随机数hlsl

您如何在HLSL中生成一个随机数？

我问是因为我想尝试gpu射线跟踪。您需要在像素着色器中生成随机方向。所以我想要randFloat()，结果是-1和+1之间的随机数。

另外，hlsl 噪声指令有何处理？文档说它已从HLSL 2.0及更高版本中删除。为什么呢

我读到一种方法，其中用随机值填充纹理，然后在每个具有该纹理索引的顶点中都有一个纹理坐标。但这是每个顶点，我需要一条可以在像素着色器中调用的指令。另外，如果您希望每个帧使用不同的值，则此方法需要“重新播种”每个顶点的texcoord，并且需要每个帧都更新一个顶点缓冲区（这可能很昂贵！）

详细介绍一下，如何便宜地在GPU上生成随机数？

像素着色器中的伪随机数不容易获得。在每次调用函数时，CPU上的伪随机数生成器都会具有某种状态，该状态既可以读取也可以写入。您不能在像素着色器中执行此操作。

这里有一些选择：

1. 使用计算着色器而不是像素着色器-它们支持对缓冲区的读写访问，因此您可以实现任何标准PRNG。

2. 根据屏幕空间位置等参数，从包含随机数据的一个或多个纹理中采样。您还可以在使用该位置查找纹理之前对位置进行一些数学运算，如果该数学运算涉及一个“每次绘制调用随机性”着色器常量，则应该重新使用纹理。

3. 找到屏幕空间位置的一些数学函数，得出的结果“足够随机”。

快速的Google搜索发现此页面具有以下功能：

float rand_1_05(in float2 uv)
{
    float2 noise = (frac(sin(dot(uv ,float2(12.9898,78.233)*2.0)) * 43758.5453));
    return abs(noise.x + noise.y) * 0.5;
}

float2 rand_2_10(in float2 uv) {
    float noiseX = (frac(sin(dot(uv, float2(12.9898,78.233) * 2.0)) * 43758.5453));
    float noiseY = sqrt(1 - noiseX * noiseX);
    return float2(noiseX, noiseY);
}

float2 rand_2_0004(in float2 uv)
{
    float noiseX = (frac(sin(dot(uv, float2(12.9898,78.233)      )) * 43758.5453));
    float noiseY = (frac(sin(dot(uv, float2(12.9898,78.233) * 2.0)) * 43758.5453));
    return float2(noiseX, noiseY) * 0.004;
}

这是我如何使用计算着色器为粒子效果生成伪随机数。不确定此代码的随机性如何，但对于我的目的而言，它的效果足够好。

为每个GPU内核提供自己的随机序列的关键是从CPU向计算着色器提供初始随机种子。然后，每个内核都使用该种子以其线程ID作为计数循环数字生成器。从那里开始，每个线程都应该拥有自己的唯一种子以生成唯一值。

// Source
// http://www.gamedev.net/topic/592001-random-number-generation-based-on-time-in-hlsl/
// Supposebly from the NVidia Direct3D10 SDK
// Slightly modified for my purposes
#define RANDOM_IA 16807
#define RANDOM_IM 2147483647
#define RANDOM_AM (1.0f/float(RANDOM_IM))
#define RANDOM_IQ 127773u
#define RANDOM_IR 2836
#define RANDOM_MASK 123459876

struct NumberGenerator {
    int seed; // Used to generate values.

    // Returns the current random float.
    float GetCurrentFloat() {
        Cycle();
        return RANDOM_AM * seed;
    }

    // Returns the current random int.
    int GetCurrentInt() {
        Cycle();
        return seed;
    }

    // Generates the next number in the sequence.
    void Cycle() {  
        seed ^= RANDOM_MASK;
        int k = seed / RANDOM_IQ;
        seed = RANDOM_IA * (seed - k * RANDOM_IQ ) - RANDOM_IR * k;

        if (seed < 0 ) 
            seed += RANDOM_IM;

        seed ^= RANDOM_MASK;
    }

    // Cycles the generator based on the input count. Useful for generating a thread unique seed.
    // PERFORMANCE - O(N)
    void Cycle(const uint _count) {
        for (uint i = 0; i < _count; ++i)
            Cycle();
    }

    // Returns a random float within the input range.
    float GetRandomFloat(const float low, const float high) {
        float v = GetCurrentFloat();
        return low * ( 1.0f - v ) + high * v;
    }

    // Sets the seed
    void SetSeed(const uint value) {
        seed = int(value);
        Cycle();
    }
};