noise
Noise
Generate perlin noise. For fun pet-project.
Installation
Add the dependency to your shard.yml
:
dependencies:
noise:
github: globoplox/noise
Usage
Programmatic
Instantiate a noise:
noise = Noise.new
Get the noise value at given cooridnates:
noise[0.456] # 1d
noise[0.456, 0.678] # 2d
noise[0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] # or more
Basic noise function output a value between -1.0
and 1.0
.
Example of a 1d noise plotted:
require "noise"
noise = Noise.new
heights = (0...100).map do |t|
(noise[t / 20] + 1) * 10
end
(0...20).each do |l|
heights.each do |v|
if v >= (20 - l)
STDOUT << '#'
else
STDOUT << ' '
end
end
STDOUT << '\n'
end
###
#########
############ ####
############### ##### ##########
######## ##################### ########### #################
########### ######################### ################ ######################
################################################################ #######################
################################################################## #########################
#################################################################### ###########################
####################################################################################################
####################################################################################################
####################################################################################################
####################################################################################################
####################################################################################################
Example of a 1d noise plotted:
require "noise"
chars_2d = [' ', '.', '°', 'o', '0', 'O']
noise = Noise.new
(0...50).each do |y|
(0...50).each do |x|
v = noise[x / 10, y / 10]
c = chars_2d[((v + 1) / 2 * chars_2d.size).to_i]
STDOUT << c
STDOUT << c
end
STDOUT << '\n'
end
oooooooooooooooooooooo°°°°°°......°°°°°°oooooooo000000oooooooo°°°°..........°°°°oooooooooooooooo°°°°
°°°°oooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo0000000000oooooo°°°°°°........°°°°°°oooooooooooo°°°°°°
°°°°°°oooooooo00oooooooo°°°°°°°°°°°°°°oooooo000000000000oooooo°°°°°°......°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°
°°°°°°°°oooo000000oooooooooo°°°°°°°°oooooo00000000000000oooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°°°
..°°°°°°oooo0000000000oooooooo°°oooooooo00000000000000oooooooooooo°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°....
..°°°°°°oooo0000000000oooooooooooooooooo00000000000000oooooooooooooooooooooooooooooooooooo°°°°°°....
..°°°°°°oooo0000000000oooooooooooooooooo0000000000oooooooooooooooooooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°..
°°°°°°oooo0000000000oooooooo°°°°°°oooooooooo00oooooooooooooooooooooo000000oooooooooooooo°°°°°°°°°°°°
°°°°oooooo000000oooooooooo°°°°°°°°°°oooooooooooooooo°°°°°°°°oooooo0000000000oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°
°°oooooooo0000oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°°°°°oooooo0000000000oooooo°°°°°°°°°°oooooo°°
oooooooooo00oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooo°°°°°°°°°°°°oooooooo000000oooooooo°°°°°°°°°°oooooooo
oooooooooooooooooo°°°°°°°°°°......°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo0000oooooooo°°°°°°°°°°°°oooooooo
oooooooooooooooooo°°°°°°°°..........°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo0000oooooo°°°°°°°°°°°°oooooooooo
oooooooooooooooo°°°°°°°°................°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooo00oooooo°°°°°°°°°°°°oooooooooo
°°oooooooooooooo°°°°°°°°..................°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo0000oooooooo°°°°°°°°°°oooooo00oo
°°°°oooooooooooo°°°°°°°°...... ..........°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo000000oooooo°°°°°°°°oooooooo00oo
°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°..................°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo000000oooooooo°°°°°°oooooooooooo
°°°°°°oooooooooooo°°°°°°................°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo00000000oooooooo°°oooooooooooooo
°°°°°°oooooooooooooo°°°°°°............°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooo0000000000oooooooo°°oooooooooooooo
°°°°oooooooooooooooo°°°°°°..........°°°°°°°°oo°°°°°°°°°°°°°°oooooo0000000000oooooo°°°°°°oooooooooooo
oooooooooooooooooooooo°°°°°°......°°°°°°oooooooo°°°°°°°°°°°°oooooo00000000oooooooo°°°°°°°°oooooooooo
oooooooooo0000oooooooo°°°°°°....°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°°°oooooooo000000oooooo°°°°°°°°°°oooooooooo
oooooooo00000000oooooo°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°°°°°oooooo00000000oooo°°°°°°°°°°°°°°oooooooo
oooooo0000000000oooooo°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°°°oooooooo00000000oooooo°°°°°°°°°°°°oooooooo
oooooooo00000000oooooooo°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°oooooooo0000000000oooooo°°°°°°°°°°°°oooooooo
oooooooooo000000oooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooo0000000000oooooooo°°°°°°°°°°oooooooo
oooooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooo000000000000oooooooo°°°°°°°°°°oooooo
oooooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo0000000000oooooooooo°°°°°°°°°°oooo
oo°°°°°°°°oooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo000000oooooooooooo°°°°°°°°°°°°oo
oo°°°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°°°°°oooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°
oo°°°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°
oo°°°°°°°°°°oooooooo°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°°°°°......°°°°°°
oo°°°°°°°°°°oooooooo°°°°°°°°°°oooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooo°°°°°°°°°°°°°°......°°°°°°
oooo°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°oooooooo00oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
oooooooooooooooooooooooooooooooo0000000000oooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
oooooooooooooooooooooooooooooo000000000000oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
oooooooooooooooooooooooooooo00000000000000oooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooooooooooooo000000000000oooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooo00oooooooo
oooooooooooooooooooooooooooo00000000oooooooooooooooooooooooooo°°°°°°°°..°°°°°°°°oooooo0000000000oooo
oooooooooooooooooooooooooooooo00oooooooooooo°°oooooooooooooooo°°°°°°......°°°°°°oooooo0000000000oooo
oooooooooo°°°°°°°°°°oooooooooooooooooooooo°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°......°°°°°°oooooooo000000oooooo
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°oooooooo°°°°°°..........°°°°°°oooooo000000oooooo
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°..........°°°°°°°°oooooo00oooooooo
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo°°°°°°°°°°......°°°°°°°°°°°°°°°°..............°°°°°°°°oooooooooooooo
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooo°°°°°°°°..........°°°°°°°°°°°°..................°°°°°°°°oooooooooooo
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooo°°°°°°............°°°°°°°°°°°°....................°°°°°°oooooooooooo
°°°°oooooooo°°°°°°°°oooooooooooo°°°°°°°°..........°°°°°°°°°°°°......................°°°°°°oooooooooo
°°oooooooooooo°°°°oooooooooooooooo°°°°°°°°......°°°°°°°°°°°°°°°°..............°°°°°°°°°°°°oooooooooo
oooooooooooooooooooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°......°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo
oooooooooooooo°°°°oooooooooooooooooooo°°°°°°°°°°°°°°oooooo°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°oooooooooooo
Noise can be periodic and can be warpped into transformations, including:
- Offsets
- Frequencies
- Gain (by multiplication and addition)
- Sum of noise function
noise = Noise.new(
offsets: {1.0, 0.0},
child: (
Noise.new(periods: {5u32, 5u32}) +
Noise.new(frequencies: {4.0, 4.0}) / 4) -
0.25
)
Faster picture specialized API
The module Noise::Fast2D
exposes functions to build simple 2D noises:
Noise::Fast2D.noise(width : UInt32, height : UInt32, resolution : UInt32, data : Bytes, x_offset : Int32 = 0, y_offset : Int32 = 0)
will fill the given data
slice with 2D noise level from 0
to 255
. It expects data to be a flattend 2D array (i = y * w + x
), of size resolution * width * resolution * height
. Parameters width
, height
, x_offset
and y_offset
specify the amount of cells of resolution X resolution
pixel to draw.
Noise::Fast2D.concurrent(..., workers: UInt8)
accepts the same parameters and does the perform the same task, but will use concurrency to speed up the process. If paired with compilation flag -Dpreview_mt
and an addequate CRYSTAL_WORKERS
envrionnement variable value at runtime, it can significantly speed up the process of generating a simple 2D noise picture:
crystal build --release -Dpreview_mt src/cli.cr
# CLI tool with the default implementation:
time CRYSTAL_WORKERS=4 ./cli -w 4000 -h 4000 -r 10 > /dev/null
# => CRYSTAL_WORKERS=4 ./cli -w 4000 -h 4000 -r 10 > /dev/null 19.55s user 0.47s system 100% cpu 19.870 total
# CLI tool with the specialized implementation:
time CRYSTAL_WORKERS=4 ./cli -f -w 4000 -h 4000 -r 10 > /dev/null
# => CRYSTAL_WORKERS=4 ./cli -f -w 4000 -h 4000 -r 10 > /dev/null 0.30s user 0.01s system 338% cpu 0.093 total
Standalone
This project come with a standalone CLI tool for generating 2D perlin noise pictures:
shards build cli
Build a 400x400 pixel grayscale bitmap with 100x100 pixels within each gradient cell:
./bin/cli > noise.bmp
Build a 100x100 pixel bitmap with 10x10 pixels within each gradient cell:
./bin/cli --width 100 --height 100 --resolution 10 > noise.bmp
Colors
Colors output can be customized:
./bin/cli --colors '255,0,0 - 255,255,255 - 0,0,255' > noise.bmp
In this example, the color space is divided in two continuous range:
- from pure red (rgb 255, 0, 0) to pure white (rgb 255, 255, 255)
- from pure white (rgb 255, 255, 255) to pure blue (rgb 0, 0, 255)
Each color is specified in rgb format:
<red: 0-255>,<green: 0-255>,<blue: 0-255>
There can be from 2 to any number of color, the color space will span evenly on each ranges.
Noise function transformation and composition
The noise function that is drawn can be customized:
./bin/cli --colors '255,0,0 - 255,255,255 - 0,0,255' 'n + n[freq 2] / 2 + n[freq 4] / 4' > noise.bmp
The noise function is specified as an expression:
n
is a simple noise functionn + 1.0
for controlling gain:n + 1
,n + -2.76
,n - 0.05
n * 0.5
for controlling intensity:n * 2
,n / 2
,n * 0.5
,n * 1 / 2
n + n
for adding noise function togethern + n * 2
expected operation order and associativity applies(n + n) * 2
parenthesis can be usedn + n[offset 0.5]
noise function can be transformed by offseting itn + n[freq 10.0]
noise fucntion can be transformed by increasing the frequencyn + n[freq 10.0 offset 0.5]
parameters can be groupedn + n[freq 2][freq 2]
transformations can be chainedn[period 5 freq 3]
a root noise function can be made periodicn[period x:5 freq 3]
period, frequency and offset parameters can be set for a specific dimension
Performance
The generic implementation has poor performance.
Another implementation specialized with rendering 2D arrays of noise values has been added:
Building a 800x800 pixels, 8x8 gradients bmp picture, took on average on my laptop (i7-7500U (2 cores 4 threads)):
- With
Noise::Fast2D
: around 50ms - With
Noise::Fast2D
-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=1
: around 50ms - With
Noise::Fast2D
-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=2
: around 38ms - With
Noise::Fast2D
-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=4
: around 32ms - With
Noise::Fast2D
-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=8
: around 32ms - With
Noise::Fast2D
-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=16
: around 32ms - With
Noise::Fast2D
,--release
: around 12ms - With
Noise::Fast2D
,--release
,-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=1
: around 12ms - With
Noise::Fast2D
,--release
,-Dpreview_mt
CRYSTAL_WORKERS=4
: around 4ms
noise
- 0
- 0
- 0
- 0
- 1
- 8 months ago
- April 7, 2024
MIT License
Sun, 22 Dec 2024 15:30:41 GMT