Noise.cpp
上传用户:ghyvgy
上传日期:2009-05-26
资源大小:547k
文件大小:11k
源码类别:

其他游戏

开发平台:

Python

  1. /*
  2. s_p_oneil@hotmail.com
  3. Copyright (c) 2000, Sean O'Neil
  4. All rights reserved.
  5. Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  6. modification, are permitted provided that the following conditions are met:
  7. * Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
  8.   this list of conditions and the following disclaimer.
  9. * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
  10.   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  11.   and/or other materials provided with the distribution.
  12. * Neither the name of this project nor the names of its contributors
  13.   may be used to endorse or promote products derived from this software
  14.   without specific prior written permission.
  15. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
  16. AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  17. IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  18. ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  19. LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  20. CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  21. SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  22. INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  23. CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  24. ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  25. POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26. */
  27. #include "Master.h"
  28. #include "Noise.h"
  29. void CNoise::Init(int nDimensions, unsigned int nSeed)
  30. {
  31. m_nDimensions = MIN(nDimensions, MAX_DIMENSIONS);
  32. CRandom r(nSeed);
  33. int i, j, k;
  34. for(i=0; i<256; i++)
  35. {
  36. m_nMap[i] = i;
  37. for(j=0; j<m_nDimensions; j++)
  38. m_nBuffer[i][j] = (float)r.RandomD(-0.5, 0.5);
  39. Normalize(m_nBuffer[i], m_nDimensions);
  40. }
  41. while(--i)
  42. {
  43. j = r.RandomI(0, 255);
  44. SWAP(m_nMap[i], m_nMap[j], k);
  45. }
  46. //_fpreset(); // Bug in CRandom! Causes messed up floating point operations!
  47. }
  48. float CNoise::Noise(float *f)
  49. {
  50. int n[MAX_DIMENSIONS]; // Indexes to pass to lattice function
  51. float r[MAX_DIMENSIONS]; // Remainders to pass to lattice function
  52. float w[MAX_DIMENSIONS]; // Cubic values to pass to interpolation function
  53. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  54. {
  55. n[i] = Floor(f[i]);
  56. r[i] = f[i] - n[i];
  57. w[i] = Cubic(r[i]);
  58. }
  59. float fValue;
  60. switch(m_nDimensions)
  61. {
  62. case 1:
  63. fValue = Lerp(Lattice(n[0], r[0]),
  64.   Lattice(n[0]+1, r[0]-1),
  65.   w[0]);
  66. break;
  67. case 2:
  68. fValue = Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1]),
  69.    Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1]),
  70.    w[0]),
  71.   Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1),
  72.    Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1),
  73.    w[0]),
  74.   w[1]);
  75. break;
  76. case 3:
  77. fValue = Lerp(Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1], n[2], r[2]),
  78. Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1], n[2], r[2]),
  79. w[0]),
  80.    Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1, n[2], r[2]),
  81. Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1, n[2], r[2]),
  82. w[0]),
  83.    w[1]),
  84.   Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1], n[2]+1, r[2]-1),
  85. Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1], n[2]+1, r[2]-1),
  86. w[0]),
  87.    Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1, n[2]+1, r[2]-1),
  88. Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1, n[2]+1, r[2]-1),
  89. w[0]),
  90.    w[1]),
  91.   w[2]);
  92. break;
  93. case 4:
  94. fValue = Lerp(Lerp(Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1], n[2], r[2], n[3], r[3]),
  95.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1], n[2], r[2], n[3], r[3]),
  96.  w[0]),
  97. Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1, n[2], r[2], n[3], r[3]),
  98.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1, n[2], r[2], n[3], r[3]),
  99.  w[0]),
  100. w[1]),
  101. Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1], n[2]+1, r[2]-1, n[3], r[3]),
  102.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1], n[2]+1, r[2]-1, n[3], r[3]),
  103.  w[0]),
  104. Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1, n[2]+1, r[2]-1),
  105.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1, n[2]+1, r[2]-1, n[3], r[3]),
  106.  w[0]),
  107. w[1]),
  108.    w[2]),
  109.   Lerp(Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1], n[2], r[2], n[3]+1, r[3]-1),
  110.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1], n[2], r[2], n[3]+1, r[3]-1),
  111.  w[0]),
  112. Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1, n[2], r[2], n[3]+1, r[3]-1),
  113.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1, n[2], r[2], n[3]+1, r[3]-1),
  114.  w[0]),
  115. w[1]),
  116. Lerp(Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1], r[1], n[2]+1, r[2]-1, n[3]+1, r[3]-1),
  117.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1], r[1], n[2]+1, r[2]-1, n[3]+1, r[3]-1),
  118.  w[0]),
  119. Lerp(Lattice(n[0], r[0], n[1]+1, r[1]-1, n[2]+1, r[2]-1),
  120.  Lattice(n[0]+1, r[0]-1, n[1]+1, r[1]-1, n[2]+1, r[2]-1, n[3]+1, r[3]-1),
  121.  w[0]),
  122. w[1]),
  123.    w[2]),
  124.   w[3]);
  125. break;
  126. }
  127. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  128. }
  129. void CSeededNoise::Init(unsigned int nSeed)
  130. {
  131. /*
  132. for(int y=0; y<64; y++)
  133. {
  134. float fDy = (float)y/m_nHeight - 0.5f;
  135. for(int x=0; x<64; x++)
  136. {
  137. float fDx = (float)x/m_nWidth - 0.5f;
  138. float fDist = sqrtf(fDx*fDx + fDy*fDy);
  139. float fIntensity = expf(-Max(fDist-fSizeDisc,0)*fExpose);
  140. m_nBuffer[x][y] = 0;
  141. }
  142. }
  143. */
  144. }
  145. float CSeededNoise::Noise(float *f)
  146. {
  147. int n[2]; // Indexes to pass to lattice function
  148. float r[2]; // Remainders to pass to lattice function
  149. float w[2]; // Cubic values to pass to interpolation function
  150. for(int i=0; i<2; i++)
  151. {
  152. n[i] = Floor(f[i]);
  153. r[i] = f[i] - n[i];
  154. w[i] = Cubic(r[i]);
  155. }
  156. float fValue = Lerp(Lerp(m_nBuffer[n[0]][n[1]],
  157.  m_nBuffer[n[0]+1][n[1]],
  158.  w[0]),
  159. Lerp(m_nBuffer[n[0]][n[1]+1],
  160.  m_nBuffer[n[0]+1][n[1]+1],
  161.  w[0]),
  162. w[1]);
  163. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  164. }
  165. float CFractal::fBm(float *f, float fOctaves)
  166. {
  167. // Initialize locals
  168. float fValue = 0;
  169. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  170. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  171. fTemp[i] = f[i];
  172. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  173. for(i=0; i<fOctaves; i++)
  174. {
  175. fValue += Noise(fTemp) * m_fExponent[i];
  176. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  177. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  178. }
  179. // Take care of remainder in fOctaves
  180. fOctaves -= (int)fOctaves;
  181. if(fOctaves > DELTA)
  182. fValue += fOctaves * Noise(fTemp) * m_fExponent[i];
  183. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  184. }
  185. float CFractal::fBmTest(float *f, int nStart, int nEnd, float fInitial)
  186. {
  187. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  188. float fValue = 0, fExp = 2;
  189. int i;
  190. // Initialize locals
  191. for(i=0; i<nStart; i++)
  192. fExp *= m_fLacunarity;
  193. for(i=0; i<m_nDimensions; i++)
  194. fTemp[i] = f[i] * fExp;
  195. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  196. for(i=nStart; i<nEnd; i++)
  197. {
  198. fValue += Noise(fTemp) * m_fExponent[i];
  199. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  200. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  201. }
  202. if(nStart)
  203. fValue += fInitial;
  204. if(fValue <= 0.0f)
  205. fValue = (float)-pow(-fValue, 0.7f);
  206. else
  207. fValue = (float)pow(fValue, 1 + Noise(fTemp) * fValue);
  208. return fValue * 1.33333f;
  209. }
  210. float CFractal::fBmTest(float *f, float fOctaves)
  211. {
  212. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  213. float fValue = 0;
  214. int i;
  215. // Initialize locals
  216. for(i=0; i<m_nDimensions; i++)
  217. fTemp[i] = f[i] * 2;
  218. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  219. for(i=0; i<fOctaves; i++)
  220. {
  221. fValue += Noise(fTemp) * m_fExponent[i];
  222. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  223. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  224. }
  225. // Take care of remainder in fOctaves
  226. fOctaves -= (int)fOctaves;
  227. if(fOctaves > DELTA)
  228. fValue += fOctaves * Noise(fTemp) * m_fExponent[i];
  229. if(fValue <= 0.0f)
  230. fValue = (float)-pow(-fValue, 0.7f);
  231. else
  232. fValue = (float)pow(fValue, 1 + Noise(fTemp) * fValue);
  233. return fValue * 1.33333f;
  234. }
  235. float CFractal::Turbulence(float *f, float fOctaves)
  236. {
  237. // Initialize locals
  238. float fValue = 0;
  239. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  240. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  241. fTemp[i] = f[i];
  242. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  243. for(i=0; i<fOctaves; i++)
  244. {
  245. fValue += Abs(Noise(fTemp)) * m_fExponent[i];
  246. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  247. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  248. }
  249. // Take care of remainder in fOctaves
  250. fOctaves -= (int)fOctaves;
  251. if(fOctaves > DELTA)
  252. fValue += fOctaves * Abs(Noise(fTemp) * m_fExponent[i]);
  253. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  254. }
  255. float CFractal::Multifractal(float *f, float fOctaves, float fOffset)
  256. {
  257. // Initialize locals
  258. float fValue = 1;
  259. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  260. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  261. fTemp[i] = f[i];
  262. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  263. for(i=0; i<fOctaves; i++)
  264. {
  265. fValue *= Noise(fTemp) * m_fExponent[i] + fOffset;
  266. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  267. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  268. }
  269. // Take care of remainder in fOctaves (shouldn't that be a multiply?)
  270. fOctaves -= (int)fOctaves;
  271. if(fOctaves > DELTA)
  272. fValue *= fOctaves * (Noise(fTemp) * m_fExponent[i] + fOffset);
  273. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  274. }
  275. float CFractal::Heterofractal(float *f, float fOctaves, float fOffset)
  276. {
  277. // Initialize locals
  278. float fValue = Noise(f) + fOffset;
  279. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  280. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  281. fTemp[i] = f[i] * m_fLacunarity;
  282. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  283. for(i=1; i<fOctaves; i++)
  284. {
  285. fValue += (Noise(fTemp) + fOffset) * m_fExponent[i] * fValue;
  286. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  287. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  288. }
  289. // Take care of remainder in fOctaves
  290. fOctaves -= (int)fOctaves;
  291. if(fOctaves > DELTA)
  292. fValue += fOctaves * (Noise(fTemp) + fOffset) * m_fExponent[i] * fValue;
  293. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  294. }
  295. float CFractal::HybridMultifractal(float *f, float fOctaves, float fOffset, float fGain)
  296. {
  297. // Initialize locals
  298. float fValue = (Noise(f) + fOffset) * m_fExponent[0];
  299. float fWeight = fValue;
  300. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  301. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  302. fTemp[i] = f[i] * m_fLacunarity;
  303. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  304. for(i=1; i<fOctaves; i++)
  305. {
  306. if(fWeight > 1)
  307. fWeight = 1;
  308. float fSignal = (Noise(fTemp) + fOffset) * m_fExponent[i];
  309. fValue += fWeight * fSignal;
  310. fWeight *= fGain * fSignal;
  311. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  312. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  313. }
  314. // Take care of remainder in fOctaves
  315. fOctaves -= (int)fOctaves;
  316. if(fOctaves > DELTA)
  317. {
  318. if(fWeight > 1)
  319. fWeight = 1;
  320. float fSignal = (Noise(fTemp) + fOffset) * m_fExponent[i];
  321. fValue += fOctaves * fWeight * fSignal;
  322. }
  323. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  324. }
  325. float CFractal::RidgedMultifractal(float *f, float fOctaves, float fOffset, float fGain)
  326. {
  327. // Initialize locals
  328. float fSignal = fOffset - Abs(Noise(f));
  329. fSignal *= fSignal;
  330. float fValue = fSignal;
  331. float fTemp[MAX_DIMENSIONS];
  332. for(int i=0; i<m_nDimensions; i++)
  333. fTemp[i] = f[i];
  334. // Inner loop of spectral construction, where the fractal is built
  335. for(i=1; i<fOctaves; i++)
  336. {
  337. for(int j=0; j<m_nDimensions; j++)
  338. fTemp[j] *= m_fLacunarity;
  339. float fWeight = Clamp(0, 1, fSignal * fGain);
  340. fSignal = fOffset - Abs(Noise(fTemp));
  341. fSignal *= fSignal;
  342. fSignal *= fWeight;
  343. fValue += fSignal * m_fExponent[i];
  344. }
  345. return CLAMP(-0.99999f, 0.99999f, fValue);
  346. }