炫酷！用Perlin Noise生成随机地形

好久不发THREE.js的教程了，今天给大家带了一个小案例，介绍如何用柏林噪声在THREE.js中生成随机地形，先来看下效果。

随机数和噪声

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噪声实际上就是随机数生成器，普通噪声生成的随机数毫无规律可言。

在上世纪80年代，柏林噪声的发明者Ken Perlin尝试用普通噪声模拟随机效果，用于正在制作的经典迪士尼电影电子世界争霸战(TRON)，但一直无法得到满意的效果，柏林噪声算法就这样应运而生。

2010年TRON重拍版本

柏林噪声

自然界中层叠的山峦，大理石的纹理，海面高低起伏的波浪，这些现象看似杂乱无章，却都有内在规律可循，普通的噪声无法模拟出这些自然效果，柏林噪声算法使这些成为可能。

用柏林噪声算法可以得到一组平滑插值的随机数，它们之间相互关联，可以用来生成接近自然的随机值。下图中，左边是普通噪声生成的随机纹理，右边是柏林噪声生成的纹理，可以看到后者生成的纹理更加自然平滑，随机值之间有明显过渡效果。

我用canvas绘制了两组图像，分别是用两种算法生成一些随机点，然后将这些点连接起来，可以看到右侧柏林噪声得到的是一条相对平滑的曲线，而左边普通噪声的图形毫无规律可言。

普通噪声和柏林噪声随机点连线

生成随机地形

在THREE.js我们用一个平面来生成随机地形，平面是由一系列顶点构成的，我们只需要改变这些顶点的z轴坐标值，就能产生高低起伏的效果，我们先用随机噪声来试试。

let pos = this.groundGeo.attributes.position.array
for(let i = 0; i < pos.length; i+=3) {
  pos[i+2] = Math.random() * 2
}
this.groundGeo.attributes.position.needsUpdate = true

随机噪声产生的地形

可以看到随机噪声产生的地形太过于生硬，肯定不是我们想要的结果，再来试试柏林噪声。

let pos = this.groundGeo.attributes.position.array
for(let i = 0; i < pos.length; i+=3) {
  pos[i+2] = this.simplex.noise2D(tx, ty) * 2
}
this.groundGeo.attributes.position.needsUpdate = true

我们得到了更加自然平滑的地形效果，这里我们使用的Simplex Noise是柏林噪声的更高效，简介的实现，也是柏林噪声的作者提出的，这里我们不关心这些算法的实现细节。

柏林噪声产生的地形效果

移动地形

要实现地形向观察者移动，我们只需要改变柏林噪声的x坐标，让它随着时间递增。

let pos = this.groundGeo.attributes.position.array
this.offsetX += 0.01
for(let i = 0; i < pos.length; i+=3) {
  let tx = this.offsetX
  let ty = this.offsetY
  tx += row * 0.05
  ty += col * 0.05
  pos[i+2] = this.simplex.noise2D(tx, ty) * 5
}
this.groundGeo.attributes.position.needsUpdate = true

这里使用一个offsetX变量，它的值在每帧循环中递增。注意，我只贴了关键代码，具体细节可以点击阅读原文来获得本案例的源文件。

通过调整各项参数，我们还可以模拟出更多效果，例如：棱角分明的山峰，高低起伏的海浪，或者外形更加平滑的沙丘等等。

总结

Perlin Noise柏林噪声在游戏和图形领域被广泛的应用，利用它可以模拟出许多有趣的视觉效果，你学到了嘛！

原文地址：https://dev.xingway.com/threejs-perline-noise/