Escriba un programa que tome un número entero de 0 a 65535 (2 ¹⁶ -1) y genere una imagen única de 500 × 500 píxeles que se vea lo más similar posible a estas 6 imágenes de la vida real del suelo agrietado:

^{Estas son miniaturas, haga clic en ellas para ver las imágenes a tamaño completo de 500 × 500.}

El objetivo aquí es hacer que sus imágenes generadas por computadora sean lo más fotorrealistas posible . Por lo tanto, idealmente, si alguna de las imágenes emitidas por su programa se mezclara con las 6 imágenes anteriores, alguien que vea las imágenes por primera vez no podrá distinguir las imágenes generadas por computadora aparte de las reales.

Sin embargo, el fotorrealismo perfecto es complicado, así que haz lo mejor que puedas. Este es un concurso de popularidad, por lo que las respuestas que tengan resultados más realistas se votarán más y serán más propensas a ganar.

Reglas

• Puede usar funciones de procesamiento de imágenes o bibliotecas.

• Puede basar su algoritmo en la información recopilada de las 6 imágenes de muestra, pero sus 65536 (2 ¹⁶ ) posibles imágenes de salida deben ser visualmente distintas entre sí y las imágenes de muestra, especialmente con respecto a la disposición de las grietas. Realmente debe generar sus imágenes, no solo gire y traduzca una selección de una foto preexistente.

• De lo contrario, no debería codificar sus salidas. Debería usarse un algoritmo genérico y los números mayores que 65535 deberían producir teóricamente resultados válidos. (Lo he restringido simplemente para acomodar tipos enteros de pequeño máximo).

• El entero de entrada puede considerarse como una semilla que da como resultado una imagen de salida de suelo agrietada al azar. Sin embargo, debe ser determinista, por lo que la misma entrada siempre debe dar como resultado la misma salida.

• Las imágenes de salida deben tener exactamente 500 × 500 píxeles.

• Las imágenes de salida pueden guardarse en cualquier formato de archivo de imagen común, o simplemente mostrarse.

• Asegúrese de incluir algunos ejemplos de imágenes de salida en su respuesta y sus números de entrada correspondientes.

• La respuesta con más votos gana. Los votantes, por supuesto, deben votar a favor las respuestas que intentan producir imágenes similares a las 6 muestras, y votar las respuestas que rompen las reglas o dan resultados inconsistentes.

Las 6 imágenes de muestra fueron tomadas de texturelib.com . Se tomaron selecciones de área de 1000 × 1000 píxeles de dos imágenes más grandes de suelo agrietado y luego se redimensionaron a 500 × 500. Puede utilizar el análisis de estas imágenes más grandes en su programa, pero el resultado debe imitar específicamente las 6 imágenes de muestra elegidas.

Mathematica

Un diagrama de Voronoi se parece a este dibujo, de Wikipedia, que muestra 19 celdas, cada una de las cuales contiene un único punto de semilla. Una celda consiste en la subregión de puntos a los que el punto generador respectivo está más cerca que cualquiera de los otros puntos semilla.

El siguiente código genera un diagrama a partir de 80 puntos aleatorios (en la región cuadrada unida por (-1, -1) y (1,1)).

Utiliza las primitivas de polígono (en 2D) en el diagrama para construir poliedros (en 3D). Imagine que cada polígono tiene, justo debajo de él, una traducción (-.08 en z) de sí mismo. Piense en los dos polígonos como la cara superior e inferior de un poliedro. Luego se agregan "caras laterales" para completar el poliedro.

Cada poliedro se traslada hacia afuera, desde el centro de la imagen, en el plano xy; se aleja del medio. La magnitud de la traducción varía directamente con la distancia entre el punto aleatorio generador original del poliedro y el centro de la pantalla. Esta "extensión" de los poliedros en el plano xy da como resultado grietas.

crackedMud[1]

crackedMud[65535]

Código

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}}]
  ] 

Java

Utilicé un enfoque basado en diagramas recursivos de Voronoi. Los resultados no parecen muy realistas, pero supongo que están bien.

Aquí hay algunas imágenes de ejemplo (redimensionadas a 250x250 para que no llene toda la pantalla):

0:

1:

Más detalles sobre el algoritmo:

Todas las imágenes en esta sección están usando la misma semilla.

El algoritmo comienza generando un diagrama de Voronoi con 5 puntos:

Si miramos las imágenes originales en el desafío, podemos ver que las líneas no son todas rectas así, por lo que sopesamos la distancia por un valor aleatorio, basado en el ángulo del punto, también, ángulos más cercanos dan valores más cercanos :

Ahora, dibujamos recursivamente este tipo de diagramas de Voronoi dentro de cada región, con una línea más delgada y transparente, y eliminamos el fondo, con una profundidad de recursión máxima de 3, y obtenemos:

Ahora, solo agregamos el fondo marrón pálido, ¡y listo!

Código:

El código consta de tres clases Main.java, VoronoiPoint.javay 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: (Esta clase se copia de uno de mis otros proyectos, por lo que contiene un código innecesario)

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);
    }
}

¡Pero no quiero compilar un montón de clases Java!

Aquí hay un archivo JAR que puede ejecutar para generar estas imágenes usted mismo. Ejecutar como java -jar Soil.jar number, donde numberestá la semilla (puede ser cualquier cosa hasta 2 ³¹ -1), o correr como java -jar Soil.jar, y elige una semilla por sí mismo. Habrá alguna salida de depuración.

Python 3 (usando la biblioteca Kivy y GLSL)

Primera imagen generada

Código de 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()

Archivo KV:

#:kivy 1.9

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

Código 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.);
}

La función voronoi en el código GLSL es de Íñigo Quílez. Cada cálculo relacionado con voronoi ocurre en el sombreador de fragmentos por completo con algunas funciones de ruido de procedimiento para crear motas y perturbar un poco las líneas del patrón de voronoi.

Al presionar la barra espaciadora, la semilla aumentará en 1 y se generará una nueva imagen y se guardará como un .pngarchivo.

Actualización: Se agregó distorsión de lente, viñetas y aberración cromática para que sea más fotorrealista. Se agregó un patrón sub-voronoi.

Java

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"));
    }
}

Crea un compuesto de dos diagramas aleatorios que luego se ejecuta a través de una detección de borde simple y finalmente se convierte en el resultado final.

Algunas salidas:

Algunos de los pasos intermedios para ese último:

(El primer diagrama de voronoi)

(El compuesto de los dos diagramas voronoi)

(Después del paso de detección de bordes pero antes del cambio de color final)