src/noise.cpp

   1 /*
   2 Minetest-c55
   3 Copyright (C) 2010-2011 celeron55, Perttu Ahola <celeron55@gmail.com>
   4
   5 This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8 (at your option) any later version.
   9
  10 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License along
  16 with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  17 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  18 */
  19
  20 #include <math.h>
  21 #include "noise.h"
  22 #include <iostream>
  23
  24 #define NOISE_MAGIC_X 1619
  25 #define NOISE_MAGIC_Y 31337
  26 #define NOISE_MAGIC_SEED 1013
  27
  28 double cos_lookup[16] = {
  29         1.0,0.9238,0.7071,0.3826,0,-0.3826,-0.7071,-0.9238,
  30         1.0,-0.9238,-0.7071,-0.3826,0,0.3826,0.7071,0.9238
  31 };
  32
  33 double dotProduct(double vx, double vy, double wx, double wy){
  34     return vx*wx+vy*wy;
  35 }
  36
  37 double easeCurve(double t){
  38     return 6*pow(t,5)-15*pow(t,4)+10*pow(t,3);
  39 }
  40
  41 double linearInterpolation(double x0, double x1, double t){
  42     return x0+(x1-x0)*t;
  43 }
  44
  45 double biLinearInterpolation(double x0y0, double x1y0, double x0y1, double x1y1, double x, double y){
  46     double tx = easeCurve(x);
  47     double ty = easeCurve(y);
  48     double u = linearInterpolation(x0y0,x1y0,tx);
  49     double v = linearInterpolation(x0y1,x1y1,tx);
  50     return linearInterpolation(u,v,ty);
  51 }
  52
  53 double noise2d(int x, int y, int seed)
  54 {
  55         int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y
  56                         + NOISE_MAGIC_SEED * seed) & 0x7fffffff;
  57         n = (n>>13)^n;
  58         n = (n * (n*n*60493+19990303) + 1376312589) & 0x7fffffff;
  59         return 1.0 - (double)n/1073741824;
  60 }
  61
  62 double noise2d_gradient(double x, double y, int seed)
  63 {
  64         int x0 = (x > 0.0 ? (int)x : (int)x - 1);
  65         int y0 = (y > 0.0 ? (int)y : (int)y - 1);
  66         double xl = x - (double)x0;
  67         double yl = y - (double)y0;
  68         int n00 = (int)((noise2d(x0, y0, seed)+1)*8);
  69         int n10 = (int)((noise2d(x0+1, y0, seed)+1)*8);
  70         int n01 = (int)((noise2d(x0, y0+1, seed)+1)*8);
  71         int n11 = (int)((noise2d(x0+1, y0+1, seed)+1)*8);
  72         /* In this format, these fail to work on MSVC8 if n00 < 4
  73         double s = dotProduct(cos_lookup[n00], cos_lookup[(n00-4)%16], xl, yl);
  74         double u = dotProduct(-cos_lookup[n10], cos_lookup[(n10-4)%16], 1.-xl, yl);
  75         double v = dotProduct(cos_lookup[n01], -cos_lookup[(n01-4)%16], xl, 1.-yl);
  76         double w = dotProduct(-cos_lookup[n11], -cos_lookup[(n11-4)%16], 1.-xl, 1.-yl);*/
  77         double s = dotProduct(cos_lookup[n00], cos_lookup[(n00+12)%16], xl, yl);
  78         double u = dotProduct(-cos_lookup[n10], cos_lookup[(n10+12)%16], 1.-xl, yl);
  79         double v = dotProduct(cos_lookup[n01], -cos_lookup[(n01+12)%16], xl, 1.-yl);
  80         double w = dotProduct(-cos_lookup[n11], -cos_lookup[(n11+12)%16], 1.-xl, 1.-yl);
  81         /*std::cout<<"x="<<x<<" y="<<y<<" x0="<<x0<<" y0="<<y0<<" xl="<<xl<<" yl="<<yl<<" n00="<<n00<<" n10="<<n01<<" s="<<s<<std::endl;
  82         std::cout<<"cos_lookup[n00]="<<(cos_lookup[n00])<<" cos_lookup[(n00-4)%16]="<<(cos_lookup[(n00-4)%16])<<std::endl;*/
  83         return biLinearInterpolation(s,u,v,w,xl,yl);
  84 }
  85
  86 double noise2d_perlin(double x, double y, int seed,
  87                 int octaves, double persistence)
  88 {
  89         double a = 0;
  90         double f = 1.0;
  91         double g = 1.0;
  92         for(int i=0; i<octaves; i++)
  93         {
  94                 a += g * noise2d_gradient(x*f, y*f, seed+i);
  95                 f *= 2.0;
  96                 g *= persistence;
  97         }
  98         return a;
  99 }
 100