プラズマ効果

プラズマ効果は、リアルタイムでアニメーション化されたコンピューターベースの視覚効果です。さまざまな方法で歪んだ色の変化のサイクルを使用して、液体のような有機的な動きの錯覚を生み出します。

プラズマ効果では、時間と空間にわたって色の値を操作します。多くの場合、グラデーション カラー パレットを使用して、ダイナミックでアニメーション化されたビジュアルを生成します。x 軸と y 軸にわたって複数の正弦波を組み合わせることで、滑らかで連続した外観を実現します。実装によっては、カラー パレットを使用して効果全体の色相をシフトし、流れるような鮮やかな動きを作成します。

この効果は、数式に基づいてピクセル値を生成することでプログラム的に実現できます。これは、視覚的に魅力的なアニメーションを作成するためのシェーダーやグラフィック効果でよく使われる手法です。^[1]

Plasma は、1988 年に Bret Mulvey によって作成され、CompuServeでリリースされたVGAグラフィック デモの名前です。このデモは、ダイヤモンド スクエア アルゴリズムを使用して2D パターンを生成し、256 色モードでハードウェア パレットを使用して色を循環させます。

Plasma は、特に 1990 年代初期に、デモ コーダーによってデモに採用され、そのエフェクトが頻繁に使用されました。このエフェクトは、ディスプレイ ハードウェア機能を使用して非常に効率的に実装できるため、特にAmigaでよく使用されました。また、正弦テーブルと疑似カラー パレットを使用することで、ソフトウェア レンダリングで Plasma を簡単に実装できるため、多くの初心者の PC デモ コーダーにとって、最初の真のデモ エフェクトにもなりました。

フラクタル ソフトウェアFractint には、「プラズマ」と呼ばれるアルゴリズムも組み込まれており、ソフトウェアのカラー サイクリング機能と組み合わせると、デモで使用される一般的なプラズマ効果に似た結果を得ることができます。ただし、技術的な基礎はまったく異なり、カラー サイクリング プラズマはデモ プラズマほど動的ではありません。

同様の効果は、ピクセル シェーダーを使用して最新のGPUに実装できます。

プラズマ効果を実装するための「ハッキング」アプローチは多数あるため、このアルゴリズムの概要では、効果の理論的根拠のみを説明します。十分に高速で見栄えの良いリアルタイム実装を実現するために (特に、この効果が 1990 年代に人気を博した当時、利用可能なハードウェアが限られていたため)、このアルゴリズムに対して「正しくない」近似値を使用することがよくありました。ただし、これは多くの場合、目立った視覚的差異なしに実行できます。

このアルゴリズムは 2 次元で提供されますが、任意の数の次元または任意の数のカラー チャネルに簡単に適用できます。

を 2 つの変数の多周波ノイズ関数 (たとえば、Perlin ノイズ関数) とします。ピクセルの各色成分を式 の線形関数とします。定数の値を増やすと、画像内の色のグラデーションの急峻さが増す傾向があります。 ${\displaystyle f(x,y)}$${\displaystyle c}$${\displaystyle (x,y)}$${\displaystyle \sin(f(x,y)*{\text{freq}}_{c})}$${\displaystyle {\text{freq}}_{c}}$

ダイヤモンド スクエア アルゴリズムは、オリジナルの Plasma デモで使用されたフラクタルであり、現在では Fractint で付けられた名前であるプラズマ フラクタルと呼ばれることがよくあります。

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