很多时候，咱们在安排游戏地图或者动漫场景的时候，须要模仿火焰，树丛，云朵等等这些大自然巧夺天工发明进去的形态或者纹理，这个时候，你会发现这些形态整体看起来很有法则，但形态的连续却齐全随机，乱中有序。
上个世纪 80 年代，Ken Perlin 就思考过怎么模仿这些天然纹理这个问题，并且，给出了他的答案。在齐全随机的白噪声函数上，用缓动曲线进行平滑插值，让函数的图像更加趋近于天然噪声的图像，也就是合乎自然界形态和纹理法则的图像，由此创造了 Perlin 噪声算法。Perlin 噪声算法提出后在很多场景都施展了很大的作用，为迪士尼发明电影场景提供了许多帮忙，已经取得奥斯卡科技成果奖，是一个演技失去过认可的算法。
现在 Perlin 算法成了计算机图形学根底中的一员，任何跟图形学相干的工具库，都有他的实现，咱们能够利用这些工具，从利用的角度学习 Perlin 噪声算法。
在 SVG 中，feTurbulence 滤镜就能够利用 Perlin 函数创立丰盛的图像。应用 feTurbulence 滤镜的时候，咱们能够通过调整参数直观地看到成果，本文是对 feTurbulence 滤镜的学习记录，通过一些试验理解不同参数对 feTurbulence 滤镜发明进去的图像的影响。
feTurbulence 的参数
首先，通过 mdn 咱们能够初步理解一下 feTurbulence 滤镜的根本状况，他接管五个参数：
- baseFrequency（默认值：0）
- numOctaves（默认值：1）
- seed（默认值：0）
- stitchTiles（默认值：noStitch）
- type（默认值：turbulence）
尽管不晓得这五个参数有什么作用，然而既然 feTurbulence 所有参数都有默认值，那咱们不入参地发明一个滤镜，而后一个参数一个参数探索一下，代码如下：
<svg width="500" height="500">
<!-- 定义一个滤镜预设组 -->
<filter id='noise'>
<!-- 向组中增加配角 -->
<feTurbulence/>
</filter>
<!-- 创立一个矩形，把滤镜成果利用到矩形上 -->
<rect width="100%" height="100%" filter="url(#noise)" fill="none">
</svg>baseFrequency
把下面的代码放入页面运行，咱们什么货色都看不到，因为 baseFrequency 在不入参的状况默认值为 0。而 baseFrequency 影响的是噪声的频率，当噪声的频率为 0 时，就天然没有图像啦。
频率越大，雷同显示区域下能够显示的噪声就越密集，当 baseFrequency 的值为一个很小的值时（如 0.01），生成的图像比拟大，细节更丰盛，而增大 10 倍之后，原来的图像被放大 10 倍放到左上角，残余的空间用来搁置更多的噪声
以下是 baseFrequency 的值缓缓变大的过程
baseFrequency 属性能够承受两个值，当这样入参的时候，这两个值别离会当成 x 轴和 y 轴上的根底频率，由此，咱们能够生成在某一个方向拉伸的噪声。
numOctaves
octaves 是八度的意思，玩过音乐的同学都晓得，两个相邻音组中的同名音之间的音高差距就是一个八度，这两个音振动图像类似，高八度的音的振动频率刚好是低八度的两倍。相差八度的两个音同时弹响的时候，能够产生细节更加丰盛的音。
在数学函数里，一个函数跟他另一个不同频率的函数叠加，也能够达到一样的成果，产生一个轮廓不变，细节更加丰盛的函数图像。
咱们以 sin 函数为例，以下是 f(x) = sin(x) 和 f(x) = sin(10x) 的函数图像：
两个图像的振幅一样，后者的频率是前者的 10 倍，高了 10 个八度，当初让两个函数同时弹响，造成:
f(x) = sin(x) + sin(10)他的图像会是怎么样的呢？
比照后面三个图像，第三个图像感觉就像是拿第二个图像当画笔画进去的第一个图像。这，就是八度和弦的魅力，我还是原来的我，然而我花里胡哨起来了。如果再花里胡哨一点，在第三个函数上叠多一个高 10 个八度的函数，会不会更高兴呢。
f(x) = sin(x) + sin(10x) + sin(20x)说回 numOctaves 属性，当咱们设置了这个属性之后，算法会在原来的噪声函数上叠加若干个频率不同的他本人，造成细节更加丰盛的噪声，看一下 numOctaves 减少时的动态效果。（这里说一下，numOctaves 只承受不等于 0 的正整数，这是因为八度叠加的最小单位是一个八度，如果一个函数跟本人非整数倍频率的函数叠加，最终函数的大抵形态会受到影响。）
跟 sin 函数叠加本人的八度函数的成果一样，随着 numOctaues 一直减少，图像的大抵形态还是跟 numOctaues 等于 1 的时候一样，然而细节在一直减少。有一个值得注意的点是，当 numOctaues 大于 6 之后，图像的区别开始变得不显著，这并不是达到某个阈值之后，八度叠加就不失效了，而是叠加之后产生的变动更加细小，须要拿个显微镜看一看啦。
type
feTurbulence 的 type 属性把位于同一个子集的两个性能合并在一个滤镜里，type 的取值是 turbulence 和 fractalNoise。turbulence 是指将柏林函数进行合成时，只取函数的绝对值，合成后的函数在 0 处不可导，其图像会有一些尖利成果，形似湍流。fractalNoise 则是在原来的噪声中叠加白噪声，让最终的后果呈现出高斯含糊的成果。两种 type 对应的原理大家能够自行百度谷歌。简略来说两个的区别是有没有含糊。
以下是两种 type 的成果
stitchTiles
stitchTiles 须要应用多个图形时能力施展成果，当咱们轻易设置两个应用 feTurbulence 滤镜的图形放在一起的时候，这两个图形的边界会进去断层的景象。两个图形就是独立的个体，本人顾本人长什么样。
然而有时候，咱们须要让两个图形看起来像从一个间断的汇合离开。这个时候就能够将滤镜的 stitchTiles 属性设置成 stitch，那这个时候，图形的边界就会间断起来。
seed
seed 是种子的意思，这是每一个随机数算法都须要用到的一个输出，所有的伪随机数算法中，当输出的种子一样的时候，输入总是统一的。
feTurbulence 的应用
从上文一路到这里，沿路上曾经呈现了很多 feTurbulence 滤镜发明的图像，有静止的、动静、密集的、拉伸的。可能这些图像让人感觉很生疏，但这些的确都是日常生活中会呈现的图像。老电视在播放画面的时候，会受到电磁波的影响，偶然呈现一扫而过的扭曲画面；牛皮纸毛糙的外表在光线下，会体现出特有的纹理 …… 当咱们想去表白一个受天然噪声影响的事物的时候，都能够应用 feTurbulence 滤镜，再联合光线，图片，色块等元素进行形容。
水流纹路
当河水平缓流动的时候，水面会呈现很多细小的波纹，这种纹路合乎的程度拉伸的图像特点，咱们能够创立一个图像，再增加一点动效
<filter id='turbulence-noise' x='0%' y='0%' width='100%' height='100%'>
<feTurbulence id="feturbulence" baseFrequency="0.015 0.3">
<animate id="ani1" attributeName="baseFrequency" dur="15s" from="0.015 0.3" to="0.035 0.5" begin="0s; ani2.end"
fill="feeze">
</animate>
<animate id="ani2" attributeName="baseFrequency" dur="15s" from="0.035 0.5" to="0.015 0.3" begin="ani1.end"
fill="freeze">
</animate>
</feTurbulence>
</filter>运行代码咱们能够看到这样的成果：
在这个成果的根底上，应用 feDisplacementMap 滤镜把一张动态的河流图片映射到图像上，就能够看到以下的成果。此处参考了网上大佬的作品，有趣味能够看看源代码。
纸张的纹路
相比于水流的纹路，纸张的纹路更加密集，图像细节更加丰盛，而且纹路的线条界限不显著。依据这个特点，咱们能够把 feTurbulence 的参数设置成
<feTurbulence type="fractalNoise" baseFrequency='0.04' result='noise' numOctaves="5" />失去这样的图像
而后，应用白光从图像上方 45 度角进行照耀，失去以下图形
总结
feTurbulence 实现了 Perlin 噪声算法，因而咱们能够拿他来模仿绝大部分天然造成的图像，这是一个具备很高可玩性的滤镜，只有咱们理解光影变动的原理，从数学的角度意识世界，就能够找到很多能够跟 feTurbulence 滤镜联合的元素，发明更多意想不到的玩法。
参考
【计算机图形】Perlin Noise 实例和了解
【图形学】谈谈噪声
流水的动效
SVG Filter Effects: Creating Texture with <feTurbulence>