Procedural Generation in Unity

Summary

在过去几个月里，我们深入探索了程序化内容生成（PCG），并尝试了不同的技术来为我们的项目生成内容。我们将分享在使用 Unity 创建程序化内容过程中学到的经验。程序化生成通过设置规则或算法来自动生成内容，而不是依赖于随机性。通过调整规则和输入，我们能够生成不同的结果。视频介绍了多种程序化生成的技术，如基于语法的生成、L-系统、波函数崩塌等，并展示了如何在游戏中创建随机且可重复的内容。

Takeaways

• 😀 过程生成（PCG）不是随机的，而是基于规则和算法生成内容，虽然结果看起来不可预测，但其实是可控和确定的。
• 😀 过程生成的关键在于我们能控制规则，并根据这些规则生成特定的内容，而不仅仅是随机生成。
• 😀 随机数生成函数使用‘种子’值来确保输出的可重复性，即使是看似随机的输出，实际上也是由算法和种子决定的。
• 😀 通过简单的例子（如斐波那契数列），可以展示过程生成的基本原理，这些原理适用于更复杂的内容生成。
• 😀 Unity的粒子系统是过程生成的一个典型例子，用户可以通过调整模块的规则来实现不同的效果。
• 😀 过程生成可以利用伪随机性，种子值在生成过程中扮演重要角色，保证了每次运行结果的一致性。
• 😀 过程生成在游戏开发中被广泛应用，例如生成独特的世界或环境，但其核心分为生成数据和渲染内容两个部分。
• 😀 在选择过程生成算法时，没有固定的最佳方法，必须根据项目的具体需求和经验来选择合适的技术。
• 😀 常见的过程生成技术包括语法生成、L系统、波函数塌缩、细胞自动机和噪声函数等，每种技术有不同的应用场景。
• 😀 通过参数化方法，可以根据输入的房间大小自动生成地下城房间的墙体布局，并可通过模块化和算法调整墙体的结构。
• 😀 在渲染房间时，可以使用‘DrawMeshInstanced’API，并通过随机化选择不同模块、物体等，结合规则生成独特的内容，确保生成过程的可重复性和多样性。

Q & A

什么是程序化内容生成(PCG)？

程序化内容生成(PCG)是一种基于一组规则或算法来自动生成数据或内容的技术。与完全随机生成不同，程序化生成是可控的，可以通过调整规则来生成特定类型的内容，确保结果是确定性的。

程序化生成和随机生成有什么区别？

程序化生成与随机生成的区别在于，程序化生成虽然结果可能看起来随机，但实际上是通过一组规则和种子值来控制生成过程，确保每次生成的结果可以重复。而随机生成完全依赖随机性，没有可控的规则。

什么是种子（Seed）在程序化生成中的作用？

种子是程序化生成中的一个关键输入，它决定了随机序列的起始点。通过设置相同的种子，可以确保每次生成的结果相同，从而使程序化生成的内容在不同时间或场景中保持一致性。

程序化生成是否完全依赖随机性？

不完全依赖。虽然程序化生成过程中常常使用随机或伪随机数，但其核心是通过算法和规则来生成内容，确保最终结果是可控的，具有一定的确定性。

程序化生成有哪些常见的技术？

常见的程序化生成技术包括：基于语法的PCG（用于生成建筑物或城市）、L-Systems（用于生成植物或树木）、波函数崩溃（Wave Function Collapse）、元胞自动机（Cellular Automata）、噪声函数（Noise functions）、二分空间分割（Binary Space Partitioning）等。

如何在Unity中使用程序化生成创建地牢房间？

可以通过定义一组参数（如房间大小）并使用参数化方法来生成地牢房间。房间的墙壁通过多个模块（小的网格部分）来构建，根据房间尺寸计算模块数量并动态调整大小。使用Unity的`DrawMeshInstanced` API可以渲染这些墙壁。

如何在程序化生成中使用随机性？

在程序化生成中，随机性可以通过种子来控制。通过随机选择模块或物体来增加变化性，但每次使用相同的种子都会得到相同的输出序列，确保结果的可重复性。

如何在程序化生成中添加物体和道具？

通过创建一个网格系统并为每个单元格分配标签来跟踪位置。根据区域（如内侧、外侧、北、南等），执行概率检查来决定是否放置物体。每个物体有不同的放置概率和大小，放置后更新可用单元格列表。

程序化生成的结果是否总是相同的？

不一定。虽然使用相同的种子会得到相同的结果，但可以通过改变输入参数或使用不同的规则来改变生成的内容。程序化生成的灵活性使得每次生成的结果都可能不同，尽管遵循相同的基本规则。

程序化生成适用于哪些类型的游戏或项目？

程序化生成非常适用于需要大量内容生成的游戏或项目，比如开放世界游戏、地牢生成、地图生成、植物或树木生成等。它能为玩家提供独特的体验，同时降低开发的工作量。