src/mapgen_math.cpp

   1 /*
   2 Minetest
   3 Copyright (C) 2010-2013 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 Lesser General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation; either version 2.1 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 Lesser General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU Lesser 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 <cmath>
  21 #include "mapgen_math.h"
  22 #include "voxel.h"
  23 #include "mapblock.h"
  24 #include "mapnode.h"
  25 #include "map.h"
  26 #include "nodedef.h"
  27 #include "voxelalgorithms.h"
  28 #include "profiler.h"
  29 #include "settings.h" // For g_settings
  30 #include "main.h" // For g_profiler
  31 #include "emerge.h"
  32 #include "biome.h"
  33
  34 // can use ported lib from http://mandelbulber.googlecode.com/svn/trunk/src
  35 //#include "mandelbulber/fractal.h"
  36 //#include "mandelbulber/fractal.cpp"
  37
  38 double mandelbox(double x, double y, double z, double d, int nn = 10) {
  39         int s = 7;
  40         x *= s;
  41         y *= s;
  42         z *= s;
  43         d *= s;
  44
  45         double posX = x;
  46         double posY = y;
  47         double posZ = z;
  48
  49         double dr = 1.0;
  50         double r = 0.0;
  51
  52         double scale = 2;
  53
  54         double minRadius2 = 0.25;
  55         double fixedRadius2 = 1;
  56
  57         for (int n = 0; n < nn; n++) {
  58                 // Reflect
  59                 if (x > 1.0)
  60                         x = 2.0 - x;
  61                 else if (x < -1.0)
  62                         x = -2.0 - x;
  63                 if (y > 1.0)
  64                         y = 2.0 - y;
  65                 else if (y < -1.0)
  66                         y = -2.0 - y;
  67                 if (z > 1.0)
  68                         z = 2.0 - z;
  69                 else if (z < -1.0)
  70                         z = -2.0 - z;
  71
  72                 // Sphere Inversion
  73                 double r2 = x * x + y * y + z * z;
  74
  75                 if (r2 < minRadius2) {
  76                         x = x * fixedRadius2 / minRadius2;
  77                         y = y * fixedRadius2 / minRadius2;
  78                         z = z * fixedRadius2 / minRadius2;
  79                         dr = dr * fixedRadius2 / minRadius2;
  80                 } else if (r2 < fixedRadius2) {
  81                         x = x * fixedRadius2 / r2;
  82                         y = y * fixedRadius2 / r2;
  83                         z = z * fixedRadius2 / r2;
  84                         fixedRadius2 *= fixedRadius2 / r2;
  85                 }
  86
  87                 x = x * scale + posX;
  88                 y = y * scale + posY;
  89                 z = z * scale + posZ;
  90                 dr *= scale;
  91         }
  92         r = sqrt(x * x + y * y + z * z);
  93         return ((r / fabs(dr)) < d);
  94
  95 }
  96
  97 double mengersponge(double x, double y, double z, double d, int MI = 10) {
  98
  99         double r = x * x + y * y + z * z;
 100         double scale = 3;
 101         int i = 0;
 102
 103
 104         for (i = 0; i < MI && r < 9; i++) {
 105
 106
 107                 x = fabs(x);
 108                 y = fabs(y);
 109                 z = fabs(z);
 110
 111
 112                 if (x - y < 0) {
 113                         double x1 = y;
 114                         y = x;
 115                         x = x1;
 116                 }
 117                 if (x - z < 0) {
 118                         double x1 = z;
 119                         z = x;
 120                         x = x1;
 121                 }
 122                 if (y - z < 0) {
 123                         double y1 = z;
 124                         z = y;
 125                         y = y1;
 126                 }
 127
 128
 129                 x = scale * x - 1 * (scale - 1);
 130                 y = scale * y - 1 * (scale - 1);
 131                 z = scale * z;
 132
 133
 134                 if (z > 0.5 * 1 * (scale - 1))
 135                         z -= 1 * (scale - 1);
 136
 137
 138                 r = x * x + y * y + z * z;
 139         }
 140         return ((sqrt(r)) * pow(scale, (-i)) < d);
 141 }
 142
 143 double sphere(double x, double y, double z, double d, int ITR = 1) {
 144         return v3f(x, y, z).getLength() < d;
 145 }
 146
 147
 148 //////////////////////// Mapgen Math parameter read/write
 149
 150 bool MapgenMathParams::readParams(Settings *settings) {
 151         //params = settings->getJson("mg_math");
 152         // can be counfigured from here.
 153         std::string value = "{}";
 154         Json::Reader reader;
 155         if (!reader.parse( value, params ) ) {
 156                 errorstream  << "Failed to parse json conf var ='" << value << "' : " << reader.getFormattedErrorMessages();
 157         }
 158
 159         if (params["generator"].empty()) params["generator"] = settings->get("mgmath_generator");
 160
 161         return true;
 162 }
 163
 164
 165 void MapgenMathParams::writeParams(Settings *settings) {
 166         //settings->setJson("mg_math", params);
 167         settings->set("mgmath_generator", params["generator"].asString());
 168 }
 169
 170 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 171
 172 MapgenMath::MapgenMath(int mapgenid, MapgenMathParams *params_, EmergeManager *emerge) : MapgenV7(mapgenid, params_, emerge) {
 173         mg_params = params_;
 174         this->flags |= MG_NOLIGHT;
 175
 176         Json::Value & params = mg_params->params;
 177         invert = params["invert"].empty() ? 1 : params["invert"].asBool(); //params["invert"].empty()?1:params["invert"].asBool();
 178         size = params["size"].empty() ? 0 : params["size"].asDouble(); // = max_r
 179         scale = params["scale"].empty() ? 0 : params["scale"].asDouble(); //(double)1 / size;
 180         if(!params["center"].empty()) center = v3f(params["center"]["x"].asFloat(), params["center"]["y"].asFloat(), params["center"]["z"].asFloat()); //v3f(5, -size - 5, 5);
 181         iterations = params["iterations"].empty() ? 0 : params["iterations"].asInt(); //10;
 182         distance = params["distance"].empty() ? 0 : params["distance"].asDouble(); // = 1/size;
 183
 184         func = &sphere;
 185
 186         if (params["generator"].empty()) params["generator"] = "mandelbox";
 187         if (params["generator"].asString() == "mengersponge") {
 188                 if (!size) size = (MAP_GENERATION_LIMIT - 1000) / 2;
 189                 if (!iterations) iterations = 10;
 190                 if (!distance) distance = 0.0003;
 191                 //if (!scale) scale = (double)0.1 / size;
 192                 //if (!distance) distance = 0.01; //10/size;//sqrt3 * bd4;
 193                 //if (!scale) scale = 0.01; //10/size;//sqrt3 * bd4;
 194                 //center=v3f(-size/3,-size/3+(-2*-invert),2);
 195                 center = v3f(-size, -size, -size);
 196                 func = &mengersponge;
 197         } else if (params["generator"].asString() == "mandelbox") {
 198                 /*
 199                         size = MAP_GENERATION_LIMIT - 1000;
 200                         //size = 1000;
 201                         distance = 0.01; //100/size; //0.01;
 202                         iterations = 10;
 203                         center = v3f(1, 1, 1); // *size/6;
 204                 */
 205
 206                 //mandelbox
 207                 if (!size) size = 1000;
 208                 if (!distance) distance = 0.01;
 209                 if(params["invert"].empty()) invert = 0;
 210                 //center=v3f(2,-size/4,2);
 211                 //size = 10000;
 212                 //center=v3f(size/2,-size*0.9,size/2);
 213                 if(params["center"].empty())center = v3f(size * 0.3, -size * 0.6, size * 0.5);
 214                 func = &mandelbox;
 215         } else if (params["generator"].asString() == "sphere") {
 216                 if(params["invert"].empty()) invert = 0;
 217                 if (!size) size = 100;
 218                 if (!distance) distance = size;
 219                 func = &sphere;
 220                 if (!scale) scale = 1;
 221                 //sphere
 222                 //size = 1000;scale = 1;center = v3f(2,-size-2,2);
 223         }
 224
 225         if (!iterations) iterations = 10;
 226         if (!size) size = 1000;
 227         if (!scale) scale = (double)1 / size;
 228         if (!distance)  distance = scale;
 229         if (params["center"].empty() && !center.getLength()) center = v3f(3, -size + (-5 - (-invert * 10)), 3);
 230         //size ||= params["size"].empty()?1000:params["size"].asDouble(); // = max_r
 231
 232 }
 233
 234
 235 MapgenMath::~MapgenMath() {
 236 }
 237
 238 //////////////////////// Map generator
 239
 240 int MapgenMath::generateTerrain() {
 241
 242         MapNode n_air(CONTENT_AIR, LIGHT_SUN), n_water_source(c_water_source, LIGHT_SUN);
 243         MapNode n_stone(c_stone, LIGHT_SUN);
 244         u32 index = 0;
 245         v3s16 em = vm->m_area.getExtent();
 246
 247 #if 1
 248
 249         /* debug
 250         v3f vec0 = (v3f(node_min.X, node_min.Y, node_min.Z) - center) * scale ;
 251         errorstream << " X=" << node_min.X << " Y=" << node_min.Y << " Z=" << node_min.Z
 252                     //<< " N="<< mengersponge(vec0.X, vec0.Y, vec0.Z, distance, iterations)
 253                     << " N=" << (*func)(vec0.X, vec0.Y, vec0.Z, distance, iterations)
 254                     << " Sc=" << scale << " gen=" << params["generator"].asString() << " J=" << Json::FastWriter().write(params) << std::endl;
 255         */
 256         for (s16 z = node_min.Z; z <= node_max.Z; z++) {
 257                 for (s16 x = node_min.X; x <= node_max.X; x++, index++) {
 258                         Biome *biome = bmgr->biomes[biomemap[index]];
 259                         u32 i = vm->m_area.index(x, node_min.Y, z);
 260                         for (s16 y = node_min.Y; y <= node_max.Y; y++) {
 261                                 v3f vec = (v3f(x, y, z) - center) * scale ;
 262                                 double d = (*func)(vec.X, vec.Y, vec.Z, distance, iterations);
 263                                 if ((!invert && d > 0) || (invert && d == 0)  ) {
 264                                         if (vm->m_data[i].getContent() == CONTENT_IGNORE)
 265         //                                      vm->m_data[i] = (y > water_level + biome->filler) ?
 266                 //                                              MapNode(biome->c_filler) : n_stone;
 267                                                 vm->m_data[i] = n_stone;
 268                                 } else if (y <= water_level) {
 269                                         vm->m_data[i] = n_water_source;
 270                                 } else {
 271                                         vm->m_data[i] = n_air;
 272                                 }
 273                                 vm->m_area.add_y(em, i, 1);
 274                         }
 275                 }
 276         }
 277 #endif
 278
 279
 280 #if 0
 281 // mandelbulber, unfinished but works
 282         sFractal par;
 283         par.doubles.N = 10;
 284
 285         par.doubles.power = 9.0;
 286         par.doubles.foldingSphericalFixed =  1.0;
 287         par.doubles.foldingSphericalMin = 0.5;
 288         //no par.formula = smoothMandelbox; par.doubles.N = 40; invert = 0;//no
 289         par.mandelbox.doubles.sharpness = 3.0;
 290         par.mandelbox.doubles.scale = 1;
 291         par.mandelbox.doubles.sharpness = 2;
 292         par.mandelbox.doubles.foldingLimit = 1.0;
 293         par.mandelbox.doubles.foldingValue = 2;
 294
 295 //ok    par.formula = mandelboxVaryScale4D; par.doubles.N = 50; scale = 5; invert = 1; //ok
 296         par.mandelbox.doubles.vary4D.scaleVary =  0.1;
 297         par.mandelbox.doubles.vary4D.fold = 1;
 298         par.mandelbox.doubles.vary4D.rPower = 1;
 299         par.mandelbox.doubles.vary4D.minR = 0.5;
 300         par.mandelbox.doubles.vary4D.wadd = 0;
 301         par.doubles.constantFactor = 1.0;
 302
 303         par.formula = menger_sponge; par.doubles.N = 15; invert = 0; size = 30000; center = v3f(-size / 2, -size + (-2 * -invert), 2);  scale = (double)1 / size; //ok
 304
 305         //double tresh = 1.5;
 306         //par.formula = mandelbulb2; par.doubles.N = 10; scale = (double)1/size; invert=1; center = v3f(5,-size-5,0); //ok
 307         //par.formula = hypercomplex; par.doubles.N = 20; scale = 0.0001; invert=1; center = v3f(0,-10001,0); //(double)50 / max_r;
 308
 309         //no par.formula = trig_DE; par.doubles.N = 5;  scale = (double)10; invert=1;
 310
 311         //no par.formula = trig_optim; scale = (double)10;  par.doubles.N = 4;
 312
 313         //par.formula = mandelbulb2; scale = (double)1/10000; par.doubles.N = 10; invert = 1; center = v3f(1,-4201,1); //ok
 314         // no par.formula = tglad;
 315
 316         //par.formula = xenodreambuie;  par.juliaMode = 1; par.doubles.julia.x = -1; par.doubles.power = 2.0; center=v3f(-size/2,-size/2-5,5); //ok
 317
 318         par.mandelbox.doubles.vary4D.scaleVary = 0.1;
 319         par.mandelbox.doubles.vary4D.fold = 1;
 320         par.mandelbox.doubles.vary4D.minR = 0.5;
 321         par.mandelbox.doubles.vary4D.rPower = 1;
 322         par.mandelbox.doubles.vary4D.wadd = 0;
 323         //no par.formula = mandelboxVaryScale4D;
 324         par.doubles.cadd = -1.3;
 325         //par.formula = aexion; // ok but center
 326         //par.formula = benesi; par.doubles.N = 10; center = v3f(0,0,0); invert = 0; //ok
 327
 328         // par.formula = bristorbrot; //ok
 329
 330         v3f vec0(node_min.X, node_min.Y, node_min.Z);
 331         vec0 = (vec0 - center) * scale ;
 332         errorstream << " X=" << node_min.X << " Y=" << node_min.Y << " Z=" << node_min.Z
 333                     << " N=" << Compute<normal>(CVector3(vec0.X, vec0.Y, vec0.Z), par)
 334                     //<<" F="<< Compute<fake_AO>(CVector3(node_min.X,node_min.Y,node_min.Z), par)
 335                     //<<" L="<<node_min.getLength()<< " -="<<node_min.getLength() - Compute<normal>(CVector3(node_min.X,node_min.Y,node_min.Z), par)
 336                     << " Sc=" << scale
 337                     << std::endl;
 338
 339         for (s16 z = node_min.Z; z <= node_max.Z; z++)
 340                 for (s16 y = node_min.Y; y <= node_max.Y; y++) {
 341                         u32 i = vm->m_area.index(node_min.X, y, z);
 342                         for (s16 x = node_min.X; x <= node_max.X; x++) {
 343                                 v3f vec(x, y, z);
 344                                 vec = (vec - center) * scale ;
 345                                 //double d = Compute<fake_AO>(CVector3(x,y,z), par);
 346                                 double d = Compute<normal>(CVector3(vec.X, vec.Y, vec.Z), par);
 347                                 //if (d>0)
 348                                 // errorstream << " d=" << d  <<" v="<< vec.getLength()<< " -="<< vec.getLength() - d <<" yad="
 349                                 //<< Compute<normal>(CVector3(x,y,z), par)
 350                                 //<< std::endl;
 351                                 if ((!invert && d > 0) || (invert && d == 0)/*&& vec.getLength() - d > tresh*/ ) {
 352                                         if (vm->m_data[i].getContent() == CONTENT_IGNORE)
 353                                                 vm->m_data[i] = n_stone;
 354                                 } else {
 355                                         vm->m_data[i] = n_air;
 356                                 }
 357                                 i++;
 358                         }
 359                 }
 360
 361
 362 #endif
 363         return 0;
 364 }
 365
 366 int MapgenMath::getGroundLevelAtPoint(v2s16 p) {
 367         return 0;
 368 }