Add support for eased 3d noise
authorkwolekr <kwolekr@minetest.net>
Mon, 27 Oct 2014 06:02:38 +0000 (02:02 -0400)
committerkwolekr <kwolekr@minetest.net>
Mon, 27 Oct 2014 06:02:38 +0000 (02:02 -0400)
src/noise.cpp
src/noise.h

index 35057146da9c919c7bb8d90f64451bc51dd0431c..70aa6dbca6529f83358d0ef80f5d45a84a479004 100644 (file)
@@ -30,6 +30,11 @@ with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
 #define NOISE_MAGIC_Z    52591
 #define NOISE_MAGIC_SEED 1013
 
+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);
+
 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
@@ -40,7 +45,8 @@ float cos_lookup[16] = {
 
 
 //noise poly:  p(n) = 60493n^3 + 19990303n + 137612589
-float noise2d(int x, int y, int seed) {
+float noise2d(int x, int y, int seed)
+{
        int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y
                        + NOISE_MAGIC_SEED * seed) & 0x7fffffff;
        n = (n >> 13) ^ n;
@@ -49,7 +55,8 @@ float noise2d(int x, int y, int seed) {
 }
 
 
-float noise3d(int x, int y, int z, int seed) {
+float noise3d(int x, int y, int z, int seed)
+{
        int n = (NOISE_MAGIC_X * x + NOISE_MAGIC_Y * y + NOISE_MAGIC_Z * z
                        + NOISE_MAGIC_SEED * seed) & 0x7fffffff;
        n = (n >> 13) ^ n;
@@ -58,19 +65,23 @@ float noise3d(int x, int y, int z, int seed) {
 }
 
 
-float dotProduct(float vx, float vy, float wx, float wy) {
+float dotProduct(float vx, float vy, float wx, float wy)
+{
        return vx * wx + vy * wy;
 }
 
 
-inline float linearInterpolation(float v0, float v1, float t) {
+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 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);
@@ -79,38 +90,70 @@ float biLinearInterpolation(float v00, float v10,
 }
 
 
-float biLinearInterpolationNoEase(float x0y0, float x1y0,
-                                                                 float x0y1, float x1y1,
-                                                                 float x, float y) {
+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);
 }
 
-
+/*
 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 x, float y, float z)
+{
+       float u = biLinearInterpolation(v000, v100, v010, v110, x, y);
+       float v = biLinearInterpolation(v001, v101, v011, v111, x, y);
+       return linearInterpolation(u, v, z);
+}
+
+
+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);
 }
+*/
 
 
-#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 tx = easeCurve(x);
+       float tx = easeCurve(x);
        float ty = easeCurve(y);
-       float tz = easeCurve(z);*/
+       float tz = easeCurve(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
+       );
+}
+
+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 tx = x;
        float ty = y;
        float tz = z;
-       return(
+       return (
                v000 * (1 - tx) * (1 - ty) * (1 - tz) +
                v100 * tx * (1 - ty) * (1 - tz) +
                v010 * (1 - tx) * ty * (1 - tz) +
@@ -121,7 +164,6 @@ float triLinearInterpolation(
                v111 * tx * ty * tz
        );
 }
-#endif
 
 
 #if 0
@@ -164,7 +206,7 @@ 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);
+       return biLinearInterpolation(v00, v10, v01, v11, xl, yl);
 }
 
 
@@ -188,9 +230,10 @@ 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);
+       return triLinearInterpolationNoEase(
+               v000, v100, v010, v110,
+               v001, v101, v011, v111,
+               xl, yl, zl);
 }
 
 
@@ -264,24 +307,15 @@ float contour(float v)
        v = fabs(v);
        if(v >= 1.0)
                return 0.0;
-       return (1.0-v);
+       return (1.0 - v);
 }
 
 
 ///////////////////////// [ New perlin stuff ] ////////////////////////////
 
 
-Noise::Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy) {
-       init(np, seed, sx, sy, 1);
-}
-
-
-Noise::Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz) {
-       init(np, seed, sx, sy, sz);
-}
-
-
-void Noise::init(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz) {
+Noise::Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz)
+{
        this->np   = np;
        this->seed = seed;
        this->sx   = sx;
@@ -296,19 +330,16 @@ void Noise::init(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz) {
 }
 
 
-Noise::~Noise() {
+Noise::~Noise()
+{
        delete[] buf;
        delete[] result;
        delete[] noisebuf;
 }
 
 
-void Noise::setSize(int sx, int sy) {
-       setSize(sx, sy, 1);
-}
-
-
-void Noise::setSize(int sx, int sy, int sz) {
+void Noise::setSize(int sx, int sy, int sz)
+{
        this->sx = sx;
        this->sy = sy;
        this->sz = sz;
@@ -323,21 +354,24 @@ void Noise::setSize(int sx, int sy, int sz) {
 }
 
 
-void Noise::setSpreadFactor(v3f spread) {
+void Noise::setSpreadFactor(v3f spread)
+{
        this->np->spread = spread;
 
        resizeNoiseBuf(sz > 1);
 }
 
 
-void Noise::setOctaves(int octaves) {
+void Noise::setOctaves(int octaves)
+{
        this->np->octaves = octaves;
 
        resizeNoiseBuf(sz > 1);
 }
 
 
-void Noise::resizeNoiseBuf(bool is3d) {
+void Noise::resizeNoiseBuf(bool is3d)
+{
        int nlx, nly, nlz;
        float ofactor;
 
@@ -370,7 +404,11 @@ void Noise::resizeNoiseBuf(bool is3d) {
  * next octave.
  */
 #define idx(x, y) ((y) * nlx + (x))
-void Noise::gradientMap2D(float x, float y, float step_x, float step_y, int seed) {
+void Noise::gradientMap2D(
+               float x, float y,
+               float step_x, float step_y,
+               int seed)
+{
        float v00, v01, v10, v11, u, v, orig_u;
        int index, i, j, x0, y0, noisex, noisey;
        int nlx, nly;
@@ -424,15 +462,20 @@ void Noise::gradientMap2D(float x, float y, float step_x, float step_y, 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,
-                                                 int seed) {
+void Noise::gradientMap3D(
+               float x, float y, float z,
+               float step_x, float step_y, float step_z,
+               int seed, bool eased)
+{
        float v000, v010, v100, v110;
        float v001, v011, v101, v111;
        float u, v, w, orig_u, orig_v;
        int index, i, j, k, x0, y0, z0, noisex, noisey, noisez;
        int nlx, nly, nlz;
 
+       Interp3dFxn interpolate = eased ?
+               triLinearInterpolation : triLinearInterpolationNoEase;
+
        x0 = floor(x);
        y0 = floor(y);
        z0 = floor(z);
@@ -472,10 +515,11 @@ void Noise::gradientMap3D(float x, float y, float z,
                        u = orig_u;
                        noisex = 0;
                        for (i = 0; i != sx; i++) {
-                               buf[index++] = triLinearInterpolation(
+                               buf[index++] = interpolate(
                                                                        v000, v100, v010, v110,
                                                                        v001, v101, v011, v111,
                                                                        u, v, w);
+
                                u += step_x;
                                if (u >= 1.0) {
                                        u -= 1.0;
@@ -508,27 +552,23 @@ void Noise::gradientMap3D(float x, float y, float z,
 #undef idx
 
 
-float *Noise::perlinMap2D(float x, float y) {
+float *Noise::perlinMap2D(float x, float y)
+{
        float f = 1.0, g = 1.0;
-       int i, j, index, oct;
+       size_t bufsize = sx * sy;
 
        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++) {
+       for (int oct = 0; oct < np->octaves; oct++) {
                gradientMap2D(x * f, y * f,
                        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++;
-                       }
-               }
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                       result[i] += g * buf[i];
 
                f *= 2.0;
                g *= np->persist;
@@ -538,31 +578,28 @@ float *Noise::perlinMap2D(float x, float y) {
 }
 
 
-float *Noise::perlinMap2DModulated(float x, float y, float *persist_map) {
+float *Noise::perlinMap2DModulated(float x, float y, float *persist_map)
+{
        float f = 1.0;
-       int i, j, index, oct;
+       size_t bufsize = sx * sy;
 
        x /= np->spread.X;
        y /= np->spread.Y;
 
-       memset(result, 0, sizeof(float) * sx * sy);
-       
-       float *g = new float[sx * sy];
-       for (index = 0; index != sx * sy; index++)
-               g[index] = 1.0;
+       memset(result, 0, sizeof(float) * bufsize);
+
+       float *g = new float[bufsize];
+       for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+               g[i] = 1.0;
 
-       for (oct = 0; oct < np->octaves; oct++) {
+       for (int oct = 0; oct < np->octaves; oct++) {
                gradientMap2D(x * f, y * f,
                        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[index] * buf[index];
-                               g[index] *= persist_map[index];
-                               index++;
-                       }
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++) {
+                       result[i] += g[i] * buf[i];
+                       g[i] *= persist_map[i];
                }
 
                f *= 2.0;
@@ -573,30 +610,24 @@ float *Noise::perlinMap2DModulated(float x, float y, float *persist_map) {
 }
 
 
-float *Noise::perlinMap3D(float x, float y, float z) {
+float *Noise::perlinMap3D(float x, float y, float z, bool eased)
+{
        float f = 1.0, g = 1.0;
-       int i, j, k, index, oct;
+       size_t bufsize = sx * sy * sz;
 
        x /= np->spread.X;
        y /= np->spread.Y;
        z /= np->spread.Z;
 
-       memset(result, 0, sizeof(float) * sx * sy * sz);
+       memset(result, 0, sizeof(float) * bufsize);
 
-       for (oct = 0; oct < np->octaves; oct++) {
+       for (int 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);
+                       seed + np->seed + oct, eased);
 
-               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++;
-                               }
-                       }
-               }
+               for (size_t i = 0; i != bufsize; i++)
+                       result[i] += g * buf[i];
 
                f *= 2.0;
                g *= np->persist;
@@ -606,14 +637,14 @@ float *Noise::perlinMap3D(float x, float y, float z) {
 }
 
 
-void Noise::transformNoiseMap() {
-       int i = 0;
-       for (int z = 0; z != sz; z++) {
-               for (int y = 0; y != sy; y++) {
-                       for (int x = 0; x != sx; x++) {
-                               result[i] = result[i] * np->scale + np->offset;
-                               i++;
-                       }
-               }
+void Noise::transformNoiseMap()
+{
+       size_t i = 0;
+
+       for (int z = 0; z != sz; z++)
+       for (int y = 0; y != sy; y++)
+       for (int x = 0; x != sx; x++) {
+               result[i] = result[i] * np->scale + np->offset;
+               i++;
        }
 }
index 9f9e2af6df4210de55f1c9da1578a5902532a89d..093ac1d87ca6dc42e0ecf320fc0ff3835a8ab65c 100644 (file)
@@ -102,13 +102,10 @@ public:
        float *buf;
        float *result;
 
-       Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy);
-       Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz);
-       virtual ~Noise();
+       Noise(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz=1);
+       ~Noise();
 
-       virtual void init(NoiseParams *np, int seed, int sx, int sy, int sz);
-       void setSize(int sx, int sy);
-       void setSize(int sx, int sy, int sz);
+       void setSize(int sx, int sy, int sz=1);
        void setSpreadFactor(v3f spread);
        void setOctaves(int octaves);
        void resizeNoiseBuf(bool is3d);
@@ -120,10 +117,10 @@ public:
        void gradientMap3D(
                float x, float y, float z,
                float step_x, float step_y, float step_z,
-               int seed);
+               int seed, bool eased=false);
        float *perlinMap2D(float x, float y);
        float *perlinMap2DModulated(float x, float y, float *persist_map);
-       float *perlinMap3D(float x, float y, float z);
+       float *perlinMap3D(float x, float y, float z, bool eased=false);
        void transformNoiseMap();
 };