随机生成的 2D 噪声

Question

我正在尝试生成一个随机 2D 网格，该网格是从 [x, y] 坐标按程序生成的（而不是预先生成一个 2D 数字数组）。这样做的原因是地图可能很大，而且很可能实际上不需要大部分网格。

这是我目前所拥有的：

double value_at(Grid *grid, int seed, int x, int y) {
  srand(seed + x + y * grid->width);
  return (double)rand() / (RAND_MAX + 1.0);
}

更新：要求value_at 具有引用透明度（尽可能）。所以以下必须成立：

int i = value_at(grid, seed, 100, 100);
int j = value_at(grid, seed, 100, 100);

assert(i == j);

换句话说，如果我用相同的参数调用value_at，它应该总是给出相同的结果，无论我在程序执行期间调用它多少次。 这样做的原因是因为我正在尝试生成随机地形，这将涉及不同网格点之间的插值；用户也有可能会重新访问网格中的某个点。

它可以正确生成网格，但是我在输出中看到了很多规律：

你可以看到有一种“颗粒”，它使线在输出中对角线移动。

我正在对此进行一些研究，但在寻找方法时遇到了一些麻烦。有人知道如何让网格更加“随机”吗？

更新：感谢 ldgabbay 提供的链接，我添加了一个简单的旋转哈希函数，如下所示：

int simple_hash(int * is, int count) {
  // this contains a bunch of arbitrarily chosen prime numbers
  int i;
  unsigned int hash = 80238287;

  for (i = 0; i < count; i++){
    hash = (hash << 4) ^ (hash >> 28) ^ (is[i] * 5449 % 130651);
  }

  return hash % 75327403;
}

那么value_at函数看起来像这样：

double value_at(Grid *grid, int seed, int x, int y) {
  int is[] = {x, y, seed};
  srand(simple_hash(is, 3));
  return (double)rand() / (RAND_MAX + 1.0);
}

以下是它生成的一些示例网格：

Answer 1

我认为您使用srand 来使value_at 具有确定性存在一个微妙的缺陷。通常，随机数生成器会播种一次，并且从中产生的数字是伪随机的。但是，在这种方法中，您正在查看从随机数生成器中为不同种子生成的第一个随机数。这可能不像您希望的那样随机。我希望这高度依赖于您系统上随机数生成器的实现。

既然你有不能保存随机序列的要求，我有几个想法。

1)

尝试更改用于更改随机种子的公式。现在，随着您在网格中移动，您的种子正在发生非常可预测的变化。 （例如seed、seed+1、seed+2、...、seed+width、seed+width+1等）你想要的是：

srand(seed + hash(x + y * grid->width));

其中hash 很简单，可以将 [0, width*height) 中的一个数字映射到该范围内的另一个数字，但不太可预测。

一些简单的哈希函数可以在here找到。

2)

在获取随机值之前，从随机数生成器中弹出一个确定的随机数。因此，在您的 return 语句之前，添加如下一行：

for (i=0; i!=skip; ++i) rand();

您可以将skip 设置为固定数字，甚至可以将其设为x、y 甚至种子的确定性函数。