]> git.localhorst.tv Git - tacos.git/blobdiff - src/rand/noise.cpp
basic floor idea
[tacos.git] / src / rand / noise.cpp
diff --git a/src/rand/noise.cpp b/src/rand/noise.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7466945
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,161 @@
+#include "GaloisLFSR.hpp"
+#include "SimplexNoise.hpp"
+
+#include <cmath>
+
+
+namespace {
+
+constexpr float one_third = 1.0f/3.0f;
+constexpr float one_sixth = 1.0f/6.0f;
+
+}
+
+namespace tacos {
+
+SimplexNoise::SimplexNoise(std::uint64_t seed) noexcept
+: grad({
+       {  1.0f,  1.0f,  0.0f },
+       { -1.0f,  1.0f,  0.0f },
+       {  1.0f, -1.0f,  0.0f },
+       { -1.0f, -1.0f,  0.0f },
+       {  1.0f,  0.0f,  1.0f },
+       { -1.0f,  0.0f,  1.0f },
+       {  1.0f,  0.0f, -1.0f },
+       { -1.0f,  0.0f, -1.0f },
+       {  0.0f,  1.0f,  1.0f },
+       {  0.0f, -1.0f,  1.0f },
+       {  0.0f,  1.0f, -1.0f },
+       {  0.0f, -1.0f, -1.0f },
+})
+, second_ints({
+                    // x>y x>z y>z
+       { 0, 0, 1 }, //  0   0   0  ZYX
+       { 0, 1, 0 }, //  0   0   1  YZX
+       { 0, 0, 1 }, //  0   1   0  illogical, but ZYX
+       { 0, 1, 0 }, //  0   1   1  YXZ
+       { 0, 0, 1 }, //  1   0   0  ZXY
+       { 1, 0, 0 }, //  1   0   1  illogical, but XYZ
+       { 1, 0, 0 }, //  1   1   0  XZY
+       { 1, 0, 0 }, //  1   1   1  XYZ
+})
+, third_ints({
+                    // x>y x>z y>z
+       { 0, 1, 1 }, //  0   0   0  ZYX
+       { 0, 1, 1 }, //  0   0   1  YZX
+       { 0, 1, 1 }, //  0   1   0  illogical, but ZYX
+       { 1, 1, 0 }, //  0   1   1  YXZ
+       { 1, 0, 1 }, //  1   0   0  ZXY
+       { 1, 1, 0 }, //  1   0   1  illogical, but XYZ
+       { 1, 0, 1 }, //  1   1   0  XZY
+       { 1, 1, 0 }, //  1   1   1  XYZ
+})
+, second_floats({
+                             // x>y x>z y>z
+       { 0.0f, 0.0f, 1.0f }, //  0   0   0  ZYX
+       { 0.0f, 1.0f, 0.0f }, //  0   0   1  YZX
+       { 0.0f, 0.0f, 1.0f }, //  0   1   0  illogical, but ZYX
+       { 0.0f, 1.0f, 0.0f }, //  0   1   1  YXZ
+       { 0.0f, 0.0f, 1.0f }, //  1   0   0  ZXY
+       { 1.0f, 0.0f, 0.0f }, //  1   0   1  illogical, but XYZ
+       { 1.0f, 0.0f, 0.0f }, //  1   1   0  XZY
+       { 1.0f, 0.0f, 0.0f }, //  1   1   1  XYZ
+})
+, third_floats({
+                             // x>y x>z y>z
+       { 0.0f, 1.0f, 1.0f }, //  0   0   0  ZYX
+       { 0.0f, 1.0f, 1.0f }, //  0   0   1  YZX
+       { 0.0f, 1.0f, 1.0f }, //  0   1   0  illogical, but ZYX
+       { 1.0f, 1.0f, 0.0f }, //  0   1   1  YXZ
+       { 1.0f, 0.0f, 1.0f }, //  1   0   0  ZXY
+       { 1.0f, 1.0f, 0.0f }, //  1   0   1  illogical, but XYZ
+       { 1.0f, 0.0f, 1.0f }, //  1   1   0  XZY
+       { 1.0f, 1.0f, 0.0f }, //  1   1   1  XYZ
+}) {
+       GaloisLFSR random(seed ^ 0x0123456789ACBDEF);
+       unsigned char value;
+       for (size_t i = 0; i < 256; ++i) {
+               perm[i] = random(value);
+               perm[i] &= 0xFF;
+               perm[i + 256] = perm[i];
+               perm12[i] = perm[i] % 12;
+               perm12[i + 256] = perm12[i];
+       }
+}
+
+
+float SimplexNoise::operator ()(const glm::vec3 &in) const noexcept {
+       float skew = (in.x + in.y + in.z) * one_third;
+
+       glm::vec3 skewed(glm::floor(in + skew));
+       float tr = (skewed.x + skewed.y + skewed.z) * one_sixth;
+
+       glm::vec3 unskewed(skewed - tr);
+       glm::vec3 relative(in - unskewed);
+
+       bool x_ge_y = relative.x >= relative.y;
+       bool x_ge_z = relative.x >= relative.z;
+       bool y_ge_z = relative.y >= relative.z;
+       unsigned int st = (x_ge_y << 2) | (x_ge_z << 1) | y_ge_z;
+
+       glm::ivec3 second_int(second_ints[st]);
+       glm::ivec3 third_int(third_ints[st]);
+       glm::vec3 second_float(second_floats[st]);
+       glm::vec3 third_float(third_floats[st]);
+
+       glm::vec3 offset[4] = {
+               in - unskewed,
+               relative - second_float + one_sixth,
+               relative - third_float + one_third,
+               relative - 0.5f,
+       };
+
+       int index[3] = {
+               (int)(skewed.x) & 0xFF,
+               (int)(skewed.y) & 0xFF,
+               (int)(skewed.z) & 0xFF,
+       };
+
+       float n = 0.0f;
+
+       // 0
+       float t = glm::clamp(0.5f - dot(offset[0], offset[0]), 0.0f, 1.0f);
+       t *= t;
+       int corner = Perm12(index[0] + Perm(index[1] + Perm(index[2])));
+       n += t * t * dot(Grad(corner), offset[0]);
+
+       // 1
+       t = glm::clamp(0.5f - dot(offset[1], offset[1]), 0.0f, 1.0f);
+       t *= t;
+       corner = Perm12(index[0] + second_int.x + Perm(index[1] + second_int.y + Perm(index[2] + second_int.z)));
+       n += t * t * dot(Grad(corner), offset[1]);
+
+       // 2
+       t = glm::clamp(0.5f - dot(offset[2], offset[2]), 0.0f, 1.0f);
+       t *= t;
+       corner = Perm12(index[0] + third_int.x + Perm(index[1] + third_int.y + Perm(index[2] + third_int.z)));
+       n += t * t * dot(Grad(corner), offset[2]);
+
+       // 3
+       t = glm::clamp(0.5f - dot(offset[3], offset[3]), 0.0f, 1.0f);
+       t *= t;
+       corner = Perm12(index[0] + 1 + Perm(index[1] + 1 + Perm(index[2] + 1)));
+       n += t * t * dot(Grad(corner), offset[3]);
+
+       return 32.0f * n;
+}
+
+
+int SimplexNoise::Perm(int idx) const noexcept {
+       return perm[idx];
+}
+
+int SimplexNoise::Perm12(int idx) const noexcept {
+       return perm12[idx];
+}
+
+const glm::vec3 &SimplexNoise::Grad(int idx) const noexcept {
+       return grad[idx];
+}
+
+}