]> git.lizzy.rs Git - dragonfireclient.git/blobdiff - src/noise.cpp
fix integer overflow in mapgen (#11641)
[dragonfireclient.git] / src / noise.cpp
index 5cb4be29a1d7ce862f800b33a9bed7366696d01c..d98d4dafb01186efc558c8e517f42be8e8b35da2 100644 (file)
 /*
-Minetest-c55
-Copyright (C) 2010-2011 celeron55, Perttu Ahola <celeron55@gmail.com>
-
-This program is free software; you can redistribute it and/or modify
-it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
-the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
-(at your option) any later version.
-
-This program is distributed in the hope that it will be useful,
-but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
-GNU Lesser General Public License for more details.
-
-You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License along
-with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
-51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
-*/
+ * Minetest
+ * Copyright (C) 2010-2014 celeron55, Perttu Ahola <celeron55@gmail.com>
+ * Copyright (C) 2010-2014 kwolekr, Ryan Kwolek <kwolekr@minetest.net>
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification, are
+ * permitted provided that the following conditions are met:
+ *  1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of
+ *     conditions and the following disclaimer.
+ *  2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this list
+ *     of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials
+ *     provided with the distribution.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
+ * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR
+ * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
+ * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
+ * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON
+ * ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
+ * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
+ * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+ */
 
-#include <math.h>
+#include <cmath>
 #include "noise.h"
 #include <iostream>
+#include <cstring> // memset
 #include "debug.h"
 #include "util/numeric.h"
+#include "util/string.h"
+#include "exceptions.h"
 
 #define NOISE_MAGIC_X    1619
 #define NOISE_MAGIC_Y    31337
 #define NOISE_MAGIC_Z    52591
-#define NOISE_MAGIC_SEED 1013
+// Unsigned magic seed prevents undefined behavior.
+#define NOISE_MAGIC_SEED 1013U
 
-float cos_lookup[16] = {
-       1.0,  0.9238,  0.7071,  0.3826, 0, -0.3826, -0.7071, -0.9238,
-       1.0, -0.9238, -0.7071, -0.3826, 0,  0.3826,  0.7071,  0.9238
-};
+typedef float (*Interp2dFxn)(
+               float v00, float v10, float v01, float v11,
+               float x, float y);
 
+typedef float (*Interp3dFxn)(
+               float v000, float v100, float v010, float v110,
+               float v001, float v101, float v011, float v111,
+               float x, float y, float z);
+
+FlagDesc flagdesc_noiseparams[] = {
+       {"defaults",    NOISE_FLAG_DEFAULTS},
+       {"eased",       NOISE_FLAG_EASED},
+       {"absvalue",    NOISE_FLAG_ABSVALUE},
+       {"pointbuffer", NOISE_FLAG_POINTBUFFER},
+       {"simplex",     NOISE_FLAG_SIMPLEX},
+       {NULL,          0}
+};
 
 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
+PcgRandom::PcgRandom(u64 state, u64 seq)
+{
+       seed(state, seq);
+}
+
+void PcgRandom::seed(u64 state, u64 seq)
+{
+       m_state = 0U;
+       m_inc = (seq << 1u) | 1u;
+       next();
+       m_state += state;
+       next();
+}
+
+
+u32 PcgRandom::next()
+{
+       u64 oldstate = m_state;
+       m_state = oldstate * 6364136223846793005ULL + m_inc;
+
+       u32 xorshifted = ((oldstate >> 18u) ^ oldstate) >> 27u;
+       u32 rot = oldstate >> 59u;
+       return (xorshifted >> rot) | (xorshifted << ((-rot) & 31));
+}
+
+
+u32 PcgRandom::range(u32 bound)
+{
+       // If the bound is 0, we cover the whole RNG's range
+       if (bound == 0)
+               return next();
+
+       /*
+               This is an optimization of the expression:
+                 0x100000000ull % bound
+               since 64-bit modulo operations typically much slower than 32.
+       */
+       u32 threshold = -bound % bound;
+       u32 r;
+
+       /*
+               If the bound is not a multiple of the RNG's range, it may cause bias,
+               e.g. a RNG has a range from 0 to 3 and we take want a number 0 to 2.
+               Using rand() % 3, the number 0 would be twice as likely to appear.
+               With a very large RNG range, the effect becomes less prevalent but
+               still present.
+
+               This can be solved by modifying the range of the RNG to become a
+               multiple of bound by dropping values above the a threshold.
+
+               In our example, threshold == 4 % 3 == 1, so reject values < 1
+               (that is, 0), thus making the range == 3 with no bias.
+
+               This loop may look dangerous, but will always terminate due to the
+               RNG's property of uniformity.
+       */
+       while ((r = next()) < threshold)
+               ;
+
+       return r % bound;
+}
+
+
+s32 PcgRandom::range(s32 min, s32 max)
+{
+       if (max < min)
+               throw PrngException("Invalid range (max < min)");
+
+       // We have to cast to s64 because otherwise this could overflow,
+       // and signed overflow is undefined behavior.
+       u32 bound = (s64)max - (s64)min + 1;
+       return range(bound) + min;
+}
+
+
+void PcgRandom::bytes(void *out, size_t len)
+{
+       u8 *outb = (u8 *)out;
+       int bytes_left = 0;
+       u32 r;
+
+       while (len--) {
+               if (bytes_left == 0) {
+                       bytes_left = sizeof(u32);
+                       r = next();
+               }
+
+               *outb = r & 0xFF;
+               outb++;
+               bytes_left--;
+               r >>= CHAR_BIT;
+       }
+}
+
+
+s32 PcgRandom::randNormalDist(s32 min, s32 max, int num_trials)
+{
+       s32 accum = 0;
+       for (int i = 0; i != num_trials; i++)
+               accum += range(min, max);
+       return myround((float)accum / num_trials);
+}
+
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
-//noise poly:  p(n) = 60493n^3 + 19990303n + 137612589
-float noise2d(int x, int y, int seed) {
-       int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y
+float noise2d(int x, int y, s32 seed)
+{
+       unsigned int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y
                        + NOISE_MAGIC_SEED * seed) & 0x7fffffff;
        n = (n >> 13) ^ n;
        n = (n * (n * n * 60493 + 19990303) + 1376312589) & 0x7fffffff;
-       return 1.f - (float)n / 0x40000000;
+       return 1.f - (float)(int)n / 0x40000000;
 }
 
 
-float noise3d(int x, int y, int z, int seed) {
-       int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y + NOISE_MAGIC_Z * z
+float noise3d(int x, int y, int z, s32 seed)
+{
+       unsigned int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y + NOISE_MAGIC_Z * z
                        + NOISE_MAGIC_SEED * seed) & 0x7fffffff;
        n = (n >> 13) ^ n;
        n = (n * (n * n * 60493 + 19990303) + 1376312589) & 0x7fffffff;
-       return 1.f - (float)n / 0x40000000;
+       return 1.f - (float)(int)n / 0x40000000;
 }
 
 
-float dotProduct(float vx, float vy, float wx, float wy) {
+inline float dotProduct(float vx, float vy, float wx, float wy)
+{
        return vx * wx + vy * wy;
 }
 
 
-inline float linearInterpolation(float v0, float v1, float t) {
-    return v0 + (v1 - v0) * t;
-}
-
-
-float biLinearInterpolation(float v00, float v10,
-                                                       float v01, float v11,
-                                                       float x, float y) {
-    float tx = easeCurve(x);
-    float ty = easeCurve(y);
-    float u = linearInterpolation(v00, v10, tx);
-    float v = linearInterpolation(v01, v11, tx);
-    return linearInterpolation(u, v, ty);
+inline float linearInterpolation(float v0, float v1, float t)
+{
+       return v0 + (v1 - v0) * t;
 }
 
 
-float biLinearInterpolationNoEase(float x0y0, float x1y0,
-                                                                 float x0y1, float x1y1,
-                                                                 float x, float y) {
-    float u = linearInterpolation(x0y0, x1y0, x);
-    float v = linearInterpolation(x0y1, x1y1, x);
-    return linearInterpolation(u, v, y);
+inline float biLinearInterpolation(
+       float v00, float v10,
+       float v01, float v11,
+       float x, float y)
+{
+       float tx = easeCurve(x);
+       float ty = easeCurve(y);
+       float u = linearInterpolation(v00, v10, tx);
+       float v = linearInterpolation(v01, v11, tx);
+       return linearInterpolation(u, v, ty);
 }
 
 
-float triLinearInterpolation(
-               float v000, float v100, float v010, float v110,
-               float v001, float v101, float v011, float v111,
-               float x, float y, float z) {
-       float u = biLinearInterpolationNoEase(v000, v100, v010, v110, x, y);
-       float v = biLinearInterpolationNoEase(v001, v101, v011, v111, x, y);
-       return linearInterpolation(u, v, z);
+inline float biLinearInterpolationNoEase(
+       float v00, float v10,
+       float v01, float v11,
+       float x, float y)
+{
+       float u = linearInterpolation(v00, v10, x);
+       float v = linearInterpolation(v01, v11, x);
+       return linearInterpolation(u, v, y);
 }
 
 
-#if 0
 float triLinearInterpolation(
-               float v000, float v100, float v010, float v110,
-               float v001, float v101, float v011, float v111,
-               float x, float y, float z)
+       float v000, float v100, float v010, float v110,
+       float v001, float v101, float v011, float v111,
+       float x, float y, float z)
 {
-       /*float tx = easeCurve(x);
+       float tx = easeCurve(x);
        float ty = easeCurve(y);
-       float tz = easeCurve(z);*/
-       float tx = x;
-       float ty = y;
-       float tz = z;
-       return(
-               v000 * (1 - tx) * (1 - ty) * (1 - tz) +
-               v100 * tx * (1 - ty) * (1 - tz) +
-               v010 * (1 - tx) * ty * (1 - tz) +
-               v110 * tx * ty * (1 - tz) +
-               v001 * (1 - tx) * (1 - ty) * tz +
-               v101 * tx * (1 - ty) * tz +
-               v011 * (1 - tx) * ty * tz +
-               v111 * tx * ty * tz
-       );
-}
-#endif
-
-
-#if 0
-float noise2d_gradient(float x, float y, int seed)
-{
-       // Calculate the integer coordinates
-       int x0 = (x > 0.0 ? (int)x : (int)x - 1);
-       int y0 = (y > 0.0 ? (int)y : (int)y - 1);
-       // Calculate the remaining part of the coordinates
-       float xl = x - (float)x0;
-       float yl = y - (float)y0;
-       // Calculate random cosine lookup table indices for the integer corners.
-       // They are looked up as unit vector gradients from the lookup table.
-       int n00 = (int)((noise2d(x0, y0, seed)+1)*8);
-       int n10 = (int)((noise2d(x0+1, y0, seed)+1)*8);
-       int n01 = (int)((noise2d(x0, y0+1, seed)+1)*8);
-       int n11 = (int)((noise2d(x0+1, y0+1, seed)+1)*8);
-       // Make a dot product for the gradients and the positions, to get the values
-       float s = dotProduct(cos_lookup[n00], cos_lookup[(n00+12)%16], xl, yl);
-       float u = dotProduct(-cos_lookup[n10], cos_lookup[(n10+12)%16], 1.-xl, yl);
-       float v = dotProduct(cos_lookup[n01], -cos_lookup[(n01+12)%16], xl, 1.-yl);
-       float w = dotProduct(-cos_lookup[n11], -cos_lookup[(n11+12)%16], 1.-xl, 1.-yl);
-       // Interpolate between the values
-       return biLinearInterpolation(s,u,v,w,xl,yl);
+       float tz = easeCurve(z);
+       float u = biLinearInterpolationNoEase(v000, v100, v010, v110, tx, ty);
+       float v = biLinearInterpolationNoEase(v001, v101, v011, v111, tx, ty);
+       return linearInterpolation(u, v, tz);
 }
-#endif
 
+float triLinearInterpolationNoEase(
+       float v000, float v100, float v010, float v110,
+       float v001, float v101, float v011, float v111,
+       float x, float y, float z)
+{
+       float u = biLinearInterpolationNoEase(v000, v100, v010, v110, x, y);
+       float v = biLinearInterpolationNoEase(v001, v101, v011, v111, x, y);
+       return linearInterpolation(u, v, z);
+}
 
-float noise2d_gradient(float x, float y, int seed)
+float noise2d_gradient(float x, float y, s32 seed, bool eased)
 {
        // Calculate the integer coordinates
        int x0 = myfloor(x);
@@ -162,11 +256,14 @@ float noise2d_gradient(float x, float y, int seed)
        float v01 = noise2d(x0, y0+1, seed);
        float v11 = noise2d(x0+1, y0+1, seed);
        // Interpolate
-       return biLinearInterpolation(v00,v10,v01,v11,xl,yl);
+       if (eased)
+               return biLinearInterpolation(v00, v10, v01, v11, xl, yl);
+
+       return biLinearInterpolationNoEase(v00, v10, v01, v11, xl, yl);
 }
 
 
-float noise3d_gradient(float x, float y, float z, int seed)
+float noise3d_gradient(float x, float y, float z, s32 seed, bool eased)
 {
        // Calculate the integer coordinates
        int x0 = myfloor(x);
@@ -186,21 +283,29 @@ float noise3d_gradient(float x, float y, float z, int seed)
        float v011 = noise3d(x0,     y0 + 1, z0 + 1, seed);
        float v111 = noise3d(x0 + 1, y0 + 1, z0 + 1, seed);
        // Interpolate
-       return triLinearInterpolation(v000, v100, v010, v110,
-                                                                 v001, v101, v011, v111,
-                                                                 xl, yl, zl);
+       if (eased) {
+               return triLinearInterpolation(
+                       v000, v100, v010, v110,
+                       v001, v101, v011, v111,
+                       xl, yl, zl);
+       }
+
+       return triLinearInterpolationNoEase(
+               v000, v100, v010, v110,
+               v001, v101, v011, v111,
+               xl, yl, zl);
 }
 
 
-float noise2d_perlin(float x, float y, int seed,
-               int octaves, float persistence)
+float noise2d_perlin(float x, float y, s32 seed,
+       int octaves, float persistence, bool eased)
 {
        float a = 0;
        float f = 1.0;
        float g = 1.0;
        for (int i = 0; i < octaves; i++)
        {
-               a += g * noise2d_gradient(x * f, y * f, seed + i);
+               a += g * noise2d_gradient(x * f, y * f, seed + i, eased);
                f *= 2.0;
                g *= persistence;
        }
@@ -208,116 +313,185 @@ float noise2d_perlin(float x, float y, int seed,
 }
 
 
-float noise2d_perlin_abs(float x, float y, int seed,
-               int octaves, float persistence)
+float contour(float v)
 {
-       float a = 0;
-       float f = 1.0;
-       float g = 1.0;
-       for (int i = 0; i < octaves; i++)
-       {
-               a += g * fabs(noise2d_gradient(x * f, y * f, seed + i));
-               f *= 2.0;
-               g *= persistence;
-       }
-       return a;
+       v = std::fabs(v);
+       if (v >= 1.0)
+               return 0.0;
+       return (1.0 - v);
 }
 
 
-float noise3d_perlin(float x, float y, float z, int seed,
-               int octaves, float persistence)
+///////////////////////// [ New noise ] ////////////////////////////
+
+
+float NoisePerlin2D(const NoiseParams *np, float x, float y, s32 seed)
 {
        float a = 0;
        float f = 1.0;
        float g = 1.0;
-       for (int i = 0; i < octaves; i++)
-       {
-               a += g * noise3d_gradient(x * f, y * f, z * f, seed + i);
-               f *= 2.0;
-               g *= persistence;
+
+       x /= np->spread.X;
+       y /= np->spread.Y;
+       seed += np->seed;
+
+       for (size_t i = 0; i < np->octaves; i++) {
+               float noiseval = noise2d_gradient(x * f, y * f, seed + i,
+                       np->flags & (NOISE_FLAG_DEFAULTS | NOISE_FLAG_EASED));
+
+               if (np->flags & NOISE_FLAG_ABSVALUE)
+                       noiseval = std::fabs(noiseval);
+
+               a += g * noiseval;
+               f *= np->lacunarity;
+               g *= np->persist;
        }
-       return a;
+
+       return np->offset + a * np->scale;
 }
 
 
-float noise3d_perlin_abs(float x, float y, float z, int seed,
-               int octaves, float persistence)
+float NoisePerlin3D(const NoiseParams *np, float x, float y, float z, s32 seed)
 {
        float a = 0;
        float f = 1.0;
        float g = 1.0;
-       for (int i = 0; i < octaves; i++)
-       {
-               a += g * fabs(noise3d_gradient(x * f, y * f, z * f, seed + i));
-               f *= 2.0;
-               g *= persistence;
+
+       x /= np->spread.X;
+       y /= np->spread.Y;
+       z /= np->spread.Z;
+       seed += np->seed;
+
+       for (size_t i = 0; i < np->octaves; i++) {
+               float noiseval = noise3d_gradient(x * f, y * f, z * f, seed + i,
+                       np->flags & NOISE_FLAG_EASED);
+
+               if (np->flags & NOISE_FLAG_ABSVALUE)
+                       noiseval = std::fabs(noiseval);
+
+               a += g * noiseval;
+               f *= np->lacunarity;
+               g *= np->persist;
        }
-       return a;
+
+       return np->offset + a * np->scale;
 }
 
 
-// -1->0, 0->1, 1->0
-float contour(float v)
+Noise::Noise(const NoiseParams *np_, s32 seed, u32 sx, u32 sy, u32 sz)
 {
-       v = fabs(v);
-       if(v >= 1.0)
-               return 0.0;
-       return (1.0-v);
+       np = *np_;
+       this->seed = seed;
+       this->sx   = sx;
+       this->sy   = sy;
+       this->sz   = sz;
+
+       allocBuffers();
 }
 
 
-///////////////////////// [ New perlin stuff ] ////////////////////////////
+Noise::~Noise()
+{
+       delete[] gradient_buf;
+       delete[] persist_buf;
+       delete[] noise_buf;
+       delete[] result;
+}
+
 
+void Noise::allocBuffers()
+{
+       if (sx < 1)
+               sx = 1;
+       if (sy < 1)
+               sy = 1;
+       if (sz < 1)
+               sz = 1;
+
+       this->noise_buf = NULL;
+       resizeNoiseBuf(sz > 1);
+
+       delete[] gradient_buf;
+       delete[] persist_buf;
+       delete[] result;
 
-Noise::Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy) {
-       int nlx, nly;
-       float ofactor;
+       try {
+               size_t bufsize = sx * sy * sz;
+               this->persist_buf  = NULL;
+               this->gradient_buf = new float[bufsize];
+               this->result       = new float[bufsize];
+       } catch (std::bad_alloc &e) {
+               throw InvalidNoiseParamsException();
+       }
+}
 
-       //maximum possible spread value factor
-       ofactor = (float)(1 << (np->octaves - 1));
 
-       //noise lattice point count
-       //(int)(sz * spread * ofactor) is # of lattice points crossed due to length
-       // + 2 for the two initial endpoints
-       // + 1 for potentially crossing a boundary due to offset
-       nlx = (int)(sx * ofactor / np->spread.X) + 3;
-       nly = (int)(sy * ofactor / np->spread.Y) + 3;
+void Noise::setSize(u32 sx, u32 sy, u32 sz)
+{
+       this->sx = sx;
+       this->sy = sy;
+       this->sz = sz;
 
-       this->np   = np;
-       this->seed = seed;
-       this->sx   = sx;
-       this->sy   = sy;
-       this->sz   = 0;
-       this->noisebuf = new float[nlx * nly];
-       this->buf      = new float[sx * sy];
-       this->result   = new float[sx * sy];
+       allocBuffers();
 }
 
 
-Noise::Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz) {
-       int nlx, nly, nlz;
-       float ofactor;
+void Noise::setSpreadFactor(v3f spread)
+{
+       this->np.spread = spread;
 
-       ofactor = (float)(1 << (np->octaves - 1));
-       nlx = (int)(sx * ofactor / np->spread.X) + 3;
-       nly = (int)(sy * ofactor / np->spread.Y) + 3;
-       nlz = (int)(sz * ofactor / np->spread.Z) + 3;
+       resizeNoiseBuf(sz > 1);
+}
 
-       this->np   = np;
-       this->seed = seed;
-       this->sx   = sx;
-       this->sy   = sy;
-       this->sz   = sz;
-       this->noisebuf = new float[nlx * nly * nlz];
-       this->buf      = new float[sx * sy * sz];
-       this->result   = new float[sx * sy * sz];
+
+void Noise::setOctaves(int octaves)
+{
+       this->np.octaves = octaves;
+
+       resizeNoiseBuf(sz > 1);
 }
 
 
-Noise::~Noise() {
-       delete[] buf;
-       delete[] result;
-       delete[] noisebuf;
+void Noise::resizeNoiseBuf(bool is3d)
+{
+       // Maximum possible spread value factor
+       float ofactor = (np.lacunarity > 1.0) ?
+               pow(np.lacunarity, np.octaves - 1) :
+               np.lacunarity;
+
+       // Noise lattice point count
+       // (int)(sz * spread * ofactor) is # of lattice points crossed due to length
+       float num_noise_points_x = sx * ofactor / np.spread.X;
+       float num_noise_points_y = sy * ofactor / np.spread.Y;
+       float num_noise_points_z = sz * ofactor / np.spread.Z;
+
+       // Protect against obviously invalid parameters
+       if (num_noise_points_x > 1000000000.f ||
+                       num_noise_points_y > 1000000000.f ||
+                       num_noise_points_z > 1000000000.f)
+               throw InvalidNoiseParamsException();
+
+       // Protect against an octave having a spread < 1, causing broken noise values
+       if (np.spread.X / ofactor < 1.0f ||
+                       np.spread.Y / ofactor < 1.0f ||
+                       np.spread.Z / ofactor < 1.0f) {
+               errorstream << "A noise parameter has too many octaves: "
+                       << np.octaves << " octaves" << std::endl;
+               throw InvalidNoiseParamsException("A noise parameter has too many octaves");
+       }
+
+       // + 2 for the two initial endpoints
+       // + 1 for potentially crossing a boundary due to offset
+       size_t nlx = (size_t)std::ceil(num_noise_points_x) + 3;
+       size_t nly = (size_t)std::ceil(num_noise_points_y) + 3;
+       size_t nlz = is3d ? (size_t)std::ceil(num_noise_points_z) + 3 : 1;
+
+       delete[] noise_buf;
+       try {
+               noise_buf = new float[nlx * nly * nlz];
+       } catch (std::bad_alloc &e) {
+               throw InvalidNoiseParamsException();
+       }
 }
 
 
@@ -332,46 +506,57 @@ Noise::~Noise() {
  * values from the previous noise lattice as midpoints in the new lattice for the
  * next octave.
  */
-void Noise::gradientMap2D(float x, float y, float step_x, float step_y, int seed) {
+#define idx(x, y) ((y) * nlx + (x))
+void Noise::gradientMap2D(
+               float x, float y,
+               float step_x, float step_y,
+               s32 seed)
+{
        float v00, v01, v10, v11, u, v, orig_u;
-       int index, i, j, x0, y0, noisex, noisey;
-       int nlx, nly;
+       u32 index, i, j, noisex, noisey;
+       u32 nlx, nly;
+       s32 x0, y0;
+
+       bool eased = np.flags & (NOISE_FLAG_DEFAULTS | NOISE_FLAG_EASED);
+       Interp2dFxn interpolate = eased ?
+               biLinearInterpolation : biLinearInterpolationNoEase;
 
-       x0 = floor(x);
-       y0 = floor(y);
+       x0 = std::floor(x);
+       y0 = std::floor(y);
        u = x - (float)x0;
        v = y - (float)y0;
        orig_u = u;
 
        //calculate noise point lattice
-
-       nlx = (int)(u + sx * step_x) + 2;
-       nly = (int)(v + sy * step_y) + 2;
+       nlx = (u32)(u + sx * step_x) + 2;
+       nly = (u32)(v + sy * step_y) + 2;
        index = 0;
        for (j = 0; j != nly; j++)
                for (i = 0; i != nlx; i++)
-                       noisebuf[index++] = noise2d(x0 + i, y0 + j, seed);
+                       noise_buf[index++] = noise2d(x0 + i, y0 + j, seed);
 
        //calculate interpolations
+       index  = 0;
        noisey = 0;
        for (j = 0; j != sy; j++) {
-               v00 = noisebuf[noisey * nlx];
-               v10 = noisebuf[noisey * nlx + 1];
-               v01 = noisebuf[(noisey + 1) * nlx];
-               v11 = noisebuf[(noisey + 1) * nlx + 1];
+               v00 = noise_buf[idx(0, noisey)];
+               v10 = noise_buf[idx(1, noisey)];
+               v01 = noise_buf[idx(0, noisey + 1)];
+               v11 = noise_buf[idx(1, noisey + 1)];
 
                u = orig_u;
                noisex = 0;
                for (i = 0; i != sx; i++) {
-                       buf[j * sx + i] = biLinearInterpolation(v00, v10, v01, v11, u, v);
+                       gradient_buf[index++] = interpolate(v00, v10, v01, v11, u, v);
+
                        u += step_x;
                        if (u >= 1.0) {
                                u -= 1.0;
                                noisex++;
                                v00 = v10;
                                v01 = v11;
-                               v10 = noisebuf[noisey * nlx + noisex + 1];
-                               v11 = noisebuf[(noisey + 1) * nlx + noisex + 1];
+                               v10 = noise_buf[idx(noisex + 1, noisey)];
+                               v11 = noise_buf[idx(noisex + 1, noisey + 1)];
                        }
                }
 
@@ -382,82 +567,81 @@ void Noise::gradientMap2D(float x, float y, float step_x, float step_y, int seed
                }
        }
 }
+#undef idx
 
 
-void Noise::gradientMap3D(float x, float y, float z,
-                                                 float step_x, float step_y, float step_z,
-                                                 int seed) {
+#define idx(x, y, z) ((z) * nly * nlx + (y) * nlx + (x))
+void Noise::gradientMap3D(
+               float x, float y, float z,
+               float step_x, float step_y, float step_z,
+               s32 seed)
+{
        float v000, v010, v100, v110;
        float v001, v011, v101, v111;
-       float u, v, w, orig_u, orig_w;
-       int index, i, j, k, x0, y0, z0, noisex, noisey, noisez;
-       int nlx, nly, nlz;
+       float u, v, w, orig_u, orig_v;
+       u32 index, i, j, k, noisex, noisey, noisez;
+       u32 nlx, nly, nlz;
+       s32 x0, y0, z0;
 
-       x0 = floor(x);
-       y0 = floor(y);
-       z0 = floor(z);
+       Interp3dFxn interpolate = (np.flags & NOISE_FLAG_EASED) ?
+               triLinearInterpolation : triLinearInterpolationNoEase;
+
+       x0 = std::floor(x);
+       y0 = std::floor(y);
+       z0 = std::floor(z);
        u = x - (float)x0;
        v = y - (float)y0;
        w = z - (float)z0;
        orig_u = u;
-       orig_w = w;
+       orig_v = v;
 
        //calculate noise point lattice
-       nlx = (int)(u + sx * step_x) + 2;
-       nly = (int)(v + sy * step_y) + 2;
-       nlz = (int)(v + sy * step_z) + 2;
+       nlx = (u32)(u + sx * step_x) + 2;
+       nly = (u32)(v + sy * step_y) + 2;
+       nlz = (u32)(w + sz * step_z) + 2;
        index = 0;
        for (k = 0; k != nlz; k++)
                for (j = 0; j != nly; j++)
                        for (i = 0; i != nlx; i++)
-                               noisebuf[index++] = noise3d(x0 + i, y0 + j, z0 + k, seed);
-
-#define index(x, y, z) ((z) * nly * nlx + (y) * nlx + (x))
+                               noise_buf[index++] = noise3d(x0 + i, y0 + j, z0 + k, seed);
 
        //calculate interpolations
+       index  = 0;
        noisey = 0;
        noisez = 0;
        for (k = 0; k != sz; k++) {
-               v000 = noisebuf[index(0, noisey,     noisez)];
-               v100 = noisebuf[index(1, noisey,     noisez)];
-               v010 = noisebuf[index(0, noisey + 1, noisez)];
-               v110 = noisebuf[index(1, noisey + 1, noisez)];
-               v001 = noisebuf[index(0, noisey,     noisez + 1)];
-               v101 = noisebuf[index(1, noisey,     noisez + 1)];
-               v011 = noisebuf[index(0, noisey + 1, noisez + 1)];
-               v111 = noisebuf[index(1, noisey + 1, noisez + 1)];
-
-               w = orig_w;
+               v = orig_v;
                noisey = 0;
                for (j = 0; j != sy; j++) {
-                       v000 = noisebuf[index(0, noisey,     noisez)];
-                       v100 = noisebuf[index(1, noisey,     noisez)];
-                       v010 = noisebuf[index(0, noisey + 1, noisez)];
-                       v110 = noisebuf[index(1, noisey + 1, noisez)];
-                       v001 = noisebuf[index(0, noisey,     noisez + 1)];
-                       v101 = noisebuf[index(1, noisey,     noisez + 1)];
-                       v011 = noisebuf[index(0, noisey + 1, noisez + 1)];
-                       v111 = noisebuf[index(1, noisey + 1, noisez + 1)];
+                       v000 = noise_buf[idx(0, noisey,     noisez)];
+                       v100 = noise_buf[idx(1, noisey,     noisez)];
+                       v010 = noise_buf[idx(0, noisey + 1, noisez)];
+                       v110 = noise_buf[idx(1, noisey + 1, noisez)];
+                       v001 = noise_buf[idx(0, noisey,     noisez + 1)];
+                       v101 = noise_buf[idx(1, noisey,     noisez + 1)];
+                       v011 = noise_buf[idx(0, noisey + 1, noisez + 1)];
+                       v111 = noise_buf[idx(1, noisey + 1, noisez + 1)];
 
                        u = orig_u;
                        noisex = 0;
                        for (i = 0; i != sx; i++) {
-                               buf[j * sx + i] = triLinearInterpolation(
-                                                                       v000, v100, v010, v110,
-                                                                       v001, v101, v011, v111,
-                                                                       u, v, w);
+                               gradient_buf[index++] = interpolate(
+                                       v000, v100, v010, v110,
+                                       v001, v101, v011, v111,
+                                       u, v, w);
+
                                u += step_x;
                                if (u >= 1.0) {
                                        u -= 1.0;
                                        noisex++;
                                        v000 = v100;
                                        v010 = v110;
-                                       v100 = noisebuf[index(noisex + 1, noisey,     noisez)];
-                                       v110 = noisebuf[index(noisex + 1, noisey + 1, noisez)];
+                                       v100 = noise_buf[idx(noisex + 1, noisey,     noisez)];
+                                       v110 = noise_buf[idx(noisex + 1, noisey + 1, noisez)];
                                        v001 = v101;
                                        v011 = v111;
-                                       v101 = noisebuf[index(noisex + 1, noisey,     noisez + 1)];
-                                       v111 = noisebuf[index(noisex + 1, noisey + 1, noisez + 1)];
+                                       v101 = noise_buf[idx(noisex + 1, noisey,     noisez + 1)];
+                                       v111 = noise_buf[idx(noisex + 1, noisey + 1, noisez + 1)];
                                }
                        }
 
@@ -475,66 +659,108 @@ void Noise::gradientMap3D(float x, float y, float z,
                }
        }
 }
+#undef idx
 
 
-float *Noise::perlinMap2D(float x, float y) {
-       float a = 0.0, f = 1.0, g = 1.0;
-       int i, j, index, oct;
+float *Noise::perlinMap2D(float x, float y, float *persistence_map)
+{
+       float f = 1.0, g = 1.0;
+       size_t bufsize = sx * sy;
 
-       x /= np->spread.X;
-       y /= np->spread.Y;
+       x /= np.spread.X;
+       y /= np.spread.Y;
 
-       memset(result, 0, sizeof(float) * sx * sy);
+       memset(result, 0, sizeof(float) * bufsize);
 
-       for (oct = 0; oct < np->octaves; oct++) {
+       if (persistence_map) {
+               if (!persist_buf)
+                       persist_buf = new float[bufsize];
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                       persist_buf[i] = 1.0;
+       }
+
+       for (size_t oct = 0; oct < np.octaves; oct++) {
                gradientMap2D(x * f, y * f,
-                       f / np->spread.X, f / np->spread.Y,
-                       seed + np->seed + oct);
+                       f / np.spread.X, f / np.spread.Y,
+                       seed + np.seed + oct);
 
-               index = 0;
-               for (j = 0; j != sy; j++) {
-                       for (i = 0; i != sx; i++) {
-                               result[index] += g * buf[index];
-                               index++;
-                       }
-               }
+               updateResults(g, persist_buf, persistence_map, bufsize);
 
-               f *= 2.0;
-               g *= np->persist;
+               f *= np.lacunarity;
+               g *= np.persist;
+       }
+
+       if (std::fabs(np.offset - 0.f) > 0.00001 || std::fabs(np.scale - 1.f) > 0.00001) {
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                       result[i] = result[i] * np.scale + np.offset;
        }
 
        return result;
 }
 
 
-float *Noise::perlinMap3D(float x, float y, float z) {
-       float a = 0.0, f = 1.0, g = 1.0;
-       int i, j, k, index, oct;
+float *Noise::perlinMap3D(float x, float y, float z, float *persistence_map)
+{
+       float f = 1.0, g = 1.0;
+       size_t bufsize = sx * sy * sz;
 
-       x /= np->spread.X;
-       y /= np->spread.Y;
-       z /= np->spread.Z;
+       x /= np.spread.X;
+       y /= np.spread.Y;
+       z /= np.spread.Z;
+
+       memset(result, 0, sizeof(float) * bufsize);
 
-       memset(result, 0, sizeof(float) * sx * sy * sz);
+       if (persistence_map) {
+               if (!persist_buf)
+                       persist_buf = new float[bufsize];
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                       persist_buf[i] = 1.0;
+       }
 
-       for (oct = 0; oct < np->octaves; oct++) {
+       for (size_t oct = 0; oct < np.octaves; oct++) {
                gradientMap3D(x * f, y * f, z * f,
-                       f / np->spread.X, f / np->spread.Y, f / np->spread.Z,
-                       seed + np->seed + oct);
-
-               index = 0;
-               for (k = 0; k != sz; k++) {
-                       for (j = 0; j != sy; j++) {
-                               for (i = 0; i != sx; i++) {
-                                       result[index] += g * buf[index];
-                                       index++;
-                               }
-                       }
-               }
+                       f / np.spread.X, f / np.spread.Y, f / np.spread.Z,
+                       seed + np.seed + oct);
 
-               f *= 2.0;
-               g *= np->persist;
+               updateResults(g, persist_buf, persistence_map, bufsize);
+
+               f *= np.lacunarity;
+               g *= np.persist;
+       }
+
+       if (std::fabs(np.offset - 0.f) > 0.00001 || std::fabs(np.scale - 1.f) > 0.00001) {
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                       result[i] = result[i] * np.scale + np.offset;
        }
 
        return result;
 }
+
+
+void Noise::updateResults(float g, float *gmap,
+       const float *persistence_map, size_t bufsize)
+{
+       // This looks very ugly, but it is 50-70% faster than having
+       // conditional statements inside the loop
+       if (np.flags & NOISE_FLAG_ABSVALUE) {
+               if (persistence_map) {
+                       for (size_t i = 0; i != bufsize; i++) {
+                               result[i] += gmap[i] * std::fabs(gradient_buf[i]);
+                               gmap[i] *= persistence_map[i];
+                       }
+               } else {
+                       for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                               result[i] += g * std::fabs(gradient_buf[i]);
+               }
+       } else {
+               if (persistence_map) {
+                       for (size_t i = 0; i != bufsize; i++) {
+                               result[i] += gmap[i] * gradient_buf[i];
+                               gmap[i] *= persistence_map[i];
+                       }
+               } else {
+                       for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                               result[i] += g * gradient_buf[i];
+               }
+       }
+}