GLSL noise - Versionsgeschichte

Coolcat: /* Workaround */ Abschnitt stark verkürzt und auch shader_Zufallsgenerator verlinkt

2010-01-10T13:31:41Z

‎Workaround: Abschnitt stark verkürzt und auch shader_Zufallsgenerator verlinkt

Coolcat: /* Workaround */

2010-01-10T13:28:46Z

‎Workaround

Coolcat: /* Workaround */ Hinweis: kein float verwenden

2009-02-01T11:39:05Z

‎Workaround: Hinweis: kein float verwenden

Coolcat: Workaround: Pseudozufallszahlen mit Shader Model 4.0

2009-02-01T11:21:36Z

Workaround: Pseudozufallszahlen mit Shader Model 4.0

Flash: Miniformatierung und ergänzung

2008-08-10T21:16:56Z

Miniformatierung und ergänzung

WhiteHunter: Änderung 22029 von WhiteHunter (Diskussion) wurde rückgängig gemacht. übereifriger Edit

2008-08-09T14:47:16Z

Änderung 22029 von WhiteHunter (Diskussion) wurde rückgängig gemacht. übereifriger Edit

WhiteHunter: neuere ATIs scheinen zu gehen

2008-08-09T14:44:04Z

neuere ATIs scheinen zu gehen

WhiteHunter: Die Seite wurde neu angelegt: Die '''noise'''-Funktionen der GLSL erzeugen ein stochastisches Rauschen, das dazu benutzt werden kann, die visuelle Vielfalt zu erhöhen. Die zurückgegebenen Wert...

2008-08-09T05:48:29Z

Die Seite wurde neu angelegt: Die '''noise'''-Funktionen der GLSL erzeugen ein stochastisches Rauschen, das dazu benutzt werden kann, die visuelle Vielfalt zu erhöhen. Die zurückgegebenen Wert...

Neue Seite

Die '''noise'''-Funktionen der [[GLSL]] erzeugen ein stochastisches Rauschen, das dazu benutzt werden kann, die visuelle Vielfalt zu erhöhen. Die zurückgegebenen Werte sehen zufällig aus, sind allerdings nicht wirklich zufällig. Bei Rauschen ("''noise''") handelt es sich zudem nicht nur um einfache Zufallszahlen.

== Besonderheiten ==
Die einzigen Treiber, die derzeit wirklich die noise-Funktionen anbieten, stammen von 3DLabs. ATI-Treiber implementieren die noise-Funktionen gar nicht, wodurch der [[Shader]] im Softwaremodus läuft. NVidia hat sie in OpenGL 2.0 zwar implementiert, jedoch geben sie nur 0.0 zurück.

Daher empfiehlt sich zurzeit nicht nur aus Geschwindigkeitsgründen statt der Verwendung dieser Funktionen eher eine vorher erzeugte [[Techniken_und_Algorithmen#Prozeduale_Grafiken|Noisetextur]], beispielsweise per [[Perlin Noise]].

== Syntax ==
float '''noise1''' (genType ''x'')
vec2 '''noise2''' (genType ''x'')
vec3 '''noise3''' (genType ''x'')
vec4 '''noise4''' (genType ''x'')

== Eigenschaften ==
Die von der GLSL-Spezifikation 1.20.8 geforderten Eigenschaften der noise-Funktionen sind:
* Die Rückgabewerte liegen im Intervall [-1.0,1.0] und sind mindestens in [-0.6,0.6] annähernd normalverteilt.
* Die Rückgabewerte haben insgesamt den Durchschnitt 0.0.
* Sie sind reproduzierbar, indem ein bestimmter Eingabewert immer die gleichen Rückgabewerte erzeugt.
* Sie sind statistisch invariant unter Rotation und Verschiebung (d. h. egal wie der Wertebereich rotiert oder verschoben wird, die Funktion hat immer das gleiche statistische Verhalten).
* Normalerweise unterschiedliche Ergebnisse bei Verschiebung der Eingabewerte
* Die Ortsfrequenz befindet sich in einem eingeengten, konzentrierten Bereich mit der Mitte zwischen 0.5 und 1.0.
* Die ersten Ableitungen der Funktionen sind überall stetig.

== Weblinks ==
* [http://download.nvidia.com/developer/Papers/2005/OpenGL_2.0/NVIDIA_OpenGL_2.0_Support.pdf NVidia OpenGL 2.0 Support], Kommentar zu den noise-Funktionen auf Seite 14
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Rauschen_(Physik) Wikipedia-Artikel "Rauschen"]
* [http://lumina.sourceforge.net/Tutorials/Noise.html Lumina Noise Tutorial]

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 == Workaround ==
-Mit ShaderModel 4.0 kann man beliebig viele Pseudozufallszahlen direkt im Shader erzeugen. Man benötigt mindestens die Extensions '''GL_EXT_gpu_shader4''' und '''GL_EXT_texture_integer'''. Diese stellen Integer-Arithmetik im Shader bereit und man kann sich ganz leicht einen [http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator lineareren Kongruenzgenerator] bauen. Die Pseudozufallszahlen in C/C++/Delphi werden übrigens auf die gleiche Weise erzeugt. Im wesentlichen braucht man nur eine Multiplikation, eine Addition und einmal Modulo um von einer Zufallszahl zur nächsten zu kommen:
+Mit ShaderModel 4.0 kann man beliebig viele Pseudozufallszahlen direkt im Shader erzeugen. Dieses stellt Integer-Arithmetik im Shader bereit und man kann sich leicht einen [http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator lineareren Kongruenzgenerator] konstruieren. In der [[Shadersammlung]] findet sich dazu ein [[shader_Zufallsgenerator|Beispiel]].
 == Weblinks ==

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 Wählt man gute Werte für ''a'', ''c'' und ''m'' erhält man mit diesen Operationen halbwegs gleich verteilte Pseudozufallszahlen. Die obigen [[#Eigenschaften|Eigenschaften]] sind jedoch nicht erfüllt. Außerdem sind die so erzeugten Zahlen natürlich deterministisch. Verwendet man also den gleichen Ausgangswert ''s'', erhält man immer die gleiche Zahlenfolge. Folglich benötigt man für jeden Vertex (bzw. Pixel) eine Textur mit zufälligen Ausgangswerten. Allerdings kann man sich aus diesem einen Wert beliebig viele weitere Zahlen erzeugen, also beispielsweise je eine für die XYZ-Achse.
-Ich verwende hier einen Texturbuffer ('''GL_EXT_texture_buffer_object'''). In jedem Frame werden die vom Shader aktualisierten Seed-Werte via Transform-Feedback wieder in diese Textur geschrieben. Die CPU muss die Textur also nicht in jedem Frame neu initialisieren. Funktioniert so aber natürlich nur im Vertexshader bzw. Geometryshader. Bei dieser Methode wird die Extension '''GL_NV_transform_feedback''' oder '''GL_EXT_transform_feedback''' benötigt.
+Ich verwende hier einen [[TBO|Texturbuffer]] ('''GL_EXT_texture_buffer_object'''). In jedem Frame werden die vom Shader aktualisierten Seed-Werte via [[Transform-Feedback]] wieder in diese Textur geschrieben. Die CPU muss die Textur also nicht in jedem Frame neu initialisieren. Funktioniert so aber natürlich nur im [[Vertexshader]] bzw. [[Geometryshader]]. Bei dieser Methode wird die Extension '''GL_NV_transform_feedback''' oder '''GL_EXT_transform_feedback''' benötigt.
 Mit klassischen [[Tutorial_Framebufferobject|Framebufferobjects]] kann man diese Idee wahrscheinlich ebenfalls umsetzen. Man sollte jedoch nicht auf die Idee kommen die Seedwerte als ''float'' zu speichern. Die Konvertierung in ''float'' sorgt dafür das die erzeugten Zufallszahlen sehr schnell degenerieren und nicht mehr gleich verteilt sind.

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 Wählt man gute Werte für ''a'', ''c'' und ''m'' erhält man mit diesen Operationen halbwegs gleich verteilte Pseudozufallszahlen. Die obigen [[#Eigenschaften|Eigenschaften]] sind jedoch nicht erfüllt. Außerdem sind die so erzeugten Zahlen natürlich deterministisch. Verwendet man also den gleichen Ausgangswert ''s'', erhält man immer die gleiche Zahlenfolge. Folglich benötigt man für jeden Vertex (bzw. Pixel) eine Textur mit zufälligen Ausgangswerten. Allerdings kann man sich aus diesem einen Wert beliebig viele weitere Zahlen erzeugen, also beispielsweise je eine für die XYZ-Achse.
-Ich verwende hier einen Texturbuffer ('''GL_EXT_texture_buffer_object'''). In jedem Frame werden die vom Shader aktualisierten Seed-Werte via Transform-Feedback wieder in diese Textur geschrieben. Die CPU muss die Textur also nicht in jedem Frame neu initialisieren. Funktioniert so aber natürlich nur im Vertexshader bzw. Geometryshader. Bei dieser Methode wird die Extension '''GL_NV_transform_feedback''' oder '''GL_EXT_transform_feedback''' benötigt. Mit klassischen [[Tutorial_Framebufferobject|Framebufferobjects]] kann man sich aber sicher auch was basteln.
+Ich verwende hier einen Texturbuffer ('''GL_EXT_texture_buffer_object'''). In jedem Frame werden die vom Shader aktualisierten Seed-Werte via Transform-Feedback wieder in diese Textur geschrieben. Die CPU muss die Textur also nicht in jedem Frame neu initialisieren. Funktioniert so aber natürlich nur im Vertexshader bzw. Geometryshader. Bei dieser Methode wird die Extension '''GL_NV_transform_feedback''' oder '''GL_EXT_transform_feedback''' benötigt.
 [http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator#LCGs_in_common_use Gute Werte für ''a'', ''c'' und ''m''] findet man z.B. bei Wikipedia. Man sollte darauf achten, dass der Zufallsgenerator, der die Textur für die Ausgangswerte initialisiert nicht den gleichen lineareren Kongruenzgenerator verwendet. Da die erzeugten Zahlen deterministisch sind, würde man sonst für alle Vertices/Pixel die gleichen, jeweils nur um eine Generation verschobenen, Zahlen erhalten.
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   	// ...
+  }
 == Weblinks ==

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 '''NVidia''' hat sie in OpenGL 2.0 zwar implementiert, jedoch geben sie nur 0.0 zurück.
-Daher empfiehlt sich zurzeit, nicht nur aus Geschwindigkeitsgründen, statt der Verwendung dieser Funktionen, eher eine vorher erzeugte [[Techniken_und_Algorithmen#Prozeduale_Grafiken|Noisetextur]] zu nutzen. Eine solche Textur könnte beispielsweise per [[Perlin Noise]] erzeugt werden.
+Daher empfiehlt sich zurzeit, nicht nur aus Geschwindigkeitsgründen, statt der Verwendung dieser Funktionen, eher eine vorher erzeugte [[Techniken_und_Algorithmen#Prozeduale_Grafiken|Noisetextur]] zu nutzen. Eine solche Textur könnte beispielsweise per [[Perlin Noise]] erzeugt werden. Für neuere Grafikkarten mit Shader Model 4.0 gibt es einen [[#Workaround|Workaround]] um Pseudozufallszahlen direkt im Shader zu erzeugen.
 == Syntax ==
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 * Die Ortsfrequenz befindet sich in einem eingeengten, konzentrierten Bereich mit der Mitte zwischen 0.5 und 1.0.
 * Die ersten Ableitungen der Funktionen sind überall stetig.
 == Weblinks ==

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 == Besonderheiten ==
-Die einzigen Treiber, die derzeit wirklich die noise-Funktionen anbieten, stammen von 3DLabs. ATI-Treiber implementieren die noise-Funktionen gar nicht, wodurch der [[Shader]] im Softwaremodus läuft. NVidia hat sie in OpenGL 2.0 zwar implementiert, jedoch geben sie nur 0.0 zurück.
+Die einzigen Treiber, die derzeit wirklich die ''noise''-Funktionen anbieten, stammen von '''3DLabs'''.
-Daher empfiehlt sich zurzeit nicht nur aus Geschwindigkeitsgründen statt der Verwendung dieser Funktionen eher eine vorher erzeugte [[Techniken_und_Algorithmen#Prozeduale_Grafiken|Noisetextur]], beispielsweise per [[Perlin Noise]].
+'''ATI'''-Treiber implementieren die ''noise''-Funktionen gar nicht, wodurch der [[Shader]] im Softwaremodus läuft.
 == Syntax ==
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   vec3 '''noise3''' (genType ''x'')
   vec4 '''noise4''' (genType ''x'')
 == Eigenschaften ==
-Die von der GLSL-Spezifikation 1.20.8 geforderten Eigenschaften der noise-Funktionen sind:
+Die von der GLSL-Spezifikation 1.20.8 geforderten Eigenschaften der ''noise''-Funktionen sind:
 * Die Rückgabewerte liegen im Intervall [-1.0,1.0] und sind mindestens in [-0.6,0.6] annähernd normalverteilt.
 * Die Rückgabewerte haben insgesamt den Durchschnitt 0.0.
 * Sie sind reproduzierbar, indem ein bestimmter Eingabewert immer die gleichen Rückgabewerte erzeugt.
 * Sie sind statistisch invariant unter Rotation und Verschiebung (d.&nbsp;h. egal wie der Wertebereich rotiert oder verschoben wird, die Funktion hat immer das gleiche statistische Verhalten).
-* Normalerweise unterschiedliche Ergebnisse bei Verschiebung der Eingabewerte
+* Normalerweise unterschiedliche Ergebnisse bei Verschiebung der Eingabewerte.
 * Die Ortsfrequenz befindet sich in einem eingeengten, konzentrierten Bereich mit der Mitte zwischen 0.5 und 1.0.
 * Die ersten Ableitungen der Funktionen sind überall stetig.