src/test/bench/noise.rs

   1 // Copyright 2014 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
   2 // file at the top-level directory of this distribution and at
   3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
   4 //
   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10
  11 // Multi-language Perlin noise benchmark.
  12 // See https://github.com/nsf/pnoise for timings and alternative implementations.
  13
  14 extern crate rand;
  15
  16 use std::f32::consts::PI;
  17 use rand::{Rng, StdRng};
  18
  19 struct Vec2 {
  20     x: f32,
  21     y: f32,
  22 }
  23
  24 fn lerp(a: f32, b: f32, v: f32) -> f32 { a * (1.0 - v) + b * v }
  25
  26 fn smooth(v: f32) -> f32 { v * v * (3.0 - 2.0 * v) }
  27
  28 fn random_gradient<R: Rng>(r: &mut R) -> Vec2 {
  29     let v = PI * 2.0 * r.gen();
  30     Vec2 { x: v.cos(), y: v.sin() }
  31 }
  32
  33 fn gradient(orig: Vec2, grad: Vec2, p: Vec2) -> f32 {
  34     (p.x - orig.x) * grad.x + (p.y - orig.y) * grad.y
  35 }
  36
  37 struct Noise2DContext {
  38     rgradients: [Vec2, ..256],
  39     permutations: [i32, ..256],
  40 }
  41
  42 impl Noise2DContext {
  43     fn new() -> Noise2DContext {
  44         let mut rng = StdRng::new().unwrap();
  45
  46         let mut rgradients = [Vec2 { x: 0.0, y: 0.0 }, ..256];
  47         for x in rgradients.mut_iter() {
  48             *x = random_gradient(&mut rng);
  49         }
  50
  51         let mut permutations = [0i32, ..256];
  52         for (i, x) in permutations.mut_iter().enumerate() {
  53             *x = i as i32;
  54         }
  55         rng.shuffle_mut(permutations);
  56
  57         Noise2DContext { rgradients: rgradients, permutations: permutations }
  58     }
  59
  60     fn get_gradient(&self, x: i32, y: i32) -> Vec2 {
  61         let idx = self.permutations[(x & 255) as uint] +
  62                     self.permutations[(y & 255) as uint];
  63         self.rgradients[(idx & 255) as uint]
  64     }
  65
  66     fn get_gradients(&self, x: f32, y: f32) -> ([Vec2, ..4], [Vec2, ..4]) {
  67         let x0f = x.floor();
  68         let y0f = y.floor();
  69         let x1f = x0f + 1.0;
  70         let y1f = y0f + 1.0;
  71
  72         let x0 = x0f as i32;
  73         let y0 = y0f as i32;
  74         let x1 = x0 + 1;
  75         let y1 = y0 + 1;
  76
  77         ([self.get_gradient(x0, y0), self.get_gradient(x1, y0),
  78           self.get_gradient(x0, y1), self.get_gradient(x1, y1)],
  79          [Vec2 { x: x0f, y: y0f }, Vec2 { x: x1f, y: y0f },
  80           Vec2 { x: x0f, y: y1f }, Vec2 { x: x1f, y: y1f }])
  81     }
  82
  83     fn get(&self, x: f32, y: f32) -> f32 {
  84         let p = Vec2 {x: x, y: y};
  85         let (gradients, origins) = self.get_gradients(x, y);
  86
  87         let v0 = gradient(origins[0], gradients[0], p);
  88         let v1 = gradient(origins[1], gradients[1], p);
  89         let v2 = gradient(origins[2], gradients[2], p);
  90         let v3 = gradient(origins[3], gradients[3], p);
  91
  92         let fx = smooth(x - origins[0].x);
  93         let vx0 = lerp(v0, v1, fx);
  94         let vx1 = lerp(v2, v3, fx);
  95         let fy = smooth(y - origins[0].y);
  96
  97         lerp(vx0, vx1, fy)
  98     }
  99 }
 100
 101 fn main() {
 102     let symbols = [' ', '░', '▒', '▓', '█', '█'];
 103     let mut pixels = [0f32, ..256*256];
 104     let n2d = Noise2DContext::new();
 105
 106     for _ in range(0, 100) {
 107         for y in range(0u, 256) {
 108             for x in range(0u, 256) {
 109                 let v = n2d.get(x as f32 * 0.1, y as f32 * 0.1);
 110                 pixels[y*256+x] = v * 0.5 + 0.5;
 111             }
 112         }
 113     }
 114
 115     for y in range(0u, 256) {
 116         for x in range(0u, 256) {
 117             let idx = (pixels[y*256+x] / 0.2) as uint;
 118             print!("{:c}", symbols[idx]);
 119         }
 120         print!("\n");
 121     }
 122 }