[유니티] 절차적 생성을 위한 동굴 생성 알고리즘

Cellular Automata란?

격자 구조로 쪼개진 세포(단위)들이 주변에 있는 세포에 따라 자신의 상태를 변화시키는 알고리즘이다.

생성 과정

1. 특정한 비율(ex 50%)로 맵을 벽으로 채운다.
2. 맵의 각 타일을 선택하여 주변 8칸 중 벽이 4칸을 초과할 경우 벽으로, 4칸 미만일 경우 길로 바꾼다.
3. 2번 과정을 정해진 수(ex 5회)만큼 반복한다.

1번 과정	2번 과정	3번 과정

소스 코드

using UnityEngine;
using UnityEngine.Tilemaps;

public class CaveGeneratorByCellularAutomata : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private int width;
    [SerializeField] private int height;

    [SerializeField] private string seed;
    [SerializeField] private bool useRandomSeed;

    [Range(0, 100)]
    [SerializeField] private int randomFillPercent;
    [SerializeField] private int smoothNum;

    private int[,] map;
    private const int ROAD = 0;
    private const int WALL = 1;

    [SerializeField] private Tilemap tilemap;
    [SerializeField] private Tile tile;
    [SerializeField] private Color[] colors;

    private void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0)) GenerateMap();
    }

    private void GenerateMap()
    {
        map = new int[width, height];
        MapRandomFill();

        for (int i = 0; i < smoothNum; i++) //반복이 많을수록 동굴의 경계면이 매끄러워진다.
            SmoothMap();
    }

    private void MapRandomFill() //맵을 비율에 따라 벽 혹은 빈 공간으로 랜덤하게 채우는 메소드
    {
        if (useRandomSeed) seed = Time.time.ToString(); //시드

        System.Random pseudoRandom = new System.Random(seed.GetHashCode()); //시드로 부터 의사 난수 생성

        for (int x = 0; x < width; x++) {
            for (int y = 0; y < height; y++) {
                if (x == 0 || x == width - 1 || y == 0 || y == height - 1) map[x, y] = WALL; //가장자리는 벽으로 채움
                else map[x, y] = (pseudoRandom.Next(0, 100) < randomFillPercent) ? WALL : ROAD; //비율에 따라 벽 혹은 빈 공간 생성
                OnDrawTile(x, y); //타일 생성
                SetTileColor(x, y); //타일 색상 설정
            }
        }
    }

    private void SmoothMap()
    {
        for (int x = 0; x < width; x++) {
            for (int y = 0; y < height; y++) {
                int neighbourWallTiles = GetSurroundingWallCount(x, y);
                if (neighbourWallTiles > 4) map[x, y] = WALL; //주변 칸 중 벽이 4칸을 초과할 경우 현재 타일을 벽으로 바꿈
                else if (neighbourWallTiles < 4) map[x, y] = ROAD; //주변 칸 중 벽이 4칸 미만일 경우 현재 타일을 빈 공간으로 바꿈
                SetTileColor(x, y); //타일 색상 변경
            }
        }
    }

    private int GetSurroundingWallCount(int gridX, int gridY)
    {
        int wallCount = 0;
        for (int neighbourX = gridX - 1; neighbourX <= gridX + 1; neighbourX++) { //현재 좌표를 기준으로 주변 8칸 검사
            for (int neighbourY = gridY - 1; neighbourY <= gridY + 1; neighbourY++) {
                if (neighbourX >= 0 && neighbourX < width && neighbourY >= 0 && neighbourY < height) { //맵 범위를 초과하지 않게 조건문으로 검사
                    if (neighbourX != gridX || neighbourY != gridY) wallCount += map[neighbourX, neighbourY]; //벽은 1이고 빈 공간은 0이므로 벽일 경우 wallCount 증가
                }
                else wallCount++; //주변 타일이 맵 범위를 벗어날 경우 wallCount 증가
            }
        }
        return wallCount;
    }

    private void SetTileColor(int x, int y)
    {
        Vector3Int pos = new Vector3Int(-width / 2 + x, -height / 2 + y, 0); //화면 중앙 정렬
        tilemap.SetTileFlags(pos, TileFlags.None); //타일 색상을 수정하기 위해 TileFlags를 None으로 설정
        switch (map[x, y])
        {
            case ROAD: tilemap.SetColor(pos, colors[0]); break;
            case WALL: tilemap.SetColor(pos, colors[1]); break;
        }
    }

    private void OnDrawTile(int x, int y)
    {
        Vector3Int pos = new Vector3Int(-width / 2 + x, -height / 2 + y, 0);
        tilemap.SetTile(pos, tile);
    }
}

참고한 사이트

https://learn.unity.com/project/procedural-cave-generation-tutorial