Add (possibly non-compatible) work-in-progress noise.{h,cpp} so that they won't be...
authorPerttu Ahola <celeron55@gmail.com>
Thu, 19 May 2011 17:06:54 +0000 (20:06 +0300)
committerPerttu Ahola <celeron55@gmail.com>
Thu, 19 May 2011 17:06:54 +0000 (20:06 +0300)
src/noise.cpp.new [new file with mode: 0644]
src/noise.h.new [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/noise.cpp.new b/src/noise.cpp.new
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e7923da
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,410 @@
+/*
+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 General Public License as published by
+the Free Software Foundation; either version 2 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 General Public License for more details.
+
+You should have received a copy of the GNU 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.
+*/
+
+#include <math.h>
+#include "noise.h"
+#include <iostream>
+#include "debug.h"
+
+#define NOISE_MAGIC_X 1619
+#define NOISE_MAGIC_Y 31337
+#define NOISE_MAGIC_Z 52591
+#define NOISE_MAGIC_SEED 1013
+
+double 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
+};
+
+double dotProduct(double vx, double vy, double wx, double wy){
+    return vx*wx+vy*wy;
+}
+double easeCurve(double t){
+    return 6*pow(t,5)-15*pow(t,4)+10*pow(t,3);
+}
+double linearInterpolation(double x0, double x1, double t){
+    return x0+(x1-x0)*t;
+}
+double biLinearInterpolation(double x0y0, double x1y0, double x0y1, double x1y1, double x, double y){
+    double tx = easeCurve(x);
+    double ty = easeCurve(y);
+       /*double tx = x;
+       double ty = y;*/
+    double u = linearInterpolation(x0y0,x1y0,tx);
+    double v = linearInterpolation(x0y1,x1y1,tx);
+    return linearInterpolation(u,v,ty);
+}
+
+double triLinearInterpolation(
+               double v000, double v100, double v010, double v110,
+               double v001, double v101, double v011, double v111,
+               double x, double y, double z)
+{
+    /*double tx = easeCurve(x);
+    double ty = easeCurve(y);
+    double tz = easeCurve(z);*/
+    double tx = x;
+    double ty = y;
+    double 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
+       );
+}
+
+double 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;
+       n = (n * (n*n*60493+19990303) + 1376312589) & 0x7fffffff;
+       return 1.0 - (double)n/1073741824;
+}
+
+double 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;
+       n = (n * (n*n*60493+19990303) + 1376312589) & 0x7fffffff;
+       return 1.0 - (double)n/1073741824;
+}
+
+#if 0
+double noise2d_gradient(double x, double 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
+       double xl = x - (double)x0;
+       double yl = y - (double)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
+       double s = dotProduct(cos_lookup[n00], cos_lookup[(n00+12)%16], xl, yl);
+       double u = dotProduct(-cos_lookup[n10], cos_lookup[(n10+12)%16], 1.-xl, yl);
+       double v = dotProduct(cos_lookup[n01], -cos_lookup[(n01+12)%16], xl, 1.-yl);
+       double 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);
+}
+#endif
+
+#if 1
+double noise2d_gradient(double x, double 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
+       double xl = x - (double)x0;
+       double yl = y - (double)y0;
+       // Get values for corners of cube
+       double v00 = noise2d(x0, y0, seed);
+       double v10 = noise2d(x0+1, y0, seed);
+       double v01 = noise2d(x0, y0+1, seed);
+       double v11 = noise2d(x0+1, y0+1, seed);
+       // Interpolate
+       return biLinearInterpolation(v00,v10,v01,v11,xl,yl);
+}
+#endif
+
+double noise3d_gradient(double x, double y, double z, 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);
+       int z0 = (z > 0.0 ? (int)z : (int)z - 1);
+       // Calculate the remaining part of the coordinates
+       double xl = x - (double)x0;
+       double yl = y - (double)y0;
+       double zl = z - (double)z0;
+       // Get values for corners of cube
+       double v000 = noise3d(x0, y0, z0, seed);
+       double v100 = noise3d(x0+1, y0, z0, seed);
+       double v010 = noise3d(x0, y0+1, z0, seed);
+       double v110 = noise3d(x0+1, y0+1, z0, seed);
+       double v001 = noise3d(x0, y0, z0+1, seed);
+       double v101 = noise3d(x0+1, y0, z0+1, seed);
+       double v011 = noise3d(x0, y0+1, z0+1, seed);
+       double v111 = noise3d(x0+1, y0+1, z0+1, seed);
+       // Interpolate
+       return triLinearInterpolation(v000,v100,v010,v110,v001,v101,v011,v111,xl,yl,zl);
+}
+
+double noise2d_perlin(double x, double y, int seed,
+               int octaves, double persistence)
+{
+       double a = 0;
+       double f = 1.0;
+       double g = 1.0;
+       for(int i=0; i<octaves; i++)
+       {
+               a += g * noise2d_gradient(x*f, y*f, seed+i);
+               f *= 2.0;
+               g *= persistence;
+       }
+       return a;
+}
+
+double noise2d_perlin_abs(double x, double y, int seed,
+               int octaves, double persistence)
+{
+       double a = 0;
+       double f = 1.0;
+       double 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;
+}
+
+double noise3d_perlin(double x, double y, double z, int seed,
+               int octaves, double persistence)
+{
+       double a = 0;
+       double f = 1.0;
+       double 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;
+       }
+       return a;
+}
+
+double noise3d_perlin_abs(double x, double y, double z, int seed,
+               int octaves, double persistence)
+{
+       double a = 0;
+       double f = 1.0;
+       double 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;
+       }
+       return a;
+}
+
+// -1->0, 0->1, 1->0
+double contour(double v)
+{
+       v = fabs(v);
+       if(v >= 1.0)
+               return 0.0;
+       return (1.0-v);
+}
+
+double noise3d_param(const NoiseParams &param, double x, double y, double z)
+{
+       double s = param.pos_scale;
+       x /= s;
+       y /= s;
+       z /= s;
+
+       if(param.type == NOISE_PERLIN)
+       {
+               return param.noise_scale*noise3d_perlin(x,y,z, param.seed,
+                               param.octaves,
+                               param.persistence);
+       }
+       else if(param.type == NOISE_PERLIN_ABS)
+       {
+               return param.noise_scale*noise3d_perlin_abs(x,y,z, param.seed,
+                               param.octaves,
+                               param.persistence);
+       }
+       else if(param.type == NOISE_PERLIN_CONTOUR)
+       {
+               return contour(param.noise_scale*noise3d_perlin(x,y,z,
+                               param.seed, param.octaves,
+                               param.persistence));
+       }
+       else if(param.type == NOISE_PERLIN_CONTOUR_FLIP_YZ)
+       {
+               return contour(param.noise_scale*noise3d_perlin(x,z,y,
+                               param.seed, param.octaves,
+                               param.persistence));
+       }
+       else assert(0);
+}
+
+/*
+       NoiseBuffer
+*/
+
+NoiseBuffer::NoiseBuffer():
+       m_data(NULL)
+{
+}
+
+NoiseBuffer::~NoiseBuffer()
+{
+       clear();
+}
+
+void NoiseBuffer::clear()
+{
+       if(m_data)
+               delete[] m_data;
+       m_data = NULL;
+       m_size_x = 0;
+       m_size_y = 0;
+       m_size_z = 0;
+}
+
+void NoiseBuffer::create(const NoiseParams &param,
+               double first_x, double first_y, double first_z,
+               double last_x, double last_y, double last_z,
+               double samplelength_x, double samplelength_y, double samplelength_z)
+{
+       clear();
+       
+       m_start_x = first_x - samplelength_x;
+       m_start_y = first_y - samplelength_y;
+       m_start_z = first_z - samplelength_z;
+       m_samplelength_x = samplelength_x;
+       m_samplelength_y = samplelength_y;
+       m_samplelength_z = samplelength_z;
+
+       m_size_x = (last_x - m_start_x)/samplelength_x + 2;
+       m_size_y = (last_y - m_start_y)/samplelength_y + 2;
+       m_size_z = (last_z - m_start_z)/samplelength_z + 2;
+
+       m_data = new double[m_size_x*m_size_y*m_size_z];
+
+       for(int x=0; x<m_size_x; x++)
+       for(int y=0; y<m_size_y; y++)
+       for(int z=0; z<m_size_z; z++)
+       {
+               double xd = (m_start_x + (double)x*m_samplelength_x);
+               double yd = (m_start_y + (double)y*m_samplelength_y);
+               double zd = (m_start_z + (double)z*m_samplelength_z);
+               double a = noise3d_param(param, xd,yd,zd);
+               intSet(x,y,z, a);
+       }
+}
+
+void NoiseBuffer::multiply(const NoiseParams &param)
+{
+       assert(m_data != NULL);
+
+       for(int x=0; x<m_size_x; x++)
+       for(int y=0; y<m_size_y; y++)
+       for(int z=0; z<m_size_z; z++)
+       {
+               double xd = (m_start_x + (double)x*m_samplelength_x);
+               double yd = (m_start_y + (double)y*m_samplelength_y);
+               double zd = (m_start_z + (double)z*m_samplelength_z);
+               double a = noise3d_param(param, xd,yd,zd);
+               intMultiply(x,y,z, a);
+       }
+}
+
+// Deprecated
+void NoiseBuffer::create(int seed, int octaves, double persistence,
+               bool abs,
+               double first_x, double first_y, double first_z,
+               double last_x, double last_y, double last_z,
+               double samplelength_x, double samplelength_y, double samplelength_z)
+{
+       NoiseParams param;
+       param.type = abs ? NOISE_PERLIN_ABS : NOISE_PERLIN;
+       param.seed = seed;
+       param.octaves = octaves;
+       param.persistence = persistence;
+
+       create(param, first_x, first_y, first_z,
+                       last_x, last_y, last_z,
+                       samplelength_x, samplelength_y, samplelength_z);
+}
+
+void NoiseBuffer::intSet(int x, int y, int z, double d)
+{
+       int i = m_size_x*m_size_y*z + m_size_x*y + x;
+       assert(i >= 0);
+       assert(i < m_size_x*m_size_y*m_size_z);
+       m_data[i] = d;
+}
+
+void NoiseBuffer::intMultiply(int x, int y, int z, double d)
+{
+       int i = m_size_x*m_size_y*z + m_size_x*y + x;
+       assert(i >= 0);
+       assert(i < m_size_x*m_size_y*m_size_z);
+       m_data[i] = m_data[i] * d;
+}
+
+double NoiseBuffer::intGet(int x, int y, int z)
+{
+       int i = m_size_x*m_size_y*z + m_size_x*y + x;
+       assert(i >= 0);
+       assert(i < m_size_x*m_size_y*m_size_z);
+       return m_data[i];
+}
+
+double NoiseBuffer::get(double x, double y, double z)
+{
+       x -= m_start_x;
+       y -= m_start_y;
+       z -= m_start_z;
+       x /= m_samplelength_x;
+       y /= m_samplelength_y;
+       z /= m_samplelength_z;
+       // Calculate the integer coordinates
+       int x0 = (x > 0.0 ? (int)x : (int)x - 1);
+       int y0 = (y > 0.0 ? (int)y : (int)y - 1);
+       int z0 = (z > 0.0 ? (int)z : (int)z - 1);
+       // Calculate the remaining part of the coordinates
+       double xl = x - (double)x0;
+       double yl = y - (double)y0;
+       double zl = z - (double)z0;
+       // Get values for corners of cube
+       double v000 = intGet(x0,   y0,   z0);
+       double v100 = intGet(x0+1, y0,   z0);
+       double v010 = intGet(x0,   y0+1, z0);
+       double v110 = intGet(x0+1, y0+1, z0);
+       double v001 = intGet(x0,   y0,   z0+1);
+       double v101 = intGet(x0+1, y0,   z0+1);
+       double v011 = intGet(x0,   y0+1, z0+1);
+       double v111 = intGet(x0+1, y0+1, z0+1);
+       // Interpolate
+       return triLinearInterpolation(v000,v100,v010,v110,v001,v101,v011,v111,xl,yl,zl);
+}
+
diff --git a/src/noise.h.new b/src/noise.h.new
new file mode 100644 (file)
index 0000000..59ca1bf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,108 @@
+/*
+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 General Public License as published by
+the Free Software Foundation; either version 2 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 General Public License for more details.
+
+You should have received a copy of the GNU 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.
+*/
+
+#ifndef NOISE_HEADER
+#define NOISE_HEADER
+
+double easeCurve(double t);
+// Return value: -1 ... 1
+double noise2d(int x, int y, int seed);
+double noise3d(int x, int y, int z, int seed);
+
+double noise2d_gradient(double x, double y, int seed);
+double noise3d_gradient(double x, double y, double z, int seed);
+
+double noise2d_perlin(double x, double y, int seed,
+               int octaves, double persistence);
+
+double noise2d_perlin_abs(double x, double y, int seed,
+               int octaves, double persistence);
+
+double noise3d_perlin(double x, double y, double z, int seed,
+               int octaves, double persistence);
+
+double noise3d_perlin_abs(double x, double y, double z, int seed,
+               int octaves, double persistence);
+
+enum NoiseType
+{
+       NOISE_PERLIN,
+       NOISE_PERLIN_ABS,
+       NOISE_PERLIN_CONTOUR,
+       NOISE_PERLIN_CONTOUR_FLIP_YZ
+};
+
+struct NoiseParams
+{
+       NoiseType type;
+       int seed;
+       int octaves;
+       double persistence;
+       double pos_scale;
+       double noise_scale; // Useful for contour noises
+       
+       NoiseParams(NoiseType type_=NOISE_PERLIN, int seed_=0,
+                       int octaves_=3, double persistence_=0.5,
+                       double pos_scale_=100.0, double noise_scale_=1.0):
+               type(type_),
+               seed(seed_),
+               octaves(octaves_),
+               persistence(persistence_),
+               pos_scale(pos_scale_),
+               noise_scale(noise_scale_)
+       {
+       }
+};
+
+double noise3d_param(const NoiseParams &param, double x, double y, double z);
+
+class NoiseBuffer
+{
+public:
+       NoiseBuffer();
+       ~NoiseBuffer();
+       
+       void clear();
+       void create(const NoiseParams &param,
+                       double first_x, double first_y, double first_z,
+                       double last_x, double last_y, double last_z,
+                       double samplelength_x, double samplelength_y, double samplelength_z);
+       void multiply(const NoiseParams &param);
+       // Deprecated
+       void create(int seed, int octaves, double persistence,
+                       bool abs,
+                       double first_x, double first_y, double first_z,
+                       double last_x, double last_y, double last_z,
+                       double samplelength_x, double samplelength_y, double samplelength_z);
+
+       void intSet(int x, int y, int z, double d);
+       void intMultiply(int x, int y, int z, double d);
+       double intGet(int x, int y, int z);
+       double get(double x, double y, double z);
+
+private:
+       double *m_data;
+       double m_start_x, m_start_y, m_start_z;
+       double m_samplelength_x, m_samplelength_y, m_samplelength_z;
+       int m_size_x, m_size_y, m_size_z;
+};
+
+#endif
+