Added SimplexNoise
Signed-off-by: Ralph Niemitz <ralph.niemitz@gmx.de>
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135
src/main/java/com/generation/SimplexNoise.java
Normal file
135
src/main/java/com/generation/SimplexNoise.java
Normal file
@ -0,0 +1,135 @@
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package src.main.java.com.generation;
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import java.util.Random;
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/**
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|
* Implementation of the simplex noise algorithm.
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* @see <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Simplex_noise">Wikipedia</a>
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*/
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public class SimplexNoise {
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private SimplexNoiseOctave[] octaves;
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private double[] frequencys;
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private double[] amplitudes;
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private int largestFeature;
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private double persistance;
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private long seed;
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/**
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* @param largestFeature size of the largest possible feature
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* @param persistence the persistence
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* @param seed the seed
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*/
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public SimplexNoise(int largestFeature, double persistence, long seed) {
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this.largestFeature = largestFeature;
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this.persistance = persistence;
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this.seed = seed;
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int octaveCount = (int)Math.ceil(Math.log10(largestFeature) / Math.log10(2.0D));
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this.octaves = new SimplexNoiseOctave[octaveCount];
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this.frequencys = new double[octaveCount];
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this.amplitudes = new double[octaveCount];
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Random random = new Random(seed);
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for(int index = 0; index < octaveCount; index++) {
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this.octaves[index] = new SimplexNoiseOctave(random.nextInt());
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|
this.frequencys[index] = Math.pow(2, index);
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|
this.amplitudes[index] = Math.pow(persistence, octaveCount - index);
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}
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}
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/**
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* Generates a height map.
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* @param x X coordinate
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* @param y Y coordinate
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* @param width width
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|
* @param height height
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|
* @return the generated height map
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*/
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public float[][] generateHeightMap(int x, int y, int width, int height) {
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int xEnd = x + width;
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int yEnd = y + height;
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float[][] result = new float[width][height];
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for(int i = 0; i < width; i++) {
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for(int j = 0; j < height; j++) {
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int posX = x + i * ((xEnd - x) / width);
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int posY = y + j * ((yEnd - y) / height);
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result[i][j] = Math.min(1.0F, Math.max(0.0F, (float)(0.5D * (1 + this.getNoise(posX, posY)))));
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}
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}
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return result;
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}
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/**
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|
* Generates a two dimensional noise.
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* @param x X coordinate
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|
* @param y Y coordinate
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* @return the generated noise
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*/
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public double getNoise(int x, int y) {
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double result = 0;
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for(int index = 0; index < this.octaves.length; index++) {
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result += this.octaves[index].noise(x / this.frequencys[index], y / this.frequencys[index]) * this.amplitudes[index];
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}
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|
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|
return result;
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|
}
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/**
|
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|
* Generates a three dimensional noise.
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|
* @param x X coordinate
|
||||||
|
* @param y Y coordinate
|
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|
* @param z Z coordinate
|
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* @return the generated noise
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|
*/
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|
public double getNoise(int x, int y, int z) {
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double result = 0;
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for(int index = 0; index < this.octaves.length; index++) {
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double frequency = Math.pow(2, index);
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|
double amplitude = Math.pow(this.persistance, this.octaves.length - index);
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|
result += this.octaves[index].noise(x / frequency, y / frequency, z / frequency) * amplitude;
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}
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|
return result;
|
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|
}
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/**
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|
* @return the largest possible feature
|
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*/
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public int getLargestFeature() {
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|
return this.largestFeature;
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|
}
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/**
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|
* @return the persistence
|
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|
*/
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public double getPersistance() {
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|
return this.persistance;
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|
}
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/**
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|
* @return the seed
|
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|
*/
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|
public long getSeed() {
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|
return this.seed;
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|
}
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|
}
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392
src/main/java/com/generation/SimplexNoiseOctave.java
Normal file
392
src/main/java/com/generation/SimplexNoiseOctave.java
Normal file
@ -0,0 +1,392 @@
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|
package src.main.java.com.generation;
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import java.util.Random;
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/**
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|
* Implementation of a simplex noise octave.
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*/
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public class SimplexNoiseOctave {
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private static final Gradient[] GRADIENTS = {
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|
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||||||
|
new Gradient( 1, 1, 0), new Gradient(-1, 1, 0), new Gradient( 1, -1, 0),
|
||||||
|
new Gradient(-1, -1, 0), new Gradient( 1, 0, 1), new Gradient(-1, 0, 1),
|
||||||
|
new Gradient( 1, 0, -1), new Gradient(-1, 0, -1), new Gradient( 0, 1, 1),
|
||||||
|
new Gradient( 0, -1, 1), new Gradient( 0, 1, -1), new Gradient( 0, -1, -1)
|
||||||
|
};
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|
private static final short P_SUPPLY[] = {
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|
|
||||||
|
151, 160, 137, 91, 90, 15, 131, 13, 201, 95, 96, 53, 194, 233, 7, 225,
|
||||||
|
140, 36, 103, 30, 69, 142, 8, 99, 37, 240, 21, 10, 23, 190, 6, 148,
|
||||||
|
247, 120, 234, 75, 0, 26, 197, 62, 94, 252, 219, 203, 117, 35, 11, 32,
|
||||||
|
57, 177, 33, 88, 237, 149, 56, 87, 174, 20, 125, 136, 171, 168, 68, 175,
|
||||||
|
74, 165, 71, 134, 139, 48, 27, 166, 77, 146, 158, 231, 83, 111, 229, 122,
|
||||||
|
60, 211, 133, 230, 220, 105, 92, 41, 55, 46, 245, 40, 244, 102, 143, 54,
|
||||||
|
65, 25, 63, 161, 1, 216, 80, 73, 209, 76, 132, 187, 208, 89, 18, 169,
|
||||||
|
200, 196, 135, 130, 116, 188, 159, 86, 164, 100, 109, 198, 173, 186, 3, 64,
|
||||||
|
52, 217, 226, 250, 124, 123, 5, 202, 38, 147, 118, 126, 255, 82, 85, 212,
|
||||||
|
207, 206, 59, 227, 47, 16, 58, 17, 182, 189, 28, 42, 223, 183, 170, 213,
|
||||||
|
119, 248, 152, 2, 44, 154, 163, 70, 221, 153, 101, 155, 167, 43, 172, 9,
|
||||||
|
129, 22, 39, 253, 19, 98, 108, 110, 79, 113, 224, 232, 178, 185, 112, 104,
|
||||||
|
218, 246, 97, 228, 251, 34, 242, 193, 238, 210, 144, 12, 191, 179, 162, 241,
|
||||||
|
81, 51, 145, 235, 249, 14, 239, 107, 49, 192, 214, 31, 181, 199, 106, 157,
|
||||||
|
184, 84, 204, 176, 115, 121, 50, 45, 127, 4, 150, 254, 138, 236, 205, 93,
|
||||||
|
222, 114, 67, 29, 24, 72, 243, 141, 128, 195, 78, 66, 215, 61, 156, 180
|
||||||
|
};
|
||||||
|
private static final int LENGTH = P_SUPPLY.length * 2;
|
||||||
|
private static final int SWAP_COUNT = 20;
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||||||
|
private static final double F2 = 0.5D * (Math.sqrt(3.0D) - 1.0D);
|
||||||
|
private static final double G2 = (3.0D - Math.sqrt(3.0D)) / 6.0D;
|
||||||
|
private static final double F3 = 1.0D / 3.0D;
|
||||||
|
private static final double G3 = 1.0D / 6.0D;
|
||||||
|
|
||||||
|
private final short[] p = P_SUPPLY.clone();
|
||||||
|
private final short[] perm = new short[LENGTH];
|
||||||
|
private final short[] permMod12 = new short[LENGTH];
|
||||||
|
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|
/**
|
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|
* @param seed the seed for this octave
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||||||
|
*/
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|
public SimplexNoiseOctave(long seed) {
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|
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|
Random random = new Random(seed);
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int index = 0; index < SWAP_COUNT; index++) {
|
||||||
|
|
||||||
|
int swapFrom = random.nextInt(this.p.length);
|
||||||
|
int swapTo = random.nextInt(this.p.length);
|
||||||
|
|
||||||
|
short temp = this.p[swapFrom];
|
||||||
|
this.p[swapFrom] = this.p[swapTo];
|
||||||
|
this.p[swapTo] = temp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int index = 0; index < LENGTH; index++) {
|
||||||
|
|
||||||
|
this.perm[index] = this.p[index & 255];
|
||||||
|
this.permMod12[index] = (short)(this.perm[index] % 12);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
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|
* A method with the functionality of {@link Math#floor(double)} but it is faster.
|
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|
* @param x the value
|
||||||
|
* @return the result
|
||||||
|
* @see Math#floor(double)
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|
*/
|
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|
private static final int fastfloor(double x) {
|
||||||
|
|
||||||
|
int xAsInt = (int)x;
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|
return x < xAsInt ? xAsInt - 1 : xAsInt;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Dot function for a gradient.
|
||||||
|
* @param gradient the gradient
|
||||||
|
* @param x X
|
||||||
|
* @param y Y
|
||||||
|
* @return the dot value
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static final double dot(Gradient gradient, double x, double y) {
|
||||||
|
|
||||||
|
return gradient.x * x + gradient.y * y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Dot function for a gradient.
|
||||||
|
* @param gradient the gradient
|
||||||
|
* @param x X
|
||||||
|
* @param y Y
|
||||||
|
* @param z Z
|
||||||
|
* @return the dot value
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static final double dot(Gradient gradient, double x, double y, double z) {
|
||||||
|
|
||||||
|
return gradient.x * x + gradient.y * y + gradient.z * z;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Makes a two dimensional noise.
|
||||||
|
* @param x X
|
||||||
|
* @param y Y
|
||||||
|
* @return the noise
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public double noise(double x, double y) {
|
||||||
|
|
||||||
|
double n0;
|
||||||
|
double n1;
|
||||||
|
double n2;
|
||||||
|
|
||||||
|
double s = (x + y) * F2;
|
||||||
|
|
||||||
|
int i = fastfloor(x + s);
|
||||||
|
int j = fastfloor(y + s);
|
||||||
|
|
||||||
|
double t = (i + j) * G2;
|
||||||
|
|
||||||
|
double X0 = i - t;
|
||||||
|
double Y0 = j - t;
|
||||||
|
|
||||||
|
double x0 = x - X0;
|
||||||
|
double y0 = y - Y0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int i1;
|
||||||
|
int j1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(x0 > y0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 1;
|
||||||
|
j1 = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 0;
|
||||||
|
j1 = 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double x1 = x0 - i1 + G2;
|
||||||
|
double y1 = y0 - j1 + G2;
|
||||||
|
double x2 = x0 - 1.0D + 2.0D * G2;
|
||||||
|
double y2 = y0 - 1.0D + 2.0D * G2;
|
||||||
|
|
||||||
|
int ii = i & 0xFF;
|
||||||
|
int jj = j & 0xFF;
|
||||||
|
|
||||||
|
int gi0 = this.permMod12[ii + this.perm[jj]];
|
||||||
|
int gi1 = this.permMod12[ii + i1 + this.perm[jj + j1]];
|
||||||
|
int gi2 = this.permMod12[ii + 1 + this.perm[jj + 1]];
|
||||||
|
|
||||||
|
double t0 = 0.5D - x0 * x0 - y0 * y0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t0 < 0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n0 = 0.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t0 *= t0;
|
||||||
|
n0 = t0 * t0 * dot(GRADIENTS[gi0], x0, y0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double t1 = 0.5D - x1 * x1 - y1 * y1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t1 < 0.0D) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n1 = 0.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t1 *= t1;
|
||||||
|
n1 = t1 * t1 * dot(GRADIENTS[gi1], x1, y1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double t2 = 0.5D - x2 * x2 - y2 * y2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t2 < 0.0D) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n2 = 0.0D;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t2 *= t2;
|
||||||
|
n2 = t2 * t2 * dot(GRADIENTS[gi2], x2, y2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 70.0D * (n0 + n1 + n2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Makes a three dimensional noise.
|
||||||
|
* @param x X
|
||||||
|
* @param y Y
|
||||||
|
* @param z Z
|
||||||
|
* @return the noise
|
||||||
|
* @since 21.08.2018/0.2.0
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public double noise(double x, double y, double z) {
|
||||||
|
|
||||||
|
double n0;
|
||||||
|
double n1;
|
||||||
|
double n2;
|
||||||
|
double n3;
|
||||||
|
|
||||||
|
double s = (x + y + z) * F3;
|
||||||
|
|
||||||
|
int i = fastfloor(x + s);
|
||||||
|
int j = fastfloor(y + s);
|
||||||
|
int k = fastfloor(z + s);
|
||||||
|
|
||||||
|
double t = (i + j + k) * G3;
|
||||||
|
|
||||||
|
double X0 = i - t;
|
||||||
|
double Y0 = j - t;
|
||||||
|
double Z0 = k - t;
|
||||||
|
|
||||||
|
double x0 = x - X0;
|
||||||
|
double y0 = y - Y0;
|
||||||
|
double z0 = z - Z0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int i1;
|
||||||
|
int j1;
|
||||||
|
int k1;
|
||||||
|
int i2;
|
||||||
|
int j2;
|
||||||
|
int k2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(x0 >= y0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
if(y0 >= z0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 1;
|
||||||
|
j1 = 0;
|
||||||
|
k1 = 0;
|
||||||
|
i2 = 1;
|
||||||
|
j2 = 1;
|
||||||
|
k2 = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else if(x0 >= z0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 1;
|
||||||
|
j1 = 0;
|
||||||
|
k1 = 0;
|
||||||
|
i2 = 1;
|
||||||
|
j2 = 0;
|
||||||
|
k2 = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 0;
|
||||||
|
j1 = 0;
|
||||||
|
k1 = 1;
|
||||||
|
i2 = 1;
|
||||||
|
j2 = 0;
|
||||||
|
k2 = 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
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||||||
|
if(y0 < z0) {
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||||||
|
|
||||||
|
i1 = 0;
|
||||||
|
j1 = 0;
|
||||||
|
k1 = 1;
|
||||||
|
i2 = 0;
|
||||||
|
j2 = 1;
|
||||||
|
k2 = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else if(x0 < z0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 0;
|
||||||
|
j1 = 1;
|
||||||
|
k1 = 0;
|
||||||
|
i2 = 0;
|
||||||
|
j2 = 1;
|
||||||
|
k2 = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
i1 = 0;
|
||||||
|
j1 = 1;
|
||||||
|
k1 = 0;
|
||||||
|
i2 = 1;
|
||||||
|
j2 = 1;
|
||||||
|
k2 = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double x1 = x0 - i1 + G3;
|
||||||
|
double y1 = y0 - j1 + G3;
|
||||||
|
double z1 = z0 - k1 + G3;
|
||||||
|
|
||||||
|
double x2 = x0 - i2 + 2.0D * G3;
|
||||||
|
double y2 = y0 - j2 + 2.0D * G3;
|
||||||
|
double z2 = z0 - k2 + 2.0D * G3;
|
||||||
|
|
||||||
|
double x3 = x0 - 1.0D + 3.0D * G3;
|
||||||
|
double y3 = y0 - 1.0D + 3.0D * G3;
|
||||||
|
double z3 = z0 - 1.0D + 3.0D * G3;
|
||||||
|
|
||||||
|
int ii = i & 0xFF;
|
||||||
|
int jj = j & 0xFF;
|
||||||
|
int kk = k & 0xFF;
|
||||||
|
|
||||||
|
int gi0 = this.permMod12[ii + this.perm[jj + this.perm[kk]]];
|
||||||
|
int gi1 = this.permMod12[ii + i1 + this.perm[jj + j1 + this.perm[kk + k1]]];
|
||||||
|
int gi2 = this.permMod12[ii + i2 + this.perm[jj + j2 + this.perm[kk + k2]]];
|
||||||
|
int gi3 = this.permMod12[ii + 1 + this.perm[jj + 1 + this.perm[kk + 1]]];
|
||||||
|
|
||||||
|
double t0 = 0.6D - x0 * x0 - y0 * y0 - z0 * z0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t0 < 0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n0 = 0.0D;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t0 *= t0;
|
||||||
|
n0 = t0 * t0 * dot(GRADIENTS[gi0], x0, y0, z0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double t1 = 0.6D - x1 * x1 - y1 * y1 - z1 * z1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t1 < 0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n1 = 0.0D;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t1 *= t1;
|
||||||
|
n1 = t1 * t1 * dot(GRADIENTS[gi1], x1, y1, z1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double t2 = 0.6D - x2 * x2 - y2 * y2 - z2 * z2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t2 < 0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n2 = 0.0D;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t2 *= t2;
|
||||||
|
n2 = t2 * t2 * dot(GRADIENTS[gi2], x2, y2, z2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double t3 = 0.6D - x3 * x3 - y3 * y3 - z3 * z3;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(t3 < 0) {
|
||||||
|
|
||||||
|
n3 = 0.0D;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
t3 *= t3;
|
||||||
|
n3 = t3 * t3 * dot(GRADIENTS[gi3], x3, y3, z3);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 32.0D * (n0 + n1 + n2 + n3);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Represents a gradient.
|
||||||
|
* Inner classes are faster than arrays.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static final class Gradient {
|
||||||
|
|
||||||
|
private final double x;
|
||||||
|
private final double y;
|
||||||
|
private final double z;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @param x X
|
||||||
|
* @param y Y
|
||||||
|
* @param z Z
|
||||||
|
* @since 21.08.2018/0.2.0
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private Gradient(double x, double y, double z) {
|
||||||
|
|
||||||
|
this.x = x;
|
||||||
|
this.y = y;
|
||||||
|
this.z = z;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
50
src/test/java/com/generation/SimplexNoiseTest.java
Normal file
50
src/test/java/com/generation/SimplexNoiseTest.java
Normal file
@ -0,0 +1,50 @@
|
|||||||
|
package src.test.java.com.generation;
|
||||||
|
|
||||||
|
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
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|
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|
import java.awt.Color;
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|
import java.awt.image.BufferedImage;
|
||||||
|
import java.io.IOException;
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||||||
|
import java.io.InputStream;
|
||||||
|
|
||||||
|
import javax.imageio.ImageIO;
|
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|
|
||||||
|
import org.junit.jupiter.api.Test;
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||||||
|
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||||||
|
import src.main.java.com.generation.SimplexNoise;
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||||||
|
|
||||||
|
public class SimplexNoiseTest {
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||||||
|
@Test
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|
public void testGenerateHeightMap() {
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final int WIDTH = 256;
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||||||
|
final int HEIGHT = 256;
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||||||
|
final int X = 0;
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||||||
|
final int Y = 0;
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||||||
|
final String RESOURCE_NAME = "src/test/java/com/generation/expected-result.png";
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||||||
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||||||
|
float[][] heightmap = new SimplexNoise(50, 0.3F, 1111111111111111L).generateHeightMap(X, Y, WIDTH, HEIGHT);
|
||||||
|
BufferedImage image = null;
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||||||
|
|
||||||
|
try(InputStream in = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(RESOURCE_NAME)) {
|
||||||
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|
image = ImageIO.read(in);
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||||||
|
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||||||
|
assertEquals(WIDTH, image.getWidth());
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|
assertEquals(HEIGHT, image.getHeight());
|
||||||
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|
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|
} catch(IOException | IllegalArgumentException exception) {
|
||||||
|
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||||||
|
fail(exception);
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||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int x = 0; x < WIDTH; x++) {
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int y = 0; y < HEIGHT; y++) {
|
||||||
|
|
||||||
|
assertEquals(new Color(image.getRGB(x, y)).getRed(), (int)(heightmap[x][y] * 255));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
BIN
src/test/java/com/generation/expected-result.png
Normal file
BIN
src/test/java/com/generation/expected-result.png
Normal file
Binary file not shown.
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