Генерация случайных чисел — фундаментальный аспект многих приложений компьютерной графики и разработки игр, включая язык шейдеров высокого уровня (HLSL). В этой статье блога мы рассмотрим несколько методов генерации случайных чисел в коде HLSL. Каждый метод будет сопровождаться примерами кода, иллюстрирующими его реализацию.

Метод 1: использование функции rand()
Самый простой и наиболее часто используемый метод — использовать встроенную функцию rand(), предоставляемую HLSL. Эта функция генерирует псевдослучайное число от 0 до 32767. Вот пример ее использования:

float randomValue = rand() / 32767.0;

Метод 2: создание случайной текстуры.
Другой подход предполагает создание текстуры, заполненной случайными значениями, и выборку из нее. Этот метод может предоставить большой набор предварительно сгенерированных случайных чисел для многократного использования. Вот пример того, как это реализовать:

Texture2D<float> randomTexture;
float GetRandomValue(float2 uv)
{
    return randomTexture.SampleLevel(sampler_state, uv, 0).r;
}

Метод 3: Шум Перлина
Шум Перлина — популярный метод создания естественных случайных шаблонов. Его можно использовать для создания различных эффектов, таких как процедурный ландшафт, облака и текстуры. Вот пример того, как генерировать шум Перлина в HLSL:

float GetPerlinNoise(float2 uv)
{
    return noise(uv.x, uv.y);
}

Метод 4: хэш-функции
Хеш-функции полезны для генерации детерминированных псевдослучайных чисел на основе входных параметров. Вот пример простой хэш-функции, которую можно использовать в HLSL:

float Hash(float2 p)
{
    return frac(sin(dot(p, float2(12.9898, 78.233))) * 43758.5453);
}

Метод 5: Белый шум
Белый шум — это базовая форма случайного шума, которую можно легко сгенерировать. Он подходит для определенных эффектов или в качестве строительного блока для более сложных функций шума. Вот пример того, как генерировать белый шум в HLSL:

float GetWhiteNoise(float2 uv)
{
    return frac(sin(dot(uv, float2(12.9898, 78.233))) * 43758.5453);
}

В этой статье мы рассмотрели несколько методов генерации случайных чисел в HLSL. Эти методы включают использование функции rand(), создание случайной текстуры, генерацию шума Перлина, использование хэш-функций и генерацию белого шума. Понимая и реализуя эти методы, разработчики могут добавлять случайность и разнообразие в свои шейдеры HLSL, открывая возможности для создания визуально привлекательной и динамичной графики в играх и других приложениях реального времени.