# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
-# Provides the noise generators `PerlinNoise` and `InterpolatedNoise`
-module noise
+# Noise generators `PerlinNoise` and `InterpolatedNoise`
+module noise is serialize
+
+import serialization
# 2D noise generator
abstract class Noise
# Seed to the random number generator `gradient_vector`
#
# By default, `seed` has a random value created with `Int::rand`.
- var seed: Int = 19559.rand is lazy, writable
+ var seed: Int = 19511359.rand is lazy, writable
end
# 2D Perlin noise generator using layered `InterpolatedNoise`
# ## Result at seed == 0
#
# ~~~raw
-# 7778887888899999888777666666666666666667777877776666666677777777788888
-# 7788877788899999998877776666666666666667777777766666666667777777778888
-# 77877777888999aa999888777777776666666667777777666666666666667777778888
-# 7777777888899aaaa99988877777776666666667777777666666666666667777778888
-# 7777777888899aaaa99998877777776666666667777777666666666666666777778888
-# 7777778888999aaaa99999887777777666666666777667666666666656667777788888
-# 7777778888899aaaa99999888877776666666666666666666666666555666777888888
-# 7777778888999aaaa99999888887777666666666666666666666666555666778888888
-# 6677778888999aaaa99999888887777666666677766666666666666555667778888888
-# 6677788889999aaa999998888877777766666677766667666666666656667788888888
-# 777788889999999a999998888777777766666677777777766666666666667788888888
-# 6677888899999999999988888777667776677777777777766666666666666788888888
-# 6677888999999999999988888776667777777777777777766666665566666788888888
-# 6777788999999999998888887766667777777777777777666666665566666788888889
-# 6777788999999999998888877766677777777777777777667666655566666788988999
-# 7777888999988999988888877766677777777777877777777665555666667788999999
-# 6778888899888889988888877766666777777777777776666665555666667888999999
-# 7788888899888888888888877666666777777777777766666665556666677888898999
-# 7788888899888888888888776666666777777777777666666666566666677888899999
-# 7788889998888888888877766666666777777777777666666666666666777888899999
-# 7888999988888888888777666666666777777777776666666666666667777788899988
-# 7888999988888887777776666666666777777777776666766666666677788888899988
-# 7788999998888877777776666666666777777777776667776666667778888888899988
-# 7788999988888777777776666666666777776677766777776677777788888889999988
-# 6788999988888777777766666666666677676677667777766677777888999999999998
-# 7788888888888777777776666666666666676677777776666777778889999999999998
-# 6778888888888777777766666566666666667777666776667777888999999999999999
-# 6778888888888777777766666566666666667776666776667778889999999999999999
-# 6778888888777777777666666566666666667776666777677788899999999999888999
-# 6777787777777777776666666666666666677777677777777888999999999998888899
+# 76666555444322234567789abbcbbaabbaa98777766665665566667888987655444444
+# 776665554443322234567789abbbbbbbbba98777766666665556666788998654444444
+# 777766544443322234566789abbbbbbbbaa99877777776665556666788888655444444
+# 777776444443322244556679abbbccbbbaa99877777776655556666688888655444444
+# 777766444444332244555678abbbccbbbaa99887787877655556666678888654444444
+# 8887654344443333444456789abcccbbaa999877888886555555666688777654444455
+# 8887654344443333444456789abbcdcbaa999887889887655555566677777654444456
+# 7876654434444444444456778abbcccaaa999888899888655555566677777654444556
+# 78765544344445544444567789bbccca99999888899988765555566666667654445566
+# 77765444344455554445567889bbccba99999998999988765555566555666654445667
+# 7765444334555665445556788abbbba988998999999988765555566545556554456677
+# 87654444334556655455567899bbbba998888899999887766555566544556555456777
+# 87655444334566665555567899bbbbba98888899988888776555566544556555556777
+# 97655544334566665555567899abbbba98888899988888776555655544456555667777
+# 97655544444566665556667899aaaaba98888999877777776555555444456666667777
+# 866555444456666666566789999aaaaa98889998877777766556544443456667777777
+# 976555445556776666666789aa99aaaa98889998876777666555544444456677887777
+# 9765554556667777776667899999aaaa98889988876676666555443444446678888888
+# 87655555666777788766678999899aaa99889988776666666554433344446789998888
+# 876555566777788888766889998899a999889987776666666543333334456899a99899
+# 766556677877889998877888888889a99998888777666666653222233345799aaa999a
+# 6665556777777899998878988888899999999887777656666543222233446899aa999a
+# 6655456777777899999888988888889999a988887776566666532222233457899a999a
+# 665555677777789999998998888878899aa9888887765666655322222234578899aa9a
+# 665555677777789999a98888888877899aa9888887766666655322222234467899aa9a
+# 65666677667778999aaa988878877789aaa9888887776676654322222344467889aa9a
+# 55566677767788899aaa987777777789aaa9888887776666654322222344567889aaa9
+# 5566767777788889aaaa987777777789aaaa988887777666555432122344556899aaa9
+# 5567777777788889aaaa977777777789aaaa99888777766555543212234555689aaaaa
+# 5667877777889989aaa9876677777889aaaa99888777765554443212334555689aaaaa
# ~~~
class PerlinNoise
super Noise
# Used to get seeds for layers from the previous layers or `seed`.
protected fun pseudo_random(value: Int): Int
do
- return value + 2935391 % 954847
+ return (value * 3537391).mask % 1291377
end
end
# ## Result at seed == 0
#
# ~~~raw
-# 8777766666666666777787777666666666667777888999aaaaaaaaa999888777766666
-# 88877776666666667777777766666666666667777889999aaaaaaa9999887777666666
-# 98887777776666667777777666666666666666777889999aaaaaaa9999887776666666
-# 998888777777766777777776666666666666667778889999aaaaa99998887776666666
-# a998888777777777777777666666666666666667778899999aaa999998877766666666
-# aa99888877777777777777666666655566666667778899999999999998877766666665
-# aa99988877777777777777666666555556666667778889999999999988877766666655
-# aaa9988887777777777777666665555555666667778889999999999988877766666555
-# baa9998887777777777776666665555555666666778889999999999988877666666555
-# baa9998887777777777776666665555555666666778889999999999988877666666555
-# baa9998887777777777776666655555555566666778889999999999988877666665555
-# baa9998887777777777776666665555555666666778889999999999988877666666555
-# baa9998887777777777776666665555555666666778889999999999988877666666555
-# aaa9988887777777777777666665555555666667778889999999999988877766666555
-# aa99988877777777777777666666555556666667778889999999999988877766666655
-# aa99888877777777777777666666655566666667778899999999999998877766666665
-# a998888777777777777777666666666666666667778899999aaa999998877766666666
-# 998888777777766777777776666666666666667778889999aaaaa99998887776666666
-# 98887777776666667777777666666666666666777889999aaaaaaa9999887776666666
-# 88877776666666667777777766666666666667777889999aaaaaaa9999887777666666
-# 8777766666666666777787777666666666667777888999aaaaaaaaa999888777766666
-# 777766666666666667777777777666677777778889999aaaaaaaaaa999887777666666
-# 7776666666666666667777777777777777778888999aaaaaaaaaaa9999887776666666
-# 777666666666666666777777777777777888889999aaaaaaaaaaaa9998887776666666
-# 7766666666666666666777777777778888889999aaaaaaaaaaaaa99998877766666666
-# 776666666555666666677777777888888899999aaaaaaaaaaaaaa99998877766666665
-# 7766666655555666666777777788888899999aaaaaaaaaaaaaaa999988877766666655
-# 776666655555556666677777788888999999aaaaaaaaaaaaaaaa999988877766666555
-# 7666666555555566666677778888899999aaaaaabbbbaaaaaaa9999888777666666555
-# 766666655555556666667778888899999aaaaaabbbbaaaaaaa99999888777666666555
+# 89abcddeeeeeeeddcba9877666555555555666778766555544444555566789abcddeee
+# 789abcddeeeeeeddccba887766655555555566677766555544444555566779abcddeee
+# 689abcddeeeeeeeddcba988776655555555555667666555554455555566778abccdeee
+# 678abccdeeeeeeeedccba988766655555555555666655555555555556666789abcddee
+# 5789abcddeeeeeeeddcba998776655544444555666655555555555556666789abcddee
+# 5689abcddeeeeeeeedccba98776655544444455566555555555555566666789abccdde
+# 4679abccdeeeffeeeddcba98776655444444445565555555555555666666789abbcddd
+# 4678abccdeeeffeeeedcba98876555444444444555555555566666666666689aabccdd
+# 46789abcdeeeeffeeedccb988765544443344445555566666666666666666789abccdd
+# 45789abcddeeeffeeeddcb987765544433334445555666666666666666666789abbccd
+# 45789abcddeeeeeeeeddcb987665444333333445556666666777777777766789aabccc
+# 45789abcddeeeeeeeeddca987655443333333445566666777777777777776789aabbcc
+# 45789abcddeeeeeeeedcca9876544333333333455666777777788877777767899aabbc
+# 46789abcddeeeeeeeddcba9876544333222333455667777888888888877767899aabbb
+# 46789abcdddeeeeedddcba87655433222223334566777888889998888877778899aabb
+# 5678aabcdddeeeedddccb987654332222222334566778889999999998887778899aaab
+# 5689abbcddddeedddccba9865443222222223345677889999aaaa99998877788999aaa
+# 6789abbcddddddddccbba8765432221111223345678899aaaaaaaaaa9988778889999a
+# 6789abccdddddddccbba9865433221111122344577899aabbbbbbbaaa9987788889999
+# 789abbccddddddccbba9876543211111111234567899aabbbccccbbbaa987788888899
+# 889abbccdddddccbba9886543211000001123456889abbcccccccccbba988888888888
+# 899abbcccddddcccbaa9875432211000011223457899abbcccccccccbba98888888888
+# 899abbccccddccccbba9876533211000001123456789aabccccddcccbbaa9998888888
+# 899abbccccccccccbbaa9765432111000011223456899abbcccdddcccbba9999988888
+# 899abbbcccccccccbbaa9865432211000011123456789abbccdddddcccbba999988888
+# 899aabbcccccccccbbaa9875433211100001122346789abbccddddddcccbaa99988888
+# 899aabbbcccccccbbbbaa876543211100001122345689aabccdddddddccbaaa9988887
+# 899aabbbbbbccbbbbbbaa876543221110001112335679aabccddddddddcbbaa9988877
+# 899aaabbbbbbbbbbbbbaa9765433211111111123356789abccddddddddccbaa9988777
+# 8999aaaabbbbbbbbbbaaa9765433221111111122356789abccdddeedddccbaa9988777
# ~~~
class InterpolatedNoise
super Noise
var ix1 = sx.lerp(n0, n1)
var val = sy.lerp(ix0, ix1)
- # Return value in [min...max] from val in [-0.5...0.5]
+ # Return value in [min...max] from val in [-1.0...1.0]
+ val /= 2.0
val += 0.5
return val.lerp(min, max)
end
- # Get the gradient vector at `x`, `y` on the axis `w`
+ # Get the component `w` of the gradient unit vector at `x`, `y`
+ #
+ # `w` at 0 targets the X axis, at 1 the Y axis.
#
- # Returns a value between 0.0 and 1.0.
+ # Returns a value between -1.0 and 1.0.
#
# Require: `w == 0 or w == 1`
protected fun gradient_vector(x, y, w: Int): Float
#
# These magic prime numbers were determined good enough by
# non-emperical experimentation. They may need to be changed/improved.
- var i = 17957*seed + 45127*x + 22613*y + 36919*w
- var mod = 19031
+ var seed = 817721 + self.seed
+ var i = seed * (x+seed) * 25111217 * (y+seed) * 72233613
+ var mod = 137121
+ var angle = (i.mask.abs%mod).to_f*2.0*pi/mod.to_f
+
+ # Debug code to evaluate the efficiency of the random angle generator
+ # The average of the produced angles should be at pi
+ #
+ #var sum = once new Container[Float](0.0)
+ #var count = once new Container[Float](0.0)
+ #sum.item += angle
+ #count.item += 1.0
+ #if count.item.to_i % 1000 == 0 then print "avg:{sum.item/count.item}/{count.item} i:{i} a:{angle} ({x}, {y}: {seed})"
- return (i%mod).to_f/mod.to_f
+ if w == 0 then return angle.cos
+ return angle.sin
end
private fun gradient_dot_product(ix, iy: Int, x, y: Float): Float
return dx*gradient_vector(ix, iy, 0) + dy*gradient_vector(ix, iy, 1)
end
end
+
+redef universal Int
+ # The value of the least-significant 30 bits of `self`
+ #
+ # This mask is used as compatibility with 32 bits architecture.
+ # The missing 2 bits are used to tag integers by the Nit system.
+ private fun mask: Int
+ do
+ return self & 0x3FFF_FFFF
+ end
+end
+
+redef universal Float
+ # Smoothened `self`, used by `ImprovedNoise`
+ private fun fade: Float do return self*self*self*(self*(self*6.0-15.0)+10.0)
+end
+
+# Direct translation of Ken Perlin's improved noise Java implementation
+#
+# This implementation differs from `PerlinNoise` on two main points.
+# This noise is calculated for a 3D point, vs 2D in `PerlinNoise`.
+# `PerlinNoise` is based off a customizable seed, while this noise has a static data source.
+class ImprovedNoise
+
+ # Permutations
+ private var p: Array[Int] = [151,160,137,91,90,15,
+ 131,13,201,95,96,53,194,233,7,225,140,36,103,30,69,142,8,99,37,240,21,10,23,
+ 190, 6,148,247,120,234,75,0,26,197,62,94,252,219,203,117,35,11,32,57,177,33,
+ 88,237,149,56,87,174,20,125,136,171,168, 68,175,74,165,71,134,139,48,27,166,
+ 77,146,158,231,83,111,229,122,60,211,133,230,220,105,92,41,55,46,245,40,244,
+ 102,143,54, 65,25,63,161, 1,216,80,73,209,76,132,187,208, 89,18,169,200,196,
+ 135,130,116,188,159,86,164,100,109,198,173,186, 3,64,52,217,226,250,124,123,
+ 5,202,38,147,118,126,255,82,85,212,207,206,59,227,47,16,58,17,182,189,28,42,
+ 223,183,170,213,119,248,152, 2,44,154,163, 70,221,153,101,155,167, 43,172,9,
+ 129,22,39,253, 19,98,108,110,79,113,224,232,178,185, 112,104,218,246,97,228,
+ 251,34,242,193,238,210,144,12,191,179,162,241, 81,51,145,235,249,14,239,107,
+ 49,192,214, 31,181,199,106,157,184, 84,204,176,115,121,50,45,127, 4,150,254,
+ 138,236,205,93,222,114,67,29,24,72,243,141,128,195,78,66,215,61,156,180] * 2
+
+ # Noise value in [-1..1] at 3D coordinates `x, y, z`
+ fun noise(x, y, z: Float): Float
+ do
+ var xx = x.floor.to_i & 255
+ var yy = y.floor.to_i & 255
+ var zz = z.floor.to_i & 255
+
+ x -= x.floor
+ y -= y.floor
+ z -= z.floor
+
+ var u = x.fade
+ var v = y.fade
+ var w = z.fade
+
+ var a = p[xx ] + yy
+ var aa = p[a ] + zz
+ var ab = p[a+1 ] + zz
+ var b = p[xx+1] + yy
+ var ba = p[b ] + zz
+ var bb = p[b+1 ] + zz
+
+ return w.lerp(v.lerp(u.lerp(grad(p[aa ], x, y, z ),
+ grad(p[ba ], x-1.0, y, z )),
+ u.lerp(grad(p[ab ], x, y-1.0, z ),
+ grad(p[bb ], x-1.0, y-1.0, z ))),
+ v.lerp(u.lerp(grad(p[aa+1], x, y, z-1.0),
+ grad(p[ba+1], x-1.0, y, z-1.0)),
+ u.lerp(grad(p[ab+1], x, y-1.0, z-1.0),
+ grad(p[bb+1], x-1.0, y-1.0, z-1.0))))
+ end
+
+ # Value at a corner of the grid
+ private fun grad(hash: Int, x, y, z: Float): Float
+ do
+ var h = hash & 15
+ var u = if h < 8 then x else y
+ var v = if h < 4 then y else if h == 12 or h == 14 then x else z
+ return (if h.is_even then u else -u) + (if h & 2 == 0 then v else -v)
+ end
+end
nitlanguage / nit.git / blobdiff