柏林噪声尝试答案

【问题标题】：Perlin Noise Attempt柏林噪声尝试
【发布时间】：2016-05-05 04:43:04
【问题描述】：

我正在尝试本文档中概述的 Perlin Noise（3 维）：http://lodev.org/cgtutor/randomnoise.html

但是，这就是我得到的。看起来平滑不起作用。你可以看到'size'参数的块大小。有人能指出我做错了什么吗？

这是我的代码：

%ffp

ctl(1):standard,"Size",range=(1,256), pos=(300,20), size=(120,*),val=64,track, action=preview

onFilterStart:
{
allocArray(9,64,64,64,4);   // Array for noise depth
  for(int z = 0; z < 64; z++)
  for(int y = 0; y < 64; y++)
  for(int x = 0; x < 64; x++) {
    fputArray(9,x,y,z,(float)(rand() % 32768) / 32768.0);
  }

return false;
}

forEveryTile:
{
double fractX,fractY,fractZ,xx,yy,zz;
int x1,y1,z1,x2,y2,z2,col;
double value = 0.0, value2 = 0.0, size, isize=(float)ctl(1);
// int X=screen Width, int Y=screen Height

  for(int y = 0; y < Y; y++) {
  for(int x = 0; x < X; x++) {
  //for(int z = 0; z < 64; z++) {
  value2 = 0.0;
  size = isize;

  while (size >=1.0) {
  xx=(float)x/size;
  yy=(float)y/size;
  zz=(float)clock()/size;
  fractX = xx - (int)(xx);
  fractY = yy - (int)(yy);
  fractZ = zz - (int)(zz);
  x1 = ((int)(xx) + 64) % 64;
  y1 = ((int)(yy) + 64) % 64;
  z1 = ((int)(zz) + 64) % 64;
  x2 = (x1 + 64- 1) % 64;
  y2 = (y1 + 64- 1) % 64;
  z2 = (z1 + 64- 1) % 64;

  value=0.0;
  value += fractX     * fractY     * fractZ     * fgetArray(9,z1,y1,x1);
  value += fractX     * (1 - fractY) * fractZ     * fgetArray(9,z1,y2,x1);
  value += (1 - fractX) * fractY     * fractZ     * fgetArray(9,z1,y1,x2);
  value += (1 - fractX) * (1 - fractY) * fractZ     * fgetArray(9,z1,y2,x2);

  value += fractX     * fractY     * (1 - fractZ) * fgetArray(9,z2,y1,x1);
  value += fractX     * (1 - fractY) * (1 - fractZ) * fgetArray(9,z2,y2,x1);
  value += (1 - fractX) * fractY     * (1 - fractZ) * fgetArray(9,z2,y1,x2);
  value += (1 - fractX) * (1 - fractY) * (1 - fractZ) * fgetArray(9,z2,y2,x2);

  value2 += value*size;
  size /= 2.0;
  }

  col=(int)((float)(128.0 * value2 / isize));
  col=max(min(col,255),0);
  psetp(x,y,RGB(col,col,col));

//} //z
} //x
} //y

return true;
}

【问题讨论】：

使用clock() 作为z 坐标的动机是什么？显然您想创建一个云动画，但clock 可能会为内部循环的每次运行产生不同的z 值，这意味着您正在对不同的动画帧进行插值。如果“for each tile”的意思是“for each z”，只需枚举可能的z 值。
确实如此，但即使我将 z 完全排除在等式之外，我仍然会得到这些块状的结果。我也在循环中循环 z 以获得真正的 3 维噪声，但为了调试，我将其取出并使其成为 2 维循环。所以我不认为 z 是问题的原因。
所以即使是 2d 噪声，结果也是块状的？
即使我为 z 分配了一个像 64 这样的静态值，结果仍然是块状的，这让我相信这不是 z 循环的问题。但我可能是错的。如有需要，我可以发布图片。

标签： c graphics perlin-noise

【解决方案1】：

您的代码在编写时有点难以阅读。

对于 Perlin 噪声，从整数噪声函数开始，其行为类似于哈希。

float noise(int x, int y, int z) { return hash(x+y*5+z*7); }

或

float noise(int x, int y, int z) { return array[x%w+y%h*w+z%d*w*h]; }

这些只是示例。重要的部分是噪声（x，y，z）=噪声（x，y，z）。噪声函数每次都必须为相同的参数返回相同的值。

但是有一个问题：噪声函数只接受整数参数！但我们想以浮点值对其进行采样。

float noisesample (float x, float y, float z) { ... }

最简单的方法是使用线性过滤。任何正浮点值都在 (int)pos 和 ((int)pos)+1 之间。在子位置 pos-(int)pos。这让我们：

float Lerp(float a, float b, float f) { return a+(b-a)*f; }

其中 f 是 [0..1] 范围内的子位置，a,b 是左右的值。如果 f 为 0，则 Lerp 返回 a，如果为 1，则返回 b。在两者之间进行线性插值。

因此，将其用于简单的 1D 噪声采样函数：

float noisesample(float x) { return Lerp(noise((int)x), noise((int)x+1), fract(x) }

与

float fract(float x) { return x-(int)x; }

我在这里大量使用 (int)x，如果 x 为正，它与 floor(x) 相同。

从单个参数噪声样本到 x,y 很容易：在 y 和 y+1 处对 x 执行两次 Lerp，并在两者之间进行 Lerp：

float noisesample(float x, float y) {
    float y0 = Lerp(noise((int)x,(int)y), noise((int)x+1,(int)y), fract(x) }
    float y1 = Lerp(noise((int)x,(int)y+1), noise((int)x+1,(int)y+1), fract(x) }
    return Lerp ( y0, y1, fract(y) );
}

首先对 x 进行两次插值，然后在 y 中的结果之间进行插值。我们总共对噪声（）进行了 4 次采样。我把它作为练习如何编写noisesample（float x，float y，float z）。它将对noise() 进行八次采样并调用Lerp 7 次。

我们得到的只是我们可以在浮点坐标处对噪声进行采样（有点平滑 - 有更平滑的方法！）。这就是我们制造柏林噪音所需要的！

float perlin(float x, float y, float z, int oc=4) {
     // maybe: x = x*2^oc, y, z... 
    float r = 0;
    float s = 1;
    for ( int i=0; i<oc; i++ ) {
        r += noisesample(x,y,z) * s;
        s/=2.0f; // to taste
        x/=2.0f;
        y/=2.0f;
        z/=2.0f; 
    }
    return r; 
}

关键思想是了解抽样。它只是一个简单的整数噪声函数的采样组合。

【讨论】：