Автоматы падающего песка
Автомат падающего песка это клеточный автомат, симулирующий перемещение песчинок и создание куч песка под действием гравитации.
Правила просты:
- Если ячейка под песчинкой пуста, то песчинка движется в пустую ячейку (см. (a)).
- Если ячейка под песчинкой заполнена, но свободна ячейка внизу слева или внизу справа, то песчинка движется туда (см. (b)). Если свободны обе, то одна из них выбирается случайным образом.
- В остальных случаях песчинка не движется.
Если вы хотите узнать об автоматах падающего песка подробнее, то изучите эту статью.
С помощью этих простых правил можно получить вот такие анимации:
Генерирование анимаций смерти
Теперь давайте посмотрим, как можно использовать автоматы падающего песка для создания анимаций смерти монстров.
Принцип заключается в том, чтобы считать непрозрачные пиксели изображения песчинками и заставить их падать, создавая кучу песка из трупа монстра. Единственное отличие от представленных выше правил заключается в том, что каждая песчинка теперь имеет цвет. Вот что мы получим:
Мне кажется, что такой результат не особо красив по двум причинам: куча слишком высока и всё падает с одинаковой скоростью.
Чтобы решить проблему высоты, я использовал трёхмерный клеточный автомат. Я применил несколько слоёв простого двухмерного клеточного автомата. В исходном состоянии изображение находится в среднем слое, после которого песчинки могут двигаться не только в нижнюю левую или нижнюю правую ячейки, но и в нижние ячейки предыдущего и следующего слоя:
Чтобы получить изображение из 3D-состояния клеточного автомата, я проецирую состояние в 2D, беря для каждой пары координат (i, j) первую непрозрачную ячейку, где переменная k выполняет итеративный обход слоёв. Вот результат для трёх слоёв:
Чтобы улучшить ситуацию со скоростью, я рандомизирую количество строк, на которое падает песчинка за один шаг в интервале от 1 до
. На практике я использую 
или 
. Вот результат:
При этом во время расщепления монстра при падении создаются дырки.
Далее я пропускаю некоторые кадры, чтобы анимации состояли ровно из 6 кадров. Вот готовый результат:
В среднем песчинки падают с постоянной скоростью, однако гравитация должна их ускорять. При желании для симуляции ускорения можно пропускать больше кадров в конце анимации.
Полный скрипт выложен на GitHub.
Удобно то, что если вам не понравился результат, то можно запустить скрипт заново с другим seed, и получить новую анимацию. Вот несколько примеров анимации для летучей мыши:
