生物随机化

Question

你知道，在我的世界里，世界在不断扩大，所有的生物群落都是随机的？

我的广义问题是:相对于空间模拟，随着玩家在世界上的移动，空间模拟也在不断扩展，人们将如何用Java编写这种随机化程序呢？

我真正的问题是:我能不能把一个简化的例子分解成这些示例类：

• 天体(这将包括有多少个星体，它们在太空中的位置，它们的大小，较大的星体发生的频率，它们彼此有多近，在一个领域中有多少颗大小行星，产生星体场的频率等等)。
• 星型(大小、颜色、类型、发生频率、发生地点等)
• 适宜居住的行星(大小、位置、产生频率、生成地点等)

这将是非常有帮助的，目前，因为我想做一个简化的版本这样一个程序。

Answer 1

我的经验之谈

“我的世界”中的生物群落并不是直接确定的；生物群落是根据当地的温度和湿度选择的(例如，一个炎热干燥的生物群落最终变成沙漠，一个湿热的生物群落最终变成热带雨林，整个图表见http://www.minecraftwiki.net/wiki/File:BiomesGraph.png 注意:这个图表已经过时了，但是这个概念仍然是最新的。)。

现在你可以随意选择温度和湿度，但这会导致每个街区都有一个不同的生物群落(真的很愚蠢)，或者你仍然可以随意选择，但规模更大；这会导致可怕的锋利边缘和生物群落，不应该相邻。例如，沙漠可能在北极冻土带旁边(仍然相当愚蠢)。

天真的解决方案，即不要这样做

解决这一问题的方法是停止随机选择温湿度，而是开始随机选择温湿度变化。起初，这看起来很不错，但因为玩家可以在任何庄园里穿行世界，当世界回到自己的位置上时，你就会遇到问题；你会得到令人讨厌的加入。即使你创造了规则，比如世界是从源头向外创造的，不管走的方向如何，你仍然必须使世界的一部分还没有被玩家探索。即向北走100米，然后向东走10 000米，然后向南走200米。突然之间，你需要“其他10000米东”，你没有走下来想出新的街区将是什么样的。

Perlin噪声(及其更有效的近邻单纯形噪声)

Perlin噪声将位置协调作为输入(以及主种子)，并输出一个介于-1和+1之间的值，该值是随机的，并且随着协调的变化而缓慢变化。它通过在几个长度尺度上采样随机数来实现这一点。例如，点(1100，0)将采样：

(1088,0)-16 (四舍五入)

(1120,0)+16 (四舍五入)

(1096,0)-8 (四舍五入)

(1012,0)+8 (四舍五入)

..。

(1100,0)+0

(例如)在+-16水平上，采样点被移动到可被16整除的最接近的值，所以(1100，0) (1101，0) (1102，0)和类似的样本(1088,0)将作为它们的-16点。

并将它们相加，权重将决定价值的变化有多快，对大尺度的高权重会造成缓慢的波动，对于小尺度的高权重会产生更多锯齿状的快速变化值。

它旁边的一个点(1101，0)将采样相同的较高电平点，但最低电平点将不同，因此它的变化只是缓慢的(较高点的权重也会发生变化)。(1109，0)将只有非常高的水平点在共同。

这意味着，要计算(1100，0)，您不需要知道任何其他点，您可以在何时生成它们，它们将“最终”逐渐改变。

请注意，单纯形噪声比perlin噪声快得多，在几种更技术性的方法上也更好；然而，数学要复杂得多(给出名字就很有趣)。

结论

如果您只想要真正的随机性(即看起来是静态的)，只需使用java的内置随机函数即可。如果您想要随机但缓慢变化的噪声(例如，看起来像山)，使用Perlin或单纯形噪声。Perlin和Simplex噪声适用于任何维数，但perlin噪声对于高维数的效率很低，而单纯形噪声随着维数的增加而缓慢增长。

参考文献：

佩林噪声的解释

perlin噪声的Java实现