Некоторых людей заинтересовал принцип работы моего процедурного генератора графики, результаты которого были показаны мной в начале этого года, вместе со ссылкой на сам Tekx 0.8.

Что ж, пришлось мне вооружиться ILSpy'ем, декомпилировать (нет, это всего лишь C#, поэтому всё делается автоматически) исполняемый файл, и написать пост о том, как же оно всё работает, и каким это таким образом безликие цифры обретают всякоразные необычные формы.

В этом посте будет много математики и немного алгоритмов.

Вкладки Lining, Trailing и PostFX я затрагивать не буду. Первые две не доделаны и рисуют неинтересно, а последнее это уже пост-эффекты, и упопянуть оттуда стоит разве что технику wrapping'а — заворота текстуры так, чтобы она стала бесшовной, с дублированием её взаимно противоположных частей через край.

Вещи типа Angular drive и Retrace to points работали когда-то ранее, но были сломаны в процессе улучшения, и как они работали, я уже сам не помню. Так что они вернутся, может быть, в реинкарнации Tekx'а, которую я уже запланировал под названием «XitteX».

Тем более я не буду затрагивать разные режимы отображения и пакетной генерации текстур в левом окне — это всё тривиально и просто интерфейс, не имеет отношения к самой генерации.

Итак:

        private object[] Op(object[] i)
        {
            return i;
        }

… Ээээ, что за хрень? Так… А здесь я тестировал синусы и косинусы, с непонятным результатом, всё это тоже надо пропустить. Так, тут какие-то функции подготовки аргументов генерации для… делегатов… или чего… Хм, оказывается я впилил в этот проект ещё и осцилляторы из моего другого проекта по генерации звука, который называется Oscilla. И ещё lookup tables для функции корня квадратного и функции «вычесть-и-возвести-в-квадрат», ну окей. Хм, параллельные вычисления в разных потоках… А… Где вообще начинается код генерации?..

Кажется, зде… хотя зачем мне тут код? В него понамешано столько всего, нужного чисто архитектурно, что на три строки приходится пол-строки по собственно генерации, и очищать это всё проблематично. Поэтому расскажу лучше в виде алгоритма.

Благо, начинается всё понятно как — с шума Ворли:

1. Определяем размер текстуры, то есть ширину и высоту;
2. Создаём одномерный массив двухмерных точек. Раскидываем случайным образом в этой области N точек (Amount). R-Limit в Tekx ограничивает расстояние раскидываемых точек от центра текстуры;
3. Если включён Pre-wrapping, то раскиданные точки дублируются в разные стороны. То есть копии исходных точек, раскиданных между нулевыми координатами (левый верхний угол текстуры) и требуемым размером текстуры, переносятся влево-вправо-вверх-вниз (а также по диагоналям, если Pre-wrapping 8), и добавляются к массиву точек. Вот так втупую, да:
   
           int num8 = array.Length;
           if (prewrap_mode == PreWrapMode.Side8)
           {
               Array.Resize<Point>(ref array, array.Length * 9);
               for (int l = 0; l < num8; l++)
               {
                   array[num8 + l] = new Point(array[l].X — size.Width, array[l].Y);
                   array[2 * num8 + l] = new Point(array[l].X, array[l].Y — size.Height);
                   array[3 * num8 + l] = new Point(array[l].X — size.Width, array[l].Y — size.Height);
                   array[4 * num8 + l] = new Point(array[l].X + size.Width, array[l].Y);
                   array[5 * num8 + l] = new Point(array[l].X, array[l].Y + size.Height);
                   array[6 * num8 + l] = new Point(array[l].X + size.Width, array[l].Y + size.Height);
                   array[7 * num8 + l] = new Point(array[l].X + size.Width, array[l].Y — size.Height);
                   array[8 * num8 + l] = new Point(array[l].X — size.Width, array[l].Y + size.Height);
               }
           }
4. Создаём двухмерный массив вещественных значений. Длина и ширина массива — такая же, как и генерируемой текстуры. В цикле для каждого элемента такового массива проходимся по массиву точек, которые мы раскидали выше, вычисляя расстояние от текущих координат до каждой точки из них. Если нам требуется наименьшее расстояние из вычисленных, берём его, иначе берём второе наименьшее, или наибольшее, или какое ещё. В Tekx это регулируется в рамке Order. Получаем в итоге двухмерный массив расстояний до ближайшей/2-й ближайшей/… точки из массива точек.
5. Полученный массив нормализуется. Так как в моём алгоритме вычисляется расстояние, а оно не может быть отрицательным, то формула там попроще — нет min и newMin. Так как глубина в моём алгоритме ограничена 8 битами на 1 канал цвета на пиксел, то массив нормализуется к интервалу [0, 255].
6. Нормализованный массив раскрашивается в цвета между первым и вторым выбранным. Там есть ещё алгоритм для наркоманской спектральной раскраски через цветовую модель HSV, но это вряд ли требует особо объяснения.

В общем-то это и всё. Нюансы:

• Расстояние может быть не только «обычным». Оно может быть Манхэттеновским, или расстоянием Чебышёва, или вовсе с кастомной степенью. 1 — Манхэттен, 2 — обычное. С отрицательными и дробными получается иногда интересно.
• Области в которых две точки находятся примерно на одном расстоянии от вычисляемой точки, можно отнести к фасетным, и придать им другой цвет. На ширину этой пограничной области влияет настройка Facet.
• Noise отвечает за примешивание рандомных величин. Наверное, самый очевидный параметр.
• Flat cells превращает текстуру в диаграмму Вороного для исходного массива точек. Просто в массив расстояний записывается не расстояние, а индекс ближайшей/N-й ближайшей точки.
• Настройка Sined модулирует функцию расстояния синусоидой с делителем, указанным тут же в поле Divisor.
• Настройка Striped находит остаток от деления вычисленного расстояния на заданное число Leap.
• Power это степень в которую возводится всё это дело после всего.
• Op устанавливает оператор между двумя блоками вычисления расстояний. Можно выбрать одно из них, а можно сумму, разницу, произведение, частное, синус одного с амплитудой другого, логарифмическая функция и экспонента (как это точно работает — надо тщательно смотреть исходники).
• Ранее сгенерированные текстуры можно смешивать с новыми сгенерированными. За это отвечает блок Apply to previous.