具有 FP16 限制的 GLSL-ES 随机粒状噪声答案

【问题标题】：GLSL-ES Random grainy noise with FP16 limit具有 FP16 限制的 GLSL-ES 随机粒状噪声
【发布时间】：2012-11-12 11:58:03
【问题描述】：

我正在尝试编写一个具有严格 FP16 限制的紧凑而简单的噪声函数。这是我到目前为止所得出的结论，但我认为在操作的某个地方，对于 fract 或 sin，这个数字太小了，因为在 GPU 中我必须为这些都在 FP16 限制内。关于我做错了什么的任何想法？顺便说一句，我不能使用时间变量，也不能采样噪声纹理。我需要正确的功能必须紧凑、小巧且自给自足，并产生简单的颗粒状噪音效果。注意：下一个算法在任何桌面 GPU 卡上都可以正常工作，但在“MALI 400 MP”GPU 上完全失败，因为这个算法对浮点值有 FP16 限制。

vec3 noise(vec3 color)
{
    float variation = length(color);
    float dot_product = dot(variation, -0.577350269);
    float sin_result = sin(dot_product) * 1.19245;
    float random = fract(sin_result);
    return color + vec3(random);
}

如果有人可以为 GLSL-ES 推荐任何其他随机函数，但严格遵守 FP16 限制，那也很好。我知道其他随机实现，例如单纯形噪声，但这些对于我需要做的事情来说太大而且太慢了。所以 Perlin 和 Simplex 噪声算法不是一种选择。

【问题讨论】：

通过向颜色添加一个作为颜色函数的值，相同的“噪声”值被添加到具有相同颜色的所有片段。因为对象通常具有颜色渐变，所以您会在对象上出现条带。您可以通过将 dot 函数中的常量更改为更大的值来了解我的意思。
这个帖子random number with mali 400 mp有帮助吗？
没有多大意义，有了这个接口并且没有能力在函数内部引入随机性，一个由单一颜色组成的色块永远不会产生实际的噪声，因为无论做什么计算，由于输入永远不会改变，因此返回值仍将保持不变。该函数应该有一个额外的参数，一个索引，坐标等等。
Anttii，颜色参数是有助于产生噪声的参数，就像单个片段像素颜色一样，因此通过长度（颜色）可以生成随机噪声，因为每个像素都是不同的.除了具有 FP16 的 GPU 之外，该算法在所有 GPU 上都能完美运行
恐怕要对真正的噪音进行编码，需要一些静态变量，这些变量在片段中是不允许的。（uniform 或 in 不可用，因为它们不能为下一个片段更改和/或保留）所以唯一的方法是将失真作为片段位置、颜色或纹理坐标的函数，但这不是噪声:(。

标签： algorithm random shader 16-bit glsles

【解决方案1】：

虽然这是一个老问题，但我很久以前就找到了解决方案。接下来是脚本，以便任何人都可以使用它。作为种子，您应该传递一个动态或随机值，您可以将其作为属性传递给着色器。

float getNoise(vec2 seed)
{
    vec2 theta_factor_a = vec2(0.9898, 0.233);
    vec2 theta_factor_b = vec2(12.0, 78.0);
    
    float theta_a = dot(seed.xy, theta_factor_a);
    float theta_b = dot(seed.xy, theta_factor_b);
    float theta_c = dot(seed.yx, theta_factor_a);
    float theta_d = dot(seed.yx, theta_factor_b);
    
    float value = cos(theta_a) * sin(theta_b) + sin(theta_c) * cos(theta_d);
    float temp = mod(197.0 * value, 1.0) + value;
    float part_a = mod(220.0 * temp, 1.0) + temp;
    float part_b = value * 0.5453;
    float part_c = cos(theta_a + theta_b) * 0.43758;

    return fract(part_a + part_b + part_c);
}

【讨论】：

【解决方案2】：

这些是我使用的，但我不知道它们是否适用于 FP16 限制：

// source: http://byteblacksmith.com/improvements-to-the-canonical-one-liner-glsl-rand-for-opengl-es-2-0/
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);
}

 float rand2(vec2 co)
{
      return fract(sin(dot(co.xy,vec2(12.9898,78.233))) * 43758.5453);
}

这两个都不是我创建的。原作者的链接在上面。我实际上使用了 rand2 并且没有在那个博客上提到这个问题。要制作灰度噪音，请执行以下操作：

float randColor = rand(v_position);
gl_FragColor = vec4(randColor);

要制作全彩色噪点，需要 3 倍的时间，而您会这样做：

gl_FragColor = vec4(rand(v_position), rand(v_position), rand(v_position), 1.0);

要为您正在绘制的任何内容添加噪音：

float randColor = rand(v_position) * .1;  // to add 10% noise
gl_FragColor = vec4(gl_FragColor.r + randColor, gl_FragColor.g + randColor, gl_FragColor.b + randColor, 1.0);

顺便说一句，这很慢。在 iPhone5 上，这可以正常工作，没有明显的减速。但在 4S 上，它的 fps 下降到 30。如果我去掉添加的噪音，它会提高到 60。所以要小心。

【讨论】：

问题在于使用 sin()，它在 ES2 中非常非常依赖于实现。它在 IOS 上可能工作正常，但他的 Maali 显然做得不同。
我认为使用纹理作为查找表将是下一个最佳选择。但我想那也已经结束了。

【解决方案3】：

散列函数就足够了吗？ Pearson hashing 在过去是为 8 位寄存器设计的，并且非常简单：你硬编码一个 256 字节的查找表（或者，如果这是不可能的，某种简单但非线性的排列），它我们将调用 T。对于输入的每个字节，您将它与到目前为止的哈希值进行异或，然后查找该值以获得新的哈希值。

在您的情况下，让 R、G 和 B 成为您的输入字节。那么哈希可能是

Rnoise = T[R^T[G^T[B]]]
Gnoise = T[G^T[B^T[R]]]
Bnoise = T[B^T[R^T[G]]]

E：需要明确的是，这不会产生随机输出，因为您的输入没有随机性。但我认为它模仿了你的代码试图做的事情。

【讨论】：

不幸的是，openGL ES 没有整数数学，因此没有异或。与 cpus 相比，任何 lut 都非常昂贵。