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
  23 #define NOISE_MAGIC_X 1619
  24 #define NOISE_MAGIC_Y 31337
  25 #define NOISE_MAGIC_SEED 1013
  26
  27 double cos_lookup[16] = {
  28         1.0,0.9238,0.7071,0.3826,0,-0.3826,-0.7071,-0.9238,
  29         1.0,-0.9238,-0.7071,-0.3826,0,0.3826,0.7071,0.9238
  30 };
  31
  32 double dotProduct(double vx, double vy, double wx, double wy){
  33     return vx*wx+vy*wy;
  34 }
  35
  36 double easeCurve(double t){
  37     return 6*pow(t,5)-15*pow(t,4)+10*pow(t,3);
  38 }
  39
  40 double linearInterpolation(double x0, double x1, double t){
  41     return x0+(x1-x0)*t;
  42 }
  43
  44 double biLinearInterpolation(double x0y0, double x1y0, double x0y1, double x1y1, double x, double y){
  45     double tx = easeCurve(x);
  46     double ty = easeCurve(y);
  47     double u = linearInterpolation(x0y0,x1y0,tx);
  48     double v = linearInterpolation(x0y1,x1y1,tx);
  49     return linearInterpolation(u,v,ty);
  50 }
  51
  52 double noise2d(int x, int y, int seed)
  53 {
  54         int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y
  55                         + NOISE_MAGIC_SEED * seed) & 0x7fffffff;
  56         n = (n>>13)^n;
  57         n = (n * (n*n*60493+19990303) + 1376312589) & 0x7fffffff;
  58         return 1.0 - (double)n/1073741824;
  59 }
  60
  61 double noise2d_gradient(double x, double y, int seed)
  62 {
  63         int x0 = (x > 0.0 ? (int)x : (int)x - 1);
  64         int y0 = (y > 0.0 ? (int)y : (int)y - 1);
  65         double xl = x-x0;
  66         double yl = y-y0;
  67         int n00 = (int)((noise2d(x0, y0, seed)+1)*8);
  68         int n10 = (int)((noise2d(x0+1, y0, seed)+1)*8);
  69         int n01 = (int)((noise2d(x0, y0+1, seed)+1)*8);
  70         int n11 = (int)((noise2d(x0+1, y0+1, seed)+1)*8);
  71         double s = dotProduct(cos_lookup[n00], cos_lookup[(n00-4)%16], xl, yl);
  72         double u = dotProduct(-cos_lookup[n10], cos_lookup[(n10-4)%16], 1.-xl, yl);
  73         double v = dotProduct(cos_lookup[n01], -cos_lookup[(n01-4)%16], xl, 1.-yl);
  74         double w = dotProduct(-cos_lookup[n11], -cos_lookup[(n11-4)%16], 1.-xl, 1.-yl);
  75         return biLinearInterpolation(s,u,v,w,xl,yl);
  76 }
  77
  78 double noise2d_perlin(double x, double y, int seed,
  79                 int octaves, double persistence)
  80 {
  81         double a = 0;
  82         double f = 1.0;
  83         double g = 1.0;
  84         for(int i=0; i<octaves; i++)
  85         {
  86                 a += g * noise2d_gradient(x*f, y*f, seed+i);
  87                 f *= 2.0;
  88                 g *= persistence;
  89         }
  90         return a;
  91 }
  92