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()……”.


当前回答

对于非常简单的伪随机的东西,我使用这个在线程序,我在互联网上找到的地方:

float rand(vec2 co){
    return fract(sin(dot(co, vec2(12.9898, 78.233))) * 43758.5453);
}

你也可以使用任何你喜欢的PRNG生成一个噪音纹理,然后以正常的方式上传这个,并在你的着色器中采样值;如果你愿意,我可以稍后再找一个代码样本。

另外,查看Stefan Gustavson的Perlin和Simplex噪声的GLSL实现文件。

其他回答

这里还有一个由McEwan和@StefanGustavson描述的很好的实现,看起来像柏林噪声,但“不需要任何设置,即不需要纹理或统一数组。只需将它添加到你的着色器源代码,并在任何你想要的地方调用它”。

这非常方便,特别是考虑到Gustavson早期的实现,@dep链接到,使用1D纹理,这在GLSL ES (WebGL的着色语言)中是不支持的。

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。)

一个直的、锯齿状的1d柏林版本,本质上是一个随机的lfo之字形。

half  rn(float xx){         
    half x0=floor(xx);
    half x1=x0+1;
    half v0 = frac(sin (x0*.014686)*31718.927+x0);
    half v1 = frac(sin (x1*.014686)*31718.927+x1);          

    return (v0*(1-frac(xx))+v1*(frac(xx)))*2-1*sin(xx);
}

我还在shadertoy所有者inigo quilez perlin教程网站上找到了1-2-3-4d perlin噪音,voronoi等等,他有完整的快速实现和代码。

黄金的噪音

// Gold Noise ©2015 dcerisano@standard3d.com
// - based on the Golden Ratio
// - uniform normalized distribution
// - fastest static noise generator function (also runs at low precision)
// - use with indicated fractional seeding method. 

float PHI = 1.61803398874989484820459;  // Φ = Golden Ratio   

float gold_noise(in vec2 xy, in float seed){
       return fract(tan(distance(xy*PHI, xy)*seed)*xy.x);
}

现在就在浏览器中查看黄金噪音!

这个函数在2017年9月9日@appas的回答中改善了当前函数的随机分布:

@appas函数也是不完整的,因为没有提供种子(uv不是种子-每帧都是一样的),并且不能与低精度芯片组一起工作。默认情况下,Gold Noise以低精度运行(快得多)。

我也有同样的问题,我需要在WebGL 1.0中实现它,所以我不能使用之前回答中给出的一些例子。我尝试了前面提到的Gold Noise,但是PHI的使用并不适合我。(距离(xy * PHI, xy) *种子就等于长度(xy) * (1.0 - PHI) *种子,所以我不明白当它直接乘以种子时,PHI的魔力应该如何发挥作用?

不管怎样,我做了类似的事情,只是没有PHI,而是在另一个地方添加了一些变化,基本上我取xy与框架外的某个随机点之间的距离的tan,然后乘以xy与另一个这样的随机点之间的距离,位于左下角(所以这些点之间没有偶然的匹配)。在我看来还不错。单击生成新的帧。

(function main() { const dim = [512, 512]; twgl.setDefaults({ attribPrefix: "a_" }); const gl = twgl.getContext(document.querySelector("canvas")); gl.canvas.width = dim[0]; gl.canvas.height = dim[1]; const bfi = twgl.primitives.createXYQuadBufferInfo(gl); const pgi = twgl.createProgramInfo(gl, ["vs", "fs"]); gl.canvas.onclick = (() => { twgl.bindFramebufferInfo(gl, null); gl.useProgram(pgi.program); twgl.setUniforms(pgi, { u_resolution: dim, u_seed: Array(4).fill().map(Math.random) }); twgl.setBuffersAndAttributes(gl, pgi, bfi); twgl.drawBufferInfo(gl, bfi); }); })(); <script src="https://twgljs.org/dist/4.x/twgl-full.min.js"></script> <script id="vs" type="x-shader/x-vertex"> attribute vec4 a_position; attribute vec2 a_texcoord; void main() { gl_Position = a_position; } </script> <script id="fs" type="x-shader/x-fragment"> precision highp float; uniform vec2 u_resolution; uniform vec2 u_seed[2]; void main() { float uni = fract( tan(distance( gl_FragCoord.xy, u_resolution * (u_seed[0] + 1.0) )) * distance( gl_FragCoord.xy, u_resolution * (u_seed[1] - 2.0) ) ); gl_FragColor = vec4(uni, uni, uni, 1.0); } </script> <canvas></canvas>