synfig-core/tags/synfig_0_61_07/src/modules/mod_noise/random.cpp

   1 /* === S Y N F I G ========================================================= */
   2 /*!     \file mod_noise/random.cpp
   3 **      \brief blehh
   4 **
   5 **      $Id$
   6 **
   7 **      \legal
   8 **      Copyright (c) 2002-2005 Robert B. Quattlebaum Jr., Adrian Bentley
   9 **      Copyright (c) 2007 Chris Moore
  10 **
  11 **      This package is free software; you can redistribute it and/or
  12 **      modify it under the terms of the GNU General Public License as
  13 **      published by the Free Software Foundation; either version 2 of
  14 **      the License, or (at your option) any later version.
  15 **
  16 **      This package is distributed in the hope that it will be useful,
  17 **      but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18 **      MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  19 **      General Public License for more details.
  20 **      \endlegal
  21 */
  22 /* ========================================================================= */
  23
  24 /* === H E A D E R S ======================================================= */
  25
  26 #ifdef USING_PCH
  27 #       include "pch.h"
  28 #else
  29 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  30 #       include <config.h>
  31 #endif
  32
  33 #include "random.h"
  34 #include <synfig/quick_rng.h>
  35 #include <cmath>
  36 #include <cstdlib>
  37 #endif
  38
  39 /* === M A C R O S ========================================================= */
  40
  41 #define PI      (3.1415927)
  42
  43 /* === G L O B A L S ======================================================= */
  44
  45 /* === P R O C E D U R E S ================================================= */
  46
  47 /* === M E T H O D S ======================================================= */
  48
  49 void
  50 Random::set_seed(int x)
  51 {
  52         seed_=x;
  53 }
  54
  55 float
  56 Random::operator()(const int salt,const int x,const int y,const int t)const
  57 {
  58         static const unsigned int a(21870);
  59         static const unsigned int b(11213);
  60         static const unsigned int c(36979);
  61         static const unsigned int d(31337);
  62
  63         quick_rng rng(
  64                 ( static_cast<unsigned int>(x+y)        * a ) ^
  65                 ( static_cast<unsigned int>(y+t)        * b ) ^
  66                 ( static_cast<unsigned int>(t+x)        * c ) ^
  67                 ( static_cast<unsigned int>(seed_+salt) * d )
  68         );
  69
  70         return rng.f() * 2.0f - 1.0f;
  71 }
  72
  73 float
  74 Random::operator()(int smooth,int subseed,float xf,float yf,float tf)const
  75 {
  76         int x((int)floor(xf));
  77         int y((int)floor(yf));
  78         int t((int)floor(tf));
  79
  80         switch(smooth)
  81         {
  82         case 4: // cubic
  83                 {
  84                         #define f(j,i,k)        ((*this)(subseed,i,j,k))
  85                         //Using catmull rom interpolation because it doesn't blur at all
  86                         //bezier curve with intermediate ctrl pts: 0.5/3(p(i+1) - p(i-1)) and similar
  87                         float xfa [4], tfa[4];
  88
  89                         //precalculate indices (all clamped) and offset
  90                         const int xa[] = {x-1,x,x+1,x+2};
  91
  92                         const int ya[] = {y-1,y,y+1,y+2};
  93
  94                         const int ta[] = {t-1,t,t+1,t+2};
  95
  96                         const float dx(xf-x);
  97                         const float dy(yf-y);
  98                         const float dt(tf-t);
  99
 100                         //figure polynomials for each point
 101                         const float txf[] =
 102                         {
 103                                 0.5*dx*(dx*(dx*(-1) + 2) - 1),  //-t + 2t^2 -t^3
 104                                 0.5*(dx*(dx*(3*dx - 5)) + 2),   //2 - 5t^2 + 3t^3
 105                                 0.5*dx*(dx*(-3*dx + 4) + 1),    //t + 4t^2 - 3t^3
 106                                 0.5*dx*dx*(dx-1)                                //-t^2 + t^3
 107                         };
 108
 109                         const float tyf[] =
 110                         {
 111                                 0.5*dy*(dy*(dy*(-1) + 2) - 1),  //-t + 2t^2 -t^3
 112                                 0.5*(dy*(dy*(3*dy - 5)) + 2),   //2 - 5t^2 + 3t^3
 113                                 0.5*dy*(dy*(-3*dy + 4) + 1),    //t + 4t^2 - 3t^3
 114                                 0.5*dy*dy*(dy-1)                                //-t^2 + t^3
 115                         };
 116
 117                         const float ttf[] =
 118                         {
 119                                 0.5*dt*(dt*(dt*(-1) + 2) - 1),  //-t + 2t^2 -t^3
 120                                 0.5*(dt*(dt*(3*dt - 5)) + 2),   //2 - 5t^2 + 3t^3
 121                                 0.5*dt*(dt*(-3*dt + 4) + 1),    //t + 4t^2 - 3t^3
 122                                 0.5*dt*dt*(dt-1)                                //-t^2 + t^3
 123                         };
 124
 125                         //evaluate polynomial for each row
 126                         for(int i = 0; i < 4; ++i)
 127                         {
 128                                 for(int j = 0; j < 4; ++j)
 129                                 {
 130                                         tfa[j] = f(ya[i],xa[j],ta[0])*ttf[0] + f(ya[i],xa[j],ta[1])*ttf[1] + f(ya[i],xa[j],ta[2])*ttf[2] + f(ya[i],xa[j],ta[3])*ttf[3];
 131                                 }
 132                                 xfa[i] = tfa[0]*txf[0] + tfa[1]*txf[1] + tfa[2]*txf[2] + tfa[3]*txf[3];
 133                         }
 134
 135                         //return the cumulative column evaluation
 136                         return xfa[0]*tyf[0] + xfa[1]*tyf[1] + xfa[2]*tyf[2] + xfa[3]*tyf[3];
 137 #undef f
 138                 }
 139                 break;
 140
 141
 142         case 5: // Fast Spline (non-animated)
 143                 {
 144 #define P(x)    (((x)>0)?((x)*(x)*(x)):0.0f)
 145 #define R(x)    ( P(x+2) - 4.0f*P(x+1) + 6.0f*P(x) - 4.0f*P(x-1) )*(1.0f/6.0f)
 146 #define F(i,j)  ((*this)(subseed,i+x,j+y)*(R((i)-a)*R(b-(j))))
 147 #define FT(i,j,k)       ((*this)(subseed,i+x,j+y,k+t)*(R((i)-a)*R(b-(j))*R((k)-c)))
 148 #define Z(i,j) ret+=F(i,j)
 149 #define ZT(i,j,k) ret+=FT(i,j,k)
 150 #define X(i,j)  // placeholder... To make box more symmetric
 151 #define XT(i,j,k)       // placeholder... To make box more symmetric
 152
 153                 float a(xf-x), b(yf-y);
 154
 155                 // Interpolate
 156                 float ret(F(0,0));
 157                 Z(-1,-1); Z(-1, 0); Z(-1, 1); Z(-1, 2);
 158                 Z( 0,-1); X( 0, 0); Z( 0, 1); Z( 0, 2);
 159                 Z( 1,-1); Z( 1, 0); Z( 1, 1); Z( 1, 2);
 160                 Z( 2,-1); Z( 2, 0); Z( 2, 1); Z( 2, 2);
 161
 162                 return ret;
 163         }
 164
 165         case 3: // Spline (animated)
 166                 {
 167                         float a(xf-x), b(yf-y), c(tf-t);
 168
 169                         // Interpolate
 170                         float ret(FT(0,0,0));
 171                         ZT(-1,-1,-1); ZT(-1, 0,-1); ZT(-1, 1,-1); ZT(-1, 2,-1);
 172                         ZT( 0,-1,-1); ZT( 0, 0,-1); ZT( 0, 1,-1); ZT( 0, 2,-1);
 173                         ZT( 1,-1,-1); ZT( 1, 0,-1); ZT( 1, 1,-1); ZT( 1, 2,-1);
 174                         ZT( 2,-1,-1); ZT( 2, 0,-1); ZT( 2, 1,-1); ZT( 2, 2,-1);
 175
 176                         ZT(-1,-1, 0); ZT(-1, 0, 0); ZT(-1, 1, 0); ZT(-1, 2, 0);
 177                         ZT( 0,-1, 0); XT( 0, 0, 0); ZT( 0, 1, 0); ZT( 0, 2, 0);
 178                         ZT( 1,-1, 0); ZT( 1, 0, 0); ZT( 1, 1, 0); ZT( 1, 2, 0);
 179                         ZT( 2,-1, 0); ZT( 2, 0, 0); ZT( 2, 1, 0); ZT( 2, 2, 0);
 180
 181                         ZT(-1,-1, 1); ZT(-1, 0, 1); ZT(-1, 1, 1); ZT(-1, 2, 1);
 182                         ZT( 0,-1, 1); ZT( 0, 0, 1); ZT( 0, 1, 1); ZT( 0, 2, 1);
 183                         ZT( 1,-1, 1); ZT( 1, 0, 1); ZT( 1, 1, 1); ZT( 1, 2, 1);
 184                         ZT( 2,-1, 1); ZT( 2, 0, 1); ZT( 2, 1, 1); ZT( 2, 2, 1);
 185
 186                         ZT(-1,-1, 2); ZT(-1, 0, 2); ZT(-1, 1, 2); ZT(-1, 2, 2);
 187                         ZT( 0,-1, 2); ZT( 0, 0, 2); ZT( 0, 1, 2); ZT( 0, 2, 2);
 188                         ZT( 1,-1, 2); ZT( 1, 0, 2); ZT( 1, 1, 2); ZT( 1, 2, 2);
 189                         ZT( 2,-1, 2); ZT( 2, 0, 2); ZT( 2, 1, 2); ZT( 2, 2, 2);
 190
 191                         return ret;
 192
 193 /*
 194
 195                         float dx=xf-x;
 196                         float dy=yf-y;
 197                         float dt=tf-t;
 198
 199                         float ret=0;
 200                         int i,j,h;
 201                         for(h=-1;h<=2;h++)
 202                                 for(i=-1;i<=2;i++)
 203                                         for(j=-1;j<=2;j++)
 204                                                 ret+=(*this)(subseed,i+x,j+y,h+t)*(R(i-dx)*R(j-dy)*R(h-dt));
 205                         return ret;
 206 */
 207                 }
 208                 break;
 209 #undef X
 210 #undef Z
 211 #undef F
 212 #undef P
 213 #undef R
 214
 215         case 2: // Cosine
 216         if((float)t==tf)
 217         {
 218                 int x((int)floor(xf));
 219                 int y((int)floor(yf));
 220                 float a=xf-x;
 221                 float b=yf-y;
 222                 a=(1.0f-cos(a*PI))*0.5f;
 223                 b=(1.0f-cos(b*PI))*0.5f;
 224                 float c=1.0-a;
 225                 float d=1.0-b;
 226                 int x2=x+1,y2=y+1;
 227                 return
 228                         (*this)(subseed,x,y,t)*(c*d)+
 229                         (*this)(subseed,x2,y,t)*(a*d)+
 230                         (*this)(subseed,x,y2,t)*(c*b)+
 231                         (*this)(subseed,x2,y2,t)*(a*b);
 232         }
 233         else
 234         {
 235                 float a=xf-x;
 236                 float b=yf-y;
 237                 float c=tf-t;
 238
 239                 a=(1.0f-cos(a*3.1415927))*0.5f;
 240                 b=(1.0f-cos(b*3.1415927))*0.5f;
 241
 242                 // We don't perform this on the time axis, otherwise we won't
 243                 // get smooth motion
 244                 //c=(1.0f-cos(c*3.1415927))*0.5f;
 245
 246                 float d=1.0-a;
 247                 float e=1.0-b;
 248                 float f=1.0-c;
 249
 250                 int x2=x+1,y2=y+1,t2=t+1;
 251
 252                 return
 253                         (*this)(subseed,x,y,t)*(d*e*f)+
 254                         (*this)(subseed,x2,y,t)*(a*e*f)+
 255                         (*this)(subseed,x,y2,t)*(d*b*f)+
 256                         (*this)(subseed,x2,y2,t)*(a*b*f)+
 257                         (*this)(subseed,x,y,t2)*(d*e*c)+
 258                         (*this)(subseed,x2,y,t2)*(a*e*c)+
 259                         (*this)(subseed,x,y2,t2)*(d*b*c)+
 260                         (*this)(subseed,x2,y2,t2)*(a*b*c);
 261         }
 262         case 1: // Linear
 263         if((float)t==tf)
 264         {
 265                 int x((int)floor(xf));
 266                 int y((int)floor(yf));
 267                 float a=xf-x;
 268                 float b=yf-y;
 269                 float c=1.0-a;
 270                 float d=1.0-b;
 271                 int x2=x+1,y2=y+1;
 272                 return
 273                         (*this)(subseed,x,y,t)*(c*d)+
 274                         (*this)(subseed,x2,y,t)*(a*d)+
 275                         (*this)(subseed,x,y2,t)*(c*b)+
 276                         (*this)(subseed,x2,y2,t)*(a*b);
 277         }
 278         else
 279         {
 280
 281                 float a=xf-x;
 282                 float b=yf-y;
 283                 float c=tf-t;
 284
 285                 float d=1.0-a;
 286                 float e=1.0-b;
 287                 float f=1.0-c;
 288
 289                 int x2=x+1,y2=y+1,t2=t+1;
 290
 291                 return
 292                         (*this)(subseed,x,y,t)*(d*e*f)+
 293                         (*this)(subseed,x2,y,t)*(a*e*f)+
 294                         (*this)(subseed,x,y2,t)*(d*b*f)+
 295                         (*this)(subseed,x2,y2,t)*(a*b*f)+
 296                         (*this)(subseed,x,y,t2)*(d*e*c)+
 297                         (*this)(subseed,x2,y,t2)*(a*e*c)+
 298                         (*this)(subseed,x,y2,t2)*(d*b*c)+
 299                         (*this)(subseed,x2,y2,t2)*(a*b*c);
 300         }
 301         default:
 302         case 0:
 303                 return (*this)(subseed,x,y,t);
 304         }
 305 }