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Unityで炎をShaderのHLSL言語での作成方法をChatGTPに聞いてみた<その1>

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Unityで炎をShaderのHLSL言語での作成方法をChatGTPに聞いてみました。

"あなたは、優秀なUnityエンジニアです。
炎のエフェクトを、Shaderだけで、作っていただきたいです。
作り方をご教授お願いしたいのと、どのように炎がみえるか、画像を提供してください"

以下が、ChatGTPの回答です。

承知しました！ここではUnityのURP（Universal Render Pipeline）環境で、Shader（HLSL）だけで炎のエフェクトを作る方法をご紹介します。以下の要素を組み合わせることで、リアルタイムで揺らぐ炎のようなビジュアルを表現できます。

🔥 炎のShaderの概要
使用技術：

  • HLSL（カスタムShader）
  • ノイズ関数（Flow Noise）
  • 頂点のゆらぎ（頂点シェーダー）
  • アルファによるフェードアウト

✅ ステップ1：Shaderファイル（URP Litベース）
以下のコードは、URP Lit Shaderをベースにしたカスタムシェーダーで、炎のように揺らぐテクスチャとシルエットを作ります。

🔧 Shaderコード（簡易版）

{
    Properties
    {
        _BaseColor ("Base Color", Color) = (1,0.5,0.1,1)
        _NoiseTex ("Noise Texture", 2D) = "white" {}
        _Speed ("Noise Speed", Float) = 1.0
        _Distortion ("Distortion Strength", Float) = 0.1
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Transparent" "Queue"="Transparent" }
        LOD 200
        Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
        Cull Off
        ZWrite Off

        Pass
        {
            HLSLPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

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

            sampler2D _NoiseTex;
            float4 _NoiseTex_ST;
            float _Speed;
            float _Distortion;
            float4 _BaseColor;

            float _TimeY;

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                float3 worldPos = v.vertex.xyz;

                // 頂点の縦方向に揺らぎを追加
                float noise = tex2Dlod(_NoiseTex, float4(v.uv + float2(0, _TimeY * _Speed), 0, 0)).r;
                worldPos.x += (noise - 0.5) * _Distortion;

                o.vertex = TransformObjectToHClip(float4(worldPos, 1.0));
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _NoiseTex);
                return o;
            }

            half4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                float noise = tex2D(_NoiseTex, i.uv + float2(0, _TimeY * _Speed)).r;
                float alpha = saturate(noise * 2.0 - 0.3); // 簡易マスク

                return half4(_BaseColor.rgb, alpha);
            }
            ENDHLSL
        }
    }
}

生成条件：

  • 炎の色：オレンジ〜赤
  • 背景：暗い（夜空っぽい）
  • Shaderだけで表現されたファイアマテリアル
  • ゆらゆらと揺らぐような形状

🖼️ 画像でのイメージ

shaderをのせるgameObjectについて、ChatGTPに聞いてみました。
"Shaderだけで表現されたファイアマテリアルをアタッチするGameObjectの詳細を教えていただけますか"

以下が、ChatGTPの回答です。

Shaderだけで表現された炎のマテリアルをUnity上で活用するには、それをアタッチするGameObjectの設定が重要です。以下に、炎エフェクト用のGameObject構成と設定手順を詳しく説明します。

🔧 GameObjectの構成と設定
✅ GameObjectの種類：
Plane（またはQuad）メッシュ を使用するのが一般的です。

理由：
Shaderで描いた擬似炎は2Dテクスチャ＋ゆらぎアニメで表現されるため、ポリゴン数の少ない簡易メッシュで十分。

Shaderで揺らぎや透過を操作するので、3Dモデルは不要です。

🔨 設定手順（Unity上）

  1. 🔲 GameObjectの作成
    GameObject > 3D Object > Quad を作成します（GameObject名: FlameQuad）。
    または、Planeでも可（ただし頂点数が多いので注意）。
  2. 🧯 マテリアルの作成と設定
    上記Shader「Custom/FireEffect」を使ったマテリアルを作成します。
    Assets > Create > Material → 名前例：FireMat
    Shaderに「Custom/FireEffect」を指定
    _BaseColor：オレンジ（例：(1, 0.5, 0.1, 1)）
    _NoiseTex：FlowノイズやSimplexノイズのテクスチャを割り当てる
    _Speed：1〜2くらいで炎の揺れ速度を調整
    _Distortion：0.05〜0.2で揺らぎの強さを調整
  3. 🖼️ マテリアルをQuadにアタッチ
    FlameQuad に FireMat をドラッグして適用。
  4. 🌀 Billboard化（任意）
    炎が常にカメラの方を向くようにするには、以下のスクリプトをアタッチ：
using UnityEngine;
public class Billboard : MonoBehaviour
{
    void Update()
    {
        transform.forward = Camera.main.transform.forward;
    }
}

ノイズテクスチャ画像の生成のお願いと、ノイズテクスチャ画像は、HLSLのみで作れるか、ChatGTPに聞いてみました。

✅ ① ノイズテクスチャ画像の生成（Flow Noise）
🔧 条件
炎に適した縦方向に流れるノイズ

白黒グラデーション

512×512ピクセル（Shaderに使いやすいサイズ）

HLSLのみでノイズテクスチャのような表現は可能です。
ただし、以下の点を押さえておく必要があります：

✅ 結論：
🔸 HLSLだけで「動的ノイズ」を生成することは可能
→ GPU上でリアルタイムにノイズを計算して、ノイズテクスチャの代わりに使えます。

🔧 方法：代表的な手法

  1. Perlin Noise / Simplex Noise（CPU由来アルゴリズムのGPU実装）
    高精度かつ柔らかなノイズ
    シェーダーでの実装は少し複雑
    例：Ashima's GLSL noise はHLSLに移植可能

  2. Value Noise（擬似乱数補間）
    よりシンプルに構築可能
    フローっぽさを出すにはカスタム補間が必要

  3. Flow Noise（炎向けの方向性ノイズ）
    通常のノイズを「時間とUV」で変調させる
    HLSLでリアルタイム生成可能

🧪 シンプルな例（疑似 Value Noise）

float hash(float2 p)
{
    return frac(sin(dot(p, float2(127.1, 311.7))) * 43758.5453);
}

float noise(float2 p)
{
    float2 i = floor(p);
    float2 f = frac(p);

    float a = hash(i);
    float b = hash(i + float2(1.0, 0.0));
    float c = hash(i + float2(0.0, 1.0));
    float d = hash(i + float2(1.0, 1.0));

    float2 u = f * f * (3.0 - 2.0 * f); // smoothstep

    return lerp(lerp(a, b, u.x), lerp(c, d, u.y));
}

この関数を使えば、noise(float2 uv + time) のように呼び出して動的ノイズが生成できます。

🎨 HLSLノイズ生成のメリット・デメリット
✅ メリット テクスチャ不要・柔軟なアニメ表現 |
❌ デメリット パフォーマンスコスト（特にモバイル）・精度調整が難しい

🔚 まとめ
方法 テクスチャ必要 メリット 備考
ノイズテクスチャ 必要 高速・ビジュアルコントロール容易 炎表現に多用
HLSL生成 不要 柔軟・Procedural生成 計算負荷がやや高い

以上から、ノイズ用のテクスチャを用意した方法で、上記のChatGTPのアドバイスに沿って、炎、制作したのですが、以下ような表示になりました。

あきらかに、おかしいので、ChatGTPに聞きながら、修正していきます。

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