# UnityのShaderLabを使ったノイズ表現のシェーダー作成入門

## 目次
1. はじめに
2. ShaderLabの基礎知識
   1. シェーダーとは
   2. ShaderLabの基本構造
3. ノイズの種類と生成方法
   1. パーリンノイズ
   2. シンプルノイズ
   3. フラクタルノイズ
4. ノイズシェーダーの実装
   1. パーリンノイズの実装
   2. シンプルノイズの実装
   3. フラクタルノイズの実装
5. 応用: ノイズを使ったエフェクト
   1. 水面の波紋
   2. 雲の生成
   3. 炎のアニメーション
6. まとめ

## 1. はじめに
Unityにおいて、シェーダーを使ってノイズを生成し、その結果を様々なビジュアルエフェクトに応用することは多くの環境で実施されています。ノイズ生成技術はリッチな表現を可能にし、シーンをよりダイナミックにすることができます。本記事では、ShaderLabを用いたノイズ表現の基本を学び、その活用方法を探っていきます。

## 2. ShaderLabの基礎知識

### 2-1. シェーダーとは
シェーダーとは、GPU上で動作し、オブジェクトの表面に対するライティングや色の計算を行うプログラムのことです。Unityでは、主にShaderLabという言語を用いてシェーダーを記述します。

### 2-2. ShaderLabの基本構造
ShaderLabは、以下のようにサブシェーダーのセットとして構築されます。この構造にはプロパティ、パス、Cg/HLSLコードブロックが含まれています。

![img](/mosaic-code.jpg)

## 3. ノイズの種類と生成方法

### 3-1. パーリンノイズ
パーリンノイズは、スムーズで自然な変化を持つノイズで、サーフェスの粗さや風景の生成に適しています。

### 3-2. シンプルノイズ
シンプルノイズは、計算が軽く扱いやすいノイズで、小さな変化や揺らぎを表現するのに使われます。

### 3-3. フラクタルノイズ
フラクタルノイズは、複数のスケールでノイズを重ね合わせたもので、多層的な変化が可能です。

## 4. ノイズシェーダーの実装

### 4-1. パーリンノイズの実装
以下にパーリンノイズの簡易実装を示します。ノイズ関数をCgプログラミングで記述し、UV座標を基にノイズを生成します。

![img](/mosaic-code.jpg)

### 4-2. シンプルノイズの実装
シンプルノイズの実装も可能で、その特性を活かして、軽量なエフェクトを作成することが可能です。

### 4-3. フラクタルノイズの実装
フラクタルノイズは複数のノイズを積層することで、複雑な変動を生み出すことができます。詳細なコードは数学的な知識を要するため、サードパーティーのライブラリを利用することもあります。

## 5. 応用: ノイズを使ったエフェクト

### 5-1. 水面の波紋
ノイズを用いて、水面の波紋を表現するシェーダーを作成します。この実装では、時間変数を使用して動的に波紋を拡散させます。

### 5-2. 雲の生成
ノイズは雲のような自然な模様を生成するためにも使われます。これには、ノイズをアルファ値として使用し、透過的な雲を画面上に描画します。

### 5-3. 炎のアニメーション
炎のエフェクトは、フラクタルノイズの動的変化を基にして表現することができます。このアプローチでは、ノイズを時間に基づいてアニメーションさせます。

## 6. まとめ
UnityのShaderLabを使って、ノイズを生成することで、様々なビジュアルエフェクトを表現することができます。ノイズの基本理解から、異なる種類のノイズを用いた表現方法、さらに実際のシーンに応用したエフェクトの実装までを紹介しました。これを基に、各々のプロジェクトでユニークなビジュアルを構築してみてください。 [cv:issue_marketplace_engineer]

# UnityのShaderLabを使ったノイズ表現のシェーダー作成入門

## 目次
1. はじめに
2. ShaderLabの基礎知識
   1. シェーダーとは
   2. ShaderLabの基本構造
3. ノイズの種類と生成方法
   1. パーリンノイズ
   2. シンプルノイズ
   3. フラクタルノイズ
4. ノイズシェーダーの実装
   1. パーリンノイズの実装
   2. シンプルノイズの実装
   3. フラクタルノイズの実装
5. 応用: ノイズを使ったエフェクト
   1. 水面の波紋
   2. 雲の生成
   3. 炎のアニメーション
6. まとめ

## 1. はじめに
Unityにおいて、シェーダーを使ってノイズを生成し、その結果を様々なビジュアルエフェクトに応用することは多くの環境で実施されています。ノイズ生成技術はリッチな表現を可能にし、シーンをよりダイナミックにすることができます。本記事では、ShaderLabを用いたノイズ表現の基本を学び、その活用方法を探っていきます。

## 2. ShaderLabの基礎知識

### 2-1. シェーダーとは
シェーダーとは、GPU上で動作し、オブジェクトの表面に対するライティングや色の計算を行うプログラムのことです。Unityでは、主にShaderLabという言語を用いてシェーダーを記述します。

### 2-2. ShaderLabの基本構造
ShaderLabは、以下のようにサブシェーダーのセットとして構築されます。この構造にはプロパティ、パス、Cg/HLSLコードブロックが含まれています。

```glsl
Shader "Custom/NoiseShader"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct appdata_t
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 texcoord : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 pos : SV_POSITION;
            };

            v2f vert(appdata_t v)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.uv = v.texcoord;
                return o;
            }

            sampler2D _MainTex;

            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
            {
                // ノイズ生成部分はここに実装されます
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}
```

## 3. ノイズの種類と生成方法

### 3-1. パーリンノイズ
パーリンノイズは、スムーズで自然な変化を持つノイズで、サーフェスの粗さや風景の生成に適しています。

### 3-2. シンプルノイズ
シンプルノイズは、計算が軽く扱いやすいノイズで、小さな変化や揺らぎを表現するのに使われます。

### 3-3. フラクタルノイズ
フラクタルノイズは、複数のスケールでノイズを重ね合わせたもので、多層的な変化が可能です。

## 4. ノイズシェーダーの実装

### 4-1. パーリンノイズの実装
以下にパーリンノイズの簡易実装を示します。ノイズ関数をCgプログラミングで記述し、UV座標を基にノイズを生成します。

```glsl
fixed perlinNoise2D(float2 pos)
{
    // パーリンノイズ生成ロジック
    return noiseValue;
}

fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
    fixed noise = perlinNoise2D(i.uv);
    fixed4 col = fixed4(noise, noise, noise, 1.0); // ノイズの値でグレースケールの色を生成
    return col;
}
```

### 4-2. シンプルノイズの実装
シンプルノイズの実装も可能で、その特性を活かして、軽量なエフェクトを作成することが可能です。

### 4-3. フラクタルノイズの実装
フラクタルノイズは複数のノイズを積層することで、複雑な変動を生み出すことができます。詳細なコードは数学的な知識を要するため、サードパーティーのライブラリを利用することもあります。

## 5. 応用: ノイズを使ったエフェクト

### 5-1. 水面の波紋
ノイズを用いて、水面の波紋を表現するシェーダーを作成します。この実装では、時間変数を使用して動的に波紋を拡散させます。

### 5-2. 雲の生成
ノイズは雲のような自然な模様を生成するためにも使われます。これには、ノイズをアルファ値として使用し、透過的な雲を画面上に描画します。

### 5-3. 炎のアニメーション
炎のエフェクトは、フラクタルノイズの動的変化を基にして表現することができます。このアプローチでは、ノイズを時間に基づいてアニメーションさせます。

## 6. まとめ
UnityのShaderLabを使って、ノイズを生成することで、様々なビジュアルエフェクトを表現することができます。ノイズの基本理解から、異なる種類のノイズを用いた表現方法、さらに実際のシーンに応用したエフェクトの実装までを紹介しました。これを基に、各々のプロジェクトでユニークなビジュアルを構築してみてください。 

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