < 1024; j++)
            {
                _per = (Mathf.Sqrt((i - _hwidth) * (i - _hwidth) + (j - _hheight) * (j - _hheight))) / 512;
                float _tr = NormalDistribution(_per, 0, 1); //float _tr = NormalDistribution(0, 0, 1)=0.3989423f;也就是说中心点的概率为0.3989423f,即最大概率
                bool _drawing = Random.Range(0, 0.3989423f) < _tr ? true : false;
                if (_drawing)
                {
                    _index = i * 1024 + j;
                    _colorBase[_index] = new Color(1, 0, 0, _tr * _consi);
                }
                else
                {
                    _colorBase[i * 1024 + j] = new Color(0, 0, 0, 0);
                }
            }
        }
        _newTex.SetPixels(_colorBase);
        _newTex.Apply();
        _colorBase = null;
        System.GC.Collect();
        return _newTex;
    }

效果演示


当中心点坐标为(0.5,0.5),颜色阿尔法值为1时,效果如下:

image.png

当中心点坐标为(0.2,0.3)时,效果如下:

image.png

我们还可以将这句代码:

_colorBase[_index] = new Color(1, 0, 0, _tr * _consi );

更改为:

_colorBase[_index] = new Color(1, 0, 0, _tr * _consi * (1 - _per));

这样绘制的图,颜色从中心点渐变到边缘时,会完全透明,效果如下:

52b767cbb6254238997c2b5bf95dbdbc.png


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