Napisz program, który przyjmuje liczbę całkowitą od 0 do 65535 (2 ¹⁶ -1) i generuje unikalny obraz o wymiarach 500 × 500 pikseli, który wygląda tak bardzo, jak to możliwe do tych 6 rzeczywistych obrazów pękniętej gleby:

^{Są to miniatury, kliknij je, aby zobaczyć pełnowymiarowe obrazy 500 × 500.}

Celem jest, aby obrazy generowane przez komputer były jak najbardziej fotorealistyczne . Idealnie więc, jeśli którykolwiek z obrazów wyprowadzonych przez Twój program zostanie zmieszany z powyższymi 6 obrazami, ktoś, kto zobaczy te obrazy po raz pierwszy, nie będzie w stanie odróżnić obrazów wygenerowanych komputerowo od rzeczywistych.

Doskonały fotorealizm jest jednak trudny, więc po prostu zrób wszystko, co możesz. Jest to konkurs popularności, więc odpowiedzi, które mają bardziej realistyczne wyniki, będą bardziej oceniane i będą bardziej prawdopodobne, że wygra.

Zasady

• Możesz korzystać z funkcji przetwarzania obrazów lub bibliotek.

• Możesz oprzeć swój algorytm na informacjach zebranych z 6 przykładowych obrazów, ale twoje 65536 (2 ¹⁶ ) możliwych obrazów wyjściowych powinny być wizualnie różne od siebie i przykładowych obrazów, szczególnie w odniesieniu do rozmieszczenia pęknięć. Musisz naprawdę generować swoje zdjęcia, a nie tylko obracać i tłumaczyć zaznaczenie z wcześniej istniejącego zdjęcia.

• Nie powinieneś inaczej kodować swoich wyników. Należy zastosować ogólny algorytm, a liczby większe niż 65535 powinny teoretycznie dawać prawidłowe wyniki. (Ograniczyłem to tylko po to, aby uwzględnić typy małych i całkowitych liczb całkowitych).

• Wejściową liczbę całkowitą można traktować jak ziarno, w wyniku którego powstaje losowo spękany obraz wyjściowy gleby. Powinien być jednak deterministyczny, więc te same dane wejściowe powinny zawsze dawać takie same wyniki.

• Obraz wyjściowy musi mieć dokładnie 500 × 500 pikseli.

• Obrazy wyjściowe można zapisać w dowolnym popularnym formacie pliku obrazu lub po prostu wyświetlić.

• Pamiętaj, aby w odpowiedzi podać kilka przykładowych obrazów wyjściowych i odpowiadające im numery wejściowe.

• Odpowiedź z największą liczbą głosów wygrywa. Głosujący powinni oczywiście głosować za odpowiedziami, które próbują stworzyć obrazy podobne do 6 próbek, i głosować za odpowiedziami, które łamią zasady lub dają niespójne wyniki.

6 przykładowych zdjęć zostało pobranych z texturelib.com . Wybrano obszar 1000 × 1000 pikseli z dwóch większych obrazów spękanej gleby, a następnie zmieniono rozmiar do 500 × 500. Możesz użyć analizy z tych większych obrazów w swoim programie, ale wynik powinien szczególnie imitować 6 wybranych obrazów przykładowych.

Matematyka

Woronoja diagram wygląda następująco rysunku, Wikipedia, wykazujące 19 komórek, z których każda zawiera pojedynczy punkt nasion. Komórka składa się z podregionu punktów, do których odpowiedni punkt generowania jest bliżej niż którykolwiek z pozostałych punktów początkowych.

Poniższy kod generuje diagram z 80 losowych punktów (w obszarze kwadratu ograniczonym (-1, -1) i (1,1)).

Wykorzystuje prymitywy wielokątów (w 2D) na diagramie do budowy wielościanów (w 3D). Wyobraź sobie, że każdy wielokąt ma tuż pod sobą tłumaczenie (-.08 in z). Pomyśl o dwóch wielokątach jako górnej i dolnej powierzchni wielościanu. Następnie dodaje się „ściany boczne” w celu uzupełnienia wielościanu.

Każdy wielościan jest następnie przesuwany na zewnątrz, od środka obrazu, na płaszczyźnie xy; odsuwa się od środka. Wielkość translacji zmienia się bezpośrednio w zależności od odległości między losowym punktem generującym wielościan i środkiem ekranu. To „rozciągnięcie” wielościanów w płaszczyźnie XY powoduje powstanie szczelin.

crackedMud[1]

crackedMud[65535]

Kod

ClearAll[polyhedronFromPolygon, voronoiPolygons, generatingPointFromPolygon, crackedMud]


(* polyhedronFromPolygon returns a single polyhedron from a polygon *)

polyhedronFromPolygon[polygon_] :=      
 Module[{twoPolygons, verticesOfUpperPolygonCell, nVertices, n = 1},
 verticesOfUpperPolygonCell = Join @@ (polygon[[1]] /. {x_, y_} :> {{x, y, 0}, {x, y, -.08}});
 (* number of vertices in a single *Voronoi* cell *)
 nVertices = Length[verticesOfUpperPolygonCell]/2;   

(*vertex indices of the upper and lower polygon faces *)  
twoPolygons = Select[Range@(2*nVertices), #] & /@ {OddQ, EvenQ};    

(*vertex indices of a rectangular face of the polyhedron *)
While[n < nVertices + 1, AppendTo[twoPolygons,
    {twoPolygons[[1, n]], twoPolygons[[2, n]], 
     twoPolygons[[2, If[n + 1 < nVertices + 1, n + 1, 1]]], 
     twoPolygons[[1, If[n + 1 < nVertices + 1, n + 1, 1]]]}]; n++];
(*the graphics complex returned is a polyhedron, even though it says Polygon *)
 GraphicsComplex[verticesOfUpperPolygonCell, Polygon[twoPolygons]] ] 


(* takes two dimensional coordinates and returns all of the cells of a Voronoi diagram *)

voronoiPolygons[pts_] := 
Module[{voronoiRegion, data},
  voronoiRegion = VoronoiMesh[pts, ImageSize -> Medium, 
  PlotTheme -> "Lines", Axes -> True, AxesOrigin -> {0, 0}];
  data = Join @@ (MeshPrimitives[voronoiRegion, 2][[All, 1]] /. {x_, y_} :> {{x, y, 0}, {x, y, .04}});
 (* the mesh primitives are the polygons *)
  MeshPrimitives[voronoiRegion, 2]]   

(* Returns, in 3D, the point which was used to generate the nth Voronoi cell. *)
generatingPointFromPolygon[n_, points_, pgons_] := 
 FirstCase[points, {x_, y_} /; RegionMember[pgons[[n]], {x, y}] :> {x,y,0}]

crackedMud[seedNumber_] :- 
 Module[{pts, pts3D, geometricImage, nPts, polygons, polyhedra, centerPtinImage},
  SeedRandom[seedNumber];
  nPts = 80;
  pts = RandomReal[{-1, 1}, {nPts, 2}];
  pts3D = pts /. {x_, y_} :> {x, y, .0};
  polygons = voronoiPolygons[pts];
  polyhedra = polyhedronFromPolygon /@ polygons;
  centerPtinImage =   (Mean /@ (PlotRange /. 
        AbsoluteOptions[
         Graphics3D[{polyhedra, Blue, Point@pts3D}, Axes -> False, 
         Boxed -> False]])) /. {x_Real, y_, _} :> {x, y, 0};
  geometricImage =
  Graphics3D[{RGBColor[0.75, 0.75, 0.8], EdgeForm[Darker@Gray],
        (* # is the nth polygon which yields the nth polyhedron *)
        (* generatingPointFromPolygon returns the point the generated the #th polygon *)

     GeometricTransformation[{polyhedronFromPolygon[polygons[[#]]]},   
        TranslationTransform[(generatingPointFromPolygon[#, pts, polygons] - centerPtinImage)/5]] & /@ Range@nPts},
         Axes -> False,  Boxed -> False, ViewPoint -> {0., -1, 1.5}, 
         Background -> Black, ImageSize -> 1200];

     (*ImageTrim returns a 500 by 500 pixel clip from the center of the image *)
     ImageTrim[
        (*ImageEffect speckles the image *)
        ImageEffect[Rasterize[geometricImage], {"Noise", 1/5}], 
     {{250, 250}, {750, 750}}]
  ] 

Jawa

Zastosowałem podejście oparte na rekurencyjnych diagramach Voronoi. Wyniki nie wyglądają zbyt realistycznie, ale myślę, że są w porządku.

Oto kilka przykładowych obrazów (rozmiar 250 x 250, aby nie wypełniał całego ekranu):

0:

1:

Więcej informacji na temat algorytmu:

Wszystkie obrazy w tej sekcji używają tego samego ziarna.

Algorytm zaczyna się od wygenerowania diagramu Voronoi z 5 punktami:

Jeśli spojrzymy na oryginalne obrazy w wyzwaniu, zobaczymy, że wszystkie linie nie są takie proste, więc ważymy odległość losowo, na podstawie kąta do punktu, a także bliższe kąty dają bliższe wartości :

Teraz rekursywnie rysujemy tego rodzaju diagramy Voronoi wewnątrz każdego regionu, z cieńszą i bardziej przezroczystą linią, i usuwamy tło z maksymalną głębokością rekurencji 3, i otrzymujemy:

Teraz dodajemy tylko jasnobrązowe tło i gotowe!

Kod:

Kod składa się z trzech klas, Main.java, VoronoiPoint.javaoraz Vector.java:

Main.java:

import java.awt.Desktop;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Random;

import javax.imageio.ImageIO;

public class Main {
    public static int WIDTH = 500;
    public static int HEIGHT = 500;
    public static int RECURSION_LEVELS = 3;
    public static int AMOUNT_OF_POINTS = 5;
    public static int ROTATION_RESOLUTION = 600;
    public static int ROTATION_SMOOTHNESS = 10;
    public static int BACKGROUND = 0xFFE0CBAD;

    public static Random RAND;

    public static void main(String[] args) {

        int seed = new Random().nextInt(65536);
        if (args.length == 1) {
            System.out.println(Arrays.toString(args));
            seed = Integer.parseInt(args[0]);
        } else {
            System.out.println("Generated seed: " + seed);
        }
        RAND = new Random(seed);

        ArrayList<Vector> points = new ArrayList<Vector>();
        for (int x = 0; x < WIDTH; x++) {
            for (int y = 0; y < HEIGHT; y++) {
                points.add(new Vector(x, y));
            }
        }
        BufferedImage soil = generateSoil(WIDTH, HEIGHT, seed, points, AMOUNT_OF_POINTS, RECURSION_LEVELS);

        BufferedImage background = new BufferedImage(WIDTH, HEIGHT, BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);
        for (int x = 0; x < background.getWidth(); x++) {
            for (int y = 0; y < background.getHeight(); y++) {
                background.setRGB(x, y, BACKGROUND ^ (RAND.nextInt(10) * 0x010101));
            }
        }

        Graphics g = background.getGraphics();
        g.drawImage(soil, 0, 0, null);
        g.dispose();

        String fileName = "soil";
        File output = new File(fileName + ".png");
        for (int i = 0; output.exists(); i++) {
            output = new File(fileName + i + ".png");
        }
        try {
            ImageIO.write(background, "png", output);
            Desktop.getDesktop().open(output);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Done. Saved as " + output);
    }

    private static BufferedImage generateSoil(int width, int height, int seed, ArrayList<Vector> drawPoints,
            int amountOfPoints, int recursionLevel) {

        BufferedImage result = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);

        ArrayList<VoronoiPoint> points = new ArrayList<VoronoiPoint>();
        for (int i = 0; i < amountOfPoints; i++) {
            points.add(new VoronoiPoint(drawPoints.get(RAND.nextInt(drawPoints.size()))));
        }

        HashMap<Integer, ArrayList<Vector>> pointMaps = new HashMap<Integer, ArrayList<Vector>>();
        for (VoronoiPoint point : points) {
            pointMaps.put(point.hashCode(), new ArrayList<Vector>());
        }
        System.out.println(pointMaps);

        System.out.println(points);

        for (Vector v : drawPoints) {
            VoronoiPoint closest = null;
            VoronoiPoint secondClosest = null;

            for (VoronoiPoint point : points) {
                double distance = point.getMultiplicativeDistanceTo(v);
                if (closest == null || distance < closest.getMultiplicativeDistanceTo(v)) {
                    secondClosest = closest;
                    closest = point;
                } else if (secondClosest == null || distance < secondClosest.getMultiplicativeDistanceTo(v)) {
                    secondClosest = point;
                }
            }

            int col = 0;
            if (Math.abs(closest.getMultiplicativeDistanceTo(v)
                    - secondClosest.getMultiplicativeDistanceTo(v)) < (recursionLevel * 5 / RECURSION_LEVELS)) {
                col = 0x01000000 * (recursionLevel * 255 / RECURSION_LEVELS);
            } else {
                pointMaps.get(closest.hashCode()).add(v);
            }
            result.setRGB((int) v.getX(), (int) v.getY(), col);
        }
        Graphics g = result.getGraphics();
        if (recursionLevel > 0) {
            for (ArrayList<Vector> pixels : pointMaps.values()) {
                if (pixels.size() > 10) {
                    BufferedImage img = generateSoil(width, height, seed, pixels, amountOfPoints,
                            recursionLevel - 1);
                    g.drawImage(img, 0, 0, null);
                }
            }
        }
        g.dispose();

        return result;
    }

    public static int modInts(int a, int b) {
        return (int) mod(a, b);
    }

    public static double mod(double a, double b) {
        a = a % b;
        while (a < 0)
            a += b;
        return a;
    }
}

VoronoiPoint.java:

public class VoronoiPoint {

    private Vector pos;
    private double[] distances;

    public VoronoiPoint(Vector pos) {
        this.pos = pos;
        distances = new double[Main.ROTATION_RESOLUTION];
        for (int i = 0; i < distances.length; i++)
            distances[i] = Main.RAND.nextFloat() / 2 + 0.51;

        for (int iter = 0; iter < Main.ROTATION_SMOOTHNESS; iter++) {
            for (int i = 0; i < distances.length; i++) {
                distances[i] = (distances[Main.modInts(i - Main.RAND.nextInt(4) - 2, distances.length)] + distances[i]
                        + distances[Main.modInts(i + Main.RAND.nextInt(4) - 2, distances.length)]) / 3;
            }
        }
    }

    public Vector getPos() {
        return pos;
    }

    public double getRotationFromAngle(double radians) {
        return distances[(int) (Main.mod(Math.toDegrees(radians) / 360, 1) * distances.length)];
    }

    public double getRotationFromVector(Vector vec) {
        return getRotationFromAngle(Math.atan2(pos.getY() - vec.getY(), -(pos.getX() - vec.getX())));
    }

    public double getMultiplicativeDistanceTo(Vector other) {
        return pos.getLengthTo(other) * getRotationFromVector(other);
    }

    public String toString() {
        return "VoronoiPoint(pos=[" + pos.getX() + ", " + pos.getY() + "])";
    }

    public int hashCode() {
        return distances.hashCode() ^ pos.hashCode();
    }
}

Vector.java: (Ta klasa jest kopiowana z jednego z moich innych projektów, więc zawiera trochę niepotrzebnego kodu)

package com.loovjo.soil;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

public class Vector {
    private static final float SMALL = 1f / Float.MAX_EXPONENT * 100;
    private float x, y;

    public Vector(float x, float y) {
        this.setX(x);
        this.setY(y);
    }

    public Vector(int x, int y) {
        this.setX(x);
        this.setY(y);
    }

    public Vector(double x, double y) {
        this.setX((float) x);
        this.setY((float) y);
    }

    public float getY() {
        return y;
    }

    public void setY(float y) {
        this.y = y;
    }

    public float getX() {
        return x;
    }

    public void setX(float x) {
        this.x = x;
    }

    /*
     * Gets the length ^ 2 This is faster than getting the length.
     */
    public float getLengthToSqrd(float x, float y) {
        return (float) ((this.x - x) * (this.x - x) + (this.y - y) * (this.y - y));
    }

    public float getLengthToSqrd(Vector v) {
        return getLengthToSqrd(v.x, v.y);
    }

    public float getLengthSqrd() {
        return getLengthToSqrd(0, 0);
    }

    public float getLengthTo(float x, float y) {
        return (float) Math.sqrt(getLengthToSqrd(x, y));
    }

    public float getLengthTo(Vector v) {
        return getLengthTo(v.x, v.y);
    }

    public float getLength() {
        return getLengthTo(0, 0);
    }

    public Vector setLength(float setLength) {
        float length = getLength();
        x *= setLength / length;
        y *= setLength / length;
        return this;
    }

    public float getFastLengthTo(float x, float y) {
        return getFastLengthTo(new Vector(x, y));
    }

    public float getFastLengthTo(Vector v) {
        float taxiLength = getTaxiCabLengthTo(v);
        float chebyDist = getChebyshevDistanceTo(v);
        return Float.min(taxiLength * 0.7f, chebyDist);
    }

    public float getFastLength() {
        return getLengthTo(0, 0);
    }

    public Vector setFastLength(float setLength) {
        float length = getFastLength();
        x *= setLength / length;
        y *= setLength / length;
        return this;
    }

    public float getTaxiCabLengthTo(float x, float y) {
        return Math.abs(this.x - x) + Math.abs(this.y - y);
    }

    public float getTaxiCabLengthTo(Vector v) {
        return getTaxiCabLengthTo(v.x, v.y);
    }

    public float getTaxiCabLength() {
        return getTaxiCabLengthTo(0, 0);
    }

    public Vector setTaxiCabLength(float setLength) {
        float length = getTaxiCabLength();
        x *= setLength / length;
        y *= setLength / length;
        return this;
    }

    public Vector absIfBoth() {
        if (x < 0 && y < 0)
            return new Vector(-x, -y);
        return this;
    }

    public Vector abs() {
        return new Vector(x < 0 ? -x : x, y < 0 ? -y : y);
    }

    public float getChebyshevDistanceTo(float x, float y) {
        return Math.max(Math.abs(this.x - x), Math.abs(this.y - y));
    }

    public float getChebyshevDistanceTo(Vector v) {
        return getChebyshevDistanceTo(v.x, v.y);
    }

    public float getChebyshevDistance() {
        return getChebyshevDistanceTo(0, 0);
    }

    public Vector setChebyshevLength(float setLength) {
        float length = getChebyshevDistance();
        x *= setLength / length;
        y *= setLength / length;
        return this;
    }

    public Vector sub(Vector v) {
        return new Vector(this.x - v.getX(), this.y - v.getY());
    }

    public Vector add(Vector v) {
        return new Vector(this.x + v.getX(), this.y + v.getY());
    }

    public Vector mul(Vector v) {
        return new Vector(this.x * v.getX(), this.y * v.getY());
    }

    public Vector mul(float f) {
        return mul(new Vector(f, f));
    }

    public Vector div(Vector v) {
        return new Vector(this.x / v.getX(), this.y / v.getY());
    }

    public Vector div(float f) {
        return div(new Vector(f, f));
    }

    public Vector mod(Vector v) {
        return new Vector(this.x % v.getX(), this.y % v.getY());
    }

    public Vector mod(int a, int b) {
        return mod(new Vector(a, b));
    }

    public Vector mod(int a) {
        return mod(a, a);
    }

    public String toString() {
        return "Vector(" + getX() + ", " + getY() + ")";
    }

    /*
     * Returns a list with vectors, starting with this, ending with to, and each
     * one having length between them
     */
    public ArrayList<Vector> loop(Vector to, float length) {
        Vector delta = this.sub(to);
        float l = delta.getLength();
        ArrayList<Vector> loops = new ArrayList<Vector>();
        for (float i = length; i < l; i += length) {
            delta.setLength(i);
            loops.add(delta.add(to));
        }
        loops.add(this);

        return loops;
    }

    public boolean intersects(Vector pos, Vector size) {
        pos.sub(this);
        if (pos.getX() < getX())
            return false;
        if (pos.getY() < getY())
            return false;
        return true;
    }

    public Vector copy() {
        return new Vector(x, y);
    }

    public void distort(float d) {
        x += Math.random() * d - d / 2;
        y += Math.random() * d - d / 2;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof Vector) {
            Vector v = (Vector) o;
            return getLengthToSquared(v) < SMALL * SMALL;
        }
        return false;
    }

    private float getLengthToSquared(Vector v) {
        return sub(v).getLengthSquared();
    }

    private float getLengthSquared() {
        return x * x + y * y;
    }

    public boolean kindaEquals(Vector o, int i) {
        if (o.x + i < x)
            return false;
        if (o.x - i > x)
            return false;
        if (o.y + i < y)
            return false;
        if (o.y - i > y)
            return false;
        return true;
    }
    /*
     * Gets the direction, from 0 to 8.
     */
    public int getDirection() {
        return (getDirectionInDegrees()) / (360 / 8);
    }
    /*
     * Gets the direction in degrees.
     */
    public int getDirectionInDegrees() {
        return (int) positize((float) Math.toDegrees(Math.atan2(x, -y)), 360f);
    }

    private float positize(float f, float base) {
        while (f < 0)
            f += base;
        return f;
    }
    // 0 = north,
            // 1 = northeast,
            // 2 = east,
            // 3 = southeast,
            // 4 = south,
            // 5 = southwest,
            // 6 = west,
            // 7 = northwest
    public Vector moveInDir(int d) {
        d = d % 8;
        d = (int) positize(d, 8);

        if (d == 0)
            return this.add(new Vector(0, -1));
        if (d == 1)
            return this.add(new Vector(1, -1));
        if (d == 2)
            return this.add(new Vector(1, 0));
        if (d == 3)
            return this.add(new Vector(1, 1));
        if (d == 4)
            return this.add(new Vector(0, 1));
        if (d == 5)
            return this.add(new Vector(-1, 1));
        if (d == 6)
            return this.add(new Vector(-1, 0));
        if (d == 7)
            return this.add(new Vector(-1, -1));
        return this;
    }
    /*
     * Gets the angle in degrees to o.
     */
    public float getRotationTo(Vector o) {
        float d = (float) Math.toDegrees((Math.atan2(y - o.y, -(x - o.x))));
        while (d < 0)
            d += 360;
        while (d > 360)
            d -= 360;
        return d;
    }
    public float getRotation() {
        return getRotationTo(new Vector(0, 0));
    }
    /*
     * In degrees
     */
    public Vector rotate(double n) {
        n = Math.toRadians(n);
        float rx = (float) ((this.x * Math.cos(n)) - (this.y * Math.sin(n)));
        float ry = (float) ((this.x * Math.sin(n)) + (this.y * Math.cos(n)));
        return new Vector(rx, ry);
    }

    public int hashCode() {
        int xx = (int) x ^ (int)(x * Integer.MAX_VALUE);
        int yy = (int) y ^ (int)(y * Integer.MAX_VALUE);
        return new Random(12665 * xx).nextInt() ^ new Random(5349 * yy).nextInt() + new Random((30513 * xx) ^ (19972 * yy)).nextInt();
    }

    public boolean isPositive() {
        return x >= 0 && y >= 0;
    }

    public Vector clone() {
        return new Vector(x, y);
    }
}

Ale nie chcę kompilować wielu klas Java!

Oto plik JAR, który możesz uruchomić, aby samodzielnie wygenerować te obrazy. Uruchom jako java -jar Soil.jar number, gdzie numberjest ziarno (może być czymkolwiek do 2 ³¹ -1), lub uruchom jako java -jar Soil.jari sam wybiera ziarno. Będzie trochę danych wyjściowych debugowania.

Python 3 (przy użyciu biblioteki Kivy i GLSL)

Pierwszy wygenerowany obraz

Kod Python:

import os
os.environ['KIVY_NO_ARGS'] = '1'

from kivy.config import Config
Config.set('input','mouse','mouse,disable_multitouch')
Config.set('graphics', 'width', '500')
Config.set('graphics', 'height', '500')
Config.set('graphics', 'resizable', '0')
Config.set('graphics', 'borderless', '1')
Config.set('graphics', 'fbo', 'force-hardware')

from kivy.app import App
from kivy.graphics import RenderContext, Fbo, Color, Rectangle
from kivy.clock import Clock
from kivy.uix.floatlayout import FloatLayout
from kivy.factory import Factory
from kivy.core.window import Window

class ShaderSurface(FloatLayout):
    seed = 0.

    def __init__(self, **kwargs):
        self.canvas = RenderContext(use_parent_projection=True, use_parent_modelview=True)
        with self.canvas:
            self.fbo = Fbo(size=Window.size, use_parent_projection=True)

        with self.fbo:
            Color(0,0,0)
            Rectangle(size=Window.size)

        self.texture = self.fbo.texture

        super(ShaderSurface, self).__init__(**kwargs)
        self.keyboard = Window.request_keyboard(self.keyboard_closed, self)
        self.keyboard.bind(on_key_down=self.on_key_down)
        Clock.schedule_once(self.update_shader,-1)

    def keyboard_closed(self):
        self.keyboard.unbind(on_key_down=self.on_key_down)
        self.keyboard = None

    def update_shader(self, dt=0.):
        self.canvas['resolution'] = list(map(float, self.size))
        self.canvas['seed'] = self.seed
        self.canvas.ask_update()

    def on_key_down(self, keyboard, keycode, text, modifiers):
        if keycode[1] == 'spacebar':
            self.seed += 1.
            self.update_shader()
            Window.screenshot()

Factory.register('ShaderSurface', cls=ShaderSurface)

class RendererApp(App):
    def build(self):
        self.root.canvas.shader.source = 'cracks_sub.glsl'

if __name__ == '__main__':
    RendererApp().run()

Plik KV:

#:kivy 1.9

ShaderSurface:
    canvas:
        Color:
            rgb: 1, 1, 1
        Rectangle:
            size: self.size
            pos: self.pos
            texture: root.fbo.texture

Kod GLSL:

---VERTEX---
uniform vec2        resolution;
in vec2             vPosition;

void main()
{
    gl_Position = vec4(vPosition.xy-resolution/2., 0, 1);
}
---FRAGMENT---
#version 330
precision highp float;

out vec4 frag_color;

uniform vec2 resolution;
uniform float seed;

vec2 tr(vec2 p)
{
    p /= resolution.xy;
    p = -1.0+2.0*p;
    p.y *= resolution.y/resolution.x;
    return p;
}

float hash( float n ){
    return fract(sin(n)*43758.5453);
}

float noise( vec2 uv ){
    vec3 x = vec3(uv, 0);

    vec3 p = floor(x);
    vec3 f = fract(x);

    f       = f*f*(3.0-2.0*f);
    float n = p.x + p.y*57.0 + 113.0*p.z;

    return mix(mix(mix( hash(n+0.0), hash(n+1.0),f.x),
                   mix( hash(n+57.0), hash(n+58.0),f.x),f.y),
               mix(mix( hash(n+113.0), hash(n+114.0),f.x),
                   mix( hash(n+170.0), hash(n+171.0),f.x),f.y),f.z);
}

mat2 m = mat2(0.8,0.6,-0.6,0.8);

float fbm(vec2 p)
{
    float f = 0.0;
    f += 0.5000*noise( p ); p*=m*2.02;
    f += 0.2500*noise( p ); p*=m*2.03;
    f += 0.1250*noise( p ); p*=m*2.01;
    f += 0.0625*noise( p );
    f /= 0.9375;
    return f;
}

vec2 hash2( vec2 p )
{
    return fract(sin(vec2(dot(p,vec2(127.1,311.7)),dot(p,vec2(269.5,183.3))))*43758.5453);
}

float voronoi(vec2 x, out vec2 rt)
{
    vec2 p = floor(x);
    vec2 f = fract(x);

    vec2 mb, mr;

    float res = 8.0;
    for( int j=-1; j<=1; j++)
    for( int i=-1; i<=1; i++)
    {
        vec2 b = vec2(float(i),float(j));
        vec2 r = b+hash2(p+b)-f;
        float d = dot(r,r);

        if( d<res )
        {
            res = d;
            mr = r;
            mb = b;
            rt=r;
        }
    }


    res = 8.0;
    for( int j=-2; j<=2; j++ )
    for( int i=-2; i<=2; i++ )
    {
        vec2 b = mb + vec2(float(i),float(j));
        vec2 r = b + hash2(p+b)-f;
        float d = dot((res*res)*(mr+r),normalize(r-mr));

        res = min(res,d);
    }


    return res;
}

float crack(vec2 p)
{
    float g = mod(seed,65536./4.);
    p.x+=g;
    p.y-=seed-g;
    p.y*=1.3;
    p.x+=noise(p*4.)*.08;
    float k = 0.;
    vec2 rb = vec2(.0);
    k=voronoi(p*2.,rb);
    k=smoothstep(.0,.3,k*.05);
    float v = 0.;
    v=voronoi(rb*4.,rb);
    v=smoothstep(.0,.5,v*.05);
    k*=v;
    k-=fbm(p*128.)*.3;
    return k;
}

void main( void )
{
    vec2 fc = gl_FragCoord.xy;
    vec2 p = tr(fc);
    vec3 col = vec3(.39,.37,.25);

    vec3 abb = vec3(.14,.12,.10)/5.;

    p*=(1.+length(p)*.1);

    col.r*=crack(vec2(p.x+abb.x,p.y));
    col.g*=crack(vec2(p.x+abb.y,p.y));
    col.b*=crack(vec2(p.x+abb.z,p.y));

    col*=smoothstep(4.,1.2,dot(p,p));
    col*=exp(.66);

    //col=vec3(crack(p));
    frag_color = vec4(col,1.);
}

Funkcja voronoi w kodzie GLSL pochodzi z Íñigo Quílez. Każde obliczenie związane z voronoi odbywa się całkowicie w module cieniującym fragmenty wraz z niektórymi funkcyjnymi funkcjami szumu, aby stworzyć plamki i trochę zakłócić linie wzoru voronoi.

Po naciśnięciu spacji ziarno zostanie powiększone o 1, a nowy obraz zostanie wygenerowany i zapisany jako .pngplik.

Aktualizacja: Dodano zniekształcenie obiektywu, winietowanie i aberrację chromatyczną, aby uczynić go bardziej fotorealistycznym. Dodano wzór sub-voronoi.

Jawa

import java.awt.Color;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

import javax.imageio.ImageIO;

public class CrackedSoil {
    static BufferedImage b;
    static Random rand;
    public static int distance(int col1,int col2){
        Color a=new Color(col1);
        Color b=new Color(col2);
        return (int)(Math.pow(a.getRed()-b.getRed(), 2)+Math.pow(a.getGreen()-b.getGreen(), 2)+Math.pow(a.getBlue()-b.getBlue(), 2));
    }
    public static void edge(){
        boolean[][] edges=new boolean[500][500];
        int threshold=125+rand.nextInt(55);
        for(int x=1;x<499;x++){
            for(int y=1;y<499;y++){
                int rgb=b.getRGB(x, y);
                int del=0;
                for(int i=-1;i<=1;i++){
                    for(int j=-1;i<=j;i++){
                        del+=distance(rgb,b.getRGB(x+i, y+j));
                    }
                }
                edges[x][y]=del>threshold;
            }
        }
        for(int x=0;x<500;x++){
            for(int y=0;y<500;y++){
                if(edges[x][y])b.setRGB(x, y,new Color(4+rand.nextInt(4),4+rand.nextInt(4),4+rand.nextInt(4)).getRGB());
            }
        }
    }
    public static void main(String[]arg) throws IOException{
        b=new BufferedImage(500,500,BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        rand=new Random(scanner.nextInt());
        int numPoints=10+rand.nextInt(15);
        Color[]c=new Color[numPoints];
        int[][]ints=new int[numPoints][2];
        int[]weights=new int[numPoints];
        for(int i=0;i<numPoints;i++){
            switch(i%4){
            case 0:ints[i]=new int[]{251+rand.nextInt(240),7+rand.nextInt(240)};break;
            case 1:ints[i]=new int[]{7+rand.nextInt(240),7+rand.nextInt(240)};break;
            case 2:ints[i]=new int[]{7+rand.nextInt(240),251+rand.nextInt(240)};break;
            case 3:ints[i]=new int[]{251+rand.nextInt(240),251+rand.nextInt(240)};break;
            }

            c[i]=new Color(40+rand.nextInt(200),40+rand.nextInt(200),40+rand.nextInt(200));
            weights[i]=50+rand.nextInt(15);
        }
        for(int x=0;x<500;x++){
            for(int y=0;y<500;y++){
                double d=999999;
                Color col=Color.BLACK;
                for(int i=0;i<numPoints;i++){
                    double d2=weights[i]*Math.sqrt((x-ints[i][0])*(x-ints[i][0])+(y-ints[i][1])*(y-ints[i][1]));
                    if(d2<d){
                        d=d2;
                        col=c[i];
                    }
                }
                b.setRGB(x, y,col.getRGB());
            }
        }
        //ImageIO.write(b,"png",new File("voronoi1.png"));
        for(int i=0;i<numPoints/3;i++){
            ints[i]=new int[]{7+rand.nextInt(490),7+rand.nextInt(490)};
            c[i]=new Color(40+rand.nextInt(200),40+rand.nextInt(200),40+rand.nextInt(200));
            weights[i]=50+rand.nextInt(5);
        }
        for(int x=0;x<500;x++){
            for(int y=0;y<500;y++){
                double d=999999;
                Color col=Color.BLACK;
                for(int i=0;i<numPoints/3;i++){
                    double d2=weights[i]*Math.sqrt((x-ints[i][0])*(x-ints[i][0])+(y-ints[i][1])*(y-ints[i][1]));
                    if(d2<d){
                        d=d2;
                        col=c[i];
                    }
                }
                Color col3=new Color(b.getRGB(x, y));
                b.setRGB(x, y,new Color((col3.getRed()+col.getRed()*3)/4,(col3.getGreen()+col.getGreen()*3)/4,(col3.getBlue()+col.getBlue()*3)/4).getRGB());
            }
        }
        //ImageIO.write(b,"png",new File("voronoi2.png"));
        for(int i=2+rand.nextInt(3);i>0;i--)edge();
        //ImageIO.write(b,"png",new File("voronoi_edge.png"));
        for(int x=0;x<500;x++){
            for(int y=0;y<500;y++){
                Color col=new Color(b.getRGB(x, y));
                if(col.getRed()+col.getBlue()+col.getGreen()>50){
                    if(rand.nextDouble()<0.95){
                        b.setRGB(x, y,new Color(150+rand.nextInt(9),145+rand.nextInt(9),135+rand.nextInt(9)).getRGB());
                    }else{
                        b.setRGB(x, y,new Color(120+col.getRed()/7+rand.nextInt(12),115+col.getGreen()/7+rand.nextInt(12),105+col.getBlue()/7+rand.nextInt(12)).getRGB());
                    }
                }
            }
        }
        ImageIO.write(b,"png",new File("soil.png"));
    }
}

Tworzy połączenie dwóch losowych diagramów, które są następnie przeprowadzane przez proste wykrywanie krawędzi i ostatecznie przekształcane w ostateczny wynik.

Niektóre wyjścia:

Niektóre pośrednie kroki dla tego ostatniego:

(Pierwszy schemat voronoi)

(Złożony z dwóch diagramów voronoi)

(Po kroku wykrywania krawędzi, ale przed ostatnim ponownym kolorowaniem)