由于GPU驱动供应商通常不会费心在GLSL中实现noiseX，我正在寻找一个“图形随机化瑞士军刀”实用函数集，最好是在GPU着色器中优化使用。我更喜欢GLSL，但是任何语言的代码对我来说都可以，我可以把它翻译成GLSL。
具体来说，我希望:
a)伪随机函数- n维，均匀分布于[-1,1]或[0,1]之上，从m维种子(理想情况下是任何值，但我同意将种子限制在，比如说，0..1为结果均匀分布)。喜欢的东西:
float random (T seed);
vec2 random2 (T seed);
vec3 random3 (T seed);
vec4 random4 (T seed);
// T being either float, vec2, vec3, vec4 - ideally.
b)连续的噪声，比如柏林噪声——同样是n维，+-均匀分布，有约束的值集，看起来不错(一些配置外观的选项，比如柏林电平也很有用)。我希望签名是这样的:
float noise (T coord, TT seed);
vec2 noise2 (T coord, TT seed);
// ...
我对随机数生成理论不太感兴趣，所以我最渴望的是一个现成的解决方案，但我也很喜欢这样的回答:“这里有一个非常好的，高效的1D rand()，让我解释一下如何在它的基础上制作一个好的n维rand()……”．
Gustavson的实现使用1D纹理
不，从2005年开始就没有了。只是人们坚持下载旧版本。您提供的链接上的版本仅使用8位2D纹理。
我和阿希玛的Ian McEwan共同开发的新版本没有使用纹理，但是在典型的桌面平台上，纹理带宽很大，运行速度只有它的一半左右。在移动平台上，无纹理版本可能更快，因为纹理通常是一个重要的瓶颈。
我们积极维护的源存储库是:
https://github.com/ashima/webgl-noise
这里是无纹理和使用纹理的噪音版本的集合(只使用2D纹理):
http://www.itn.liu.se/~stegu/simplexnoise/GLSL-noise-vs-noise.zip
如果您有任何具体的问题，请直接给我发电子邮件(我的电子邮件地址可以在经典噪声*中找到)。glsl来源。)
请看下面的例子如何添加白噪声渲染纹理。
解决方案是使用两种纹理:原始白噪声和纯白噪声，就像这个:wiki白噪声
private static final String VERTEX_SHADER =
"uniform mat4 uMVPMatrix;\n" +
"uniform mat4 uMVMatrix;\n" +
"uniform mat4 uSTMatrix;\n" +
"attribute vec4 aPosition;\n" +
"attribute vec4 aTextureCoord;\n" +
"varying vec2 vTextureCoord;\n" +
"varying vec4 vInCamPosition;\n" +
"void main() {\n" +
" vTextureCoord = (uSTMatrix * aTextureCoord).xy;\n" +
" gl_Position = uMVPMatrix * aPosition;\n" +
"}\n";
private static final String FRAGMENT_SHADER =
"precision mediump float;\n" +
"uniform sampler2D sTextureUnit;\n" +
"uniform sampler2D sNoiseTextureUnit;\n" +
"uniform float uNoseFactor;\n" +
"varying vec2 vTextureCoord;\n" +
"varying vec4 vInCamPosition;\n" +
"void main() {\n" +
" gl_FragColor = texture2D(sTextureUnit, vTextureCoord);\n" +
" vec4 vRandChosenColor = texture2D(sNoiseTextureUnit, fract(vTextureCoord + uNoseFactor));\n" +
" gl_FragColor.r += (0.05 * vRandChosenColor.r);\n" +
" gl_FragColor.g += (0.05 * vRandChosenColor.g);\n" +
" gl_FragColor.b += (0.05 * vRandChosenColor.b);\n" +
"}\n";
共享的片段包含参数uNoiseFactor，该参数在主应用程序每次渲染时都会更新:
float noiseValue = (float)(mRand.nextInt() % 1000)/1000;
int noiseFactorUniformHandle = GLES20.glGetUniformLocation( mProgram, "sNoiseTextureUnit");
GLES20.glUniform1f(noiseFactorUniformHandle, noiseFactor);
刚找到这个版本的GPU 3d噪声，据说它是最快的一个可用的:
#ifndef __noise_hlsl_
#define __noise_hlsl_
// hash based 3d value noise
// function taken from https://www.shadertoy.com/view/XslGRr
// Created by inigo quilez - iq/2013
// License Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.
// ported from GLSL to HLSL
float hash( float n )
{
return frac(sin(n)*43758.5453);
}
float noise( float3 x )
{
// The noise function returns a value in the range -1.0f -> 1.0f
float3 p = floor(x);
float3 f = frac(x);
f = f*f*(3.0-2.0*f);
float n = p.x + p.y*57.0 + 113.0*p.z;
return lerp(lerp(lerp( hash(n+0.0), hash(n+1.0),f.x),
lerp( hash(n+57.0), hash(n+58.0),f.x),f.y),
lerp(lerp( hash(n+113.0), hash(n+114.0),f.x),
lerp( hash(n+170.0), hash(n+171.0),f.x),f.y),f.z);
}
#endif
一定要用这个:
highp float rand(vec2 co)
{
highp float a = 12.9898;
highp float b = 78.233;
highp float c = 43758.5453;
highp float dt= dot(co.xy ,vec2(a,b));
highp float sn= mod(dt,3.14);
return fract(sin(sn) * c);
}
不要用这个:
float rand(vec2 co){
return fract(sin(dot(co.xy ,vec2(12.9898,78.233))) * 43758.5453);
}
您可以在改进OpenGL ES 2.0的规范一行程序GLSL rand()中找到解释
我突然想到，你可以使用一个简单的整数哈希函数，并将结果插入到浮点数的尾数中。IIRC, GLSL规范保证32位无符号整数和IEEE binary32浮点表示，因此它应该是完全可移植的。
我刚才试过了。结果非常好:我尝试的每个输入看起来都像静态的，根本没有可见的模式。相比之下，在相同的输入条件下，流行的sin/fract代码片段在我的GPU上有相当明显的对角线。
一个缺点是它需要GLSL v3.30。虽然它看起来足够快，但我还没有对它的表现进行实证量化。AMD的Shader Analyzer声称HD5870上的vec2版本每个时钟有13.33个像素。与sin/fract片段的每个时钟16像素相比。所以它肯定会慢一点。
这是我的实现。我把它写成了不同的形式这样更容易推导出你自己的函数。
/*
static.frag
by Spatial
05 July 2013
*/
#version 330 core
uniform float time;
out vec4 fragment;
// A single iteration of Bob Jenkins' One-At-A-Time hashing algorithm.
uint hash( uint x ) {
x += ( x << 10u );
x ^= ( x >> 6u );
x += ( x << 3u );
x ^= ( x >> 11u );
x += ( x << 15u );
return x;
}
// Compound versions of the hashing algorithm I whipped together.
uint hash( uvec2 v ) { return hash( v.x ^ hash(v.y) ); }
uint hash( uvec3 v ) { return hash( v.x ^ hash(v.y) ^ hash(v.z) ); }
uint hash( uvec4 v ) { return hash( v.x ^ hash(v.y) ^ hash(v.z) ^ hash(v.w) ); }
// Construct a float with half-open range [0:1] using low 23 bits.
// All zeroes yields 0.0, all ones yields the next smallest representable value below 1.0.
float floatConstruct( uint m ) {
const uint ieeeMantissa = 0x007FFFFFu; // binary32 mantissa bitmask
const uint ieeeOne = 0x3F800000u; // 1.0 in IEEE binary32
m &= ieeeMantissa; // Keep only mantissa bits (fractional part)
m |= ieeeOne; // Add fractional part to 1.0
float f = uintBitsToFloat( m ); // Range [1:2]
return f - 1.0; // Range [0:1]
}
// Pseudo-random value in half-open range [0:1].
float random( float x ) { return floatConstruct(hash(floatBitsToUint(x))); }
float random( vec2 v ) { return floatConstruct(hash(floatBitsToUint(v))); }
float random( vec3 v ) { return floatConstruct(hash(floatBitsToUint(v))); }
float random( vec4 v ) { return floatConstruct(hash(floatBitsToUint(v))); }
void main()
{
vec3 inputs = vec3( gl_FragCoord.xy, time ); // Spatial and temporal inputs
float rand = random( inputs ); // Random per-pixel value
vec3 luma = vec3( rand ); // Expand to RGB
fragment = vec4( luma, 1.0 );
}
截图:
我在一个图像编辑程序中检查了截图。有256种颜色，平均值是127，这意味着分布均匀，涵盖了预期的范围。
