p5.js のフィルター用シェーダー「createFilterShader()」で三角関数を使ったノイズの WebGL 2.0／GLSL ES 3.0 バージョン（The Book of Shadersより）

この記事では、以下の「The Book of Shaders」の Noise のページに掲載されている、三角関数を使ったノイズ画像に関連した内容です。

●The Book of Shaders: Noise
　https://thebookofshaders.com/11/

その内容を、WebGL 2.0／GLSL ES 3.0 の書き方にした上で、さらに p5.js のフィルター用シェーダー「createFilterShader()」で扱える形にします。

元の内容

元の内容は以下の通りです。

#ifdef GL_ES
precision mediump float;
#endif

uniform vec2 u_resolution;
uniform vec2 u_mouse;
uniform float u_time;

// 2D Random
float random (in vec2 st) {
    return fract(sin(dot(st.xy,
                         vec2(12.9898,78.233)))
                 * 43758.5453123);
}

// 2D Noise based on Morgan McGuire @morgan3d
// https://www.shadertoy.com/view/4dS3Wd
float noise (in vec2 st) {
    vec2 i = floor(st);
    vec2 f = fract(st);

    // Four corners in 2D of a tile
    float a = random(i);
    float b = random(i + vec2(1.0, 0.0));
    float c = random(i + vec2(0.0, 1.0));
    float d = random(i + vec2(1.0, 1.0));

    // Smooth Interpolation

    // Cubic Hermine Curve.  Same as SmoothStep()
    vec2 u = f*f*(3.0-2.0*f);
    // u = smoothstep(0.,1.,f);

    // Mix 4 coorners percentages
    return mix(a, b, u.x) +
            (c - a)* u.y * (1.0 - u.x) +
            (d - b) * u.x * u.y;
}

void main() {
    vec2 st = gl_FragCoord.xy/u_resolution.xy;

    // Scale the coordinate system to see
    // some noise in action
    vec2 pos = vec2(st*5.0);

    // Use the noise function
    float n = noise(pos);

    gl_FragColor = vec4(vec3(n), 1.0);
}

これを、まずは WebGL 2.0／GLSL ES 3.0 に対応した内容にします。

●WebGL1からWebGL2への移行
　https://webgl2fundamentals.org/webgl/lessons/ja/webgl1-to-webgl2.html

書きかえていく

WebGL 2.0／GLSL ES 3.0 対応

WebGL 2.0／GLSL ES 3.0 対応は、例えば冒頭の部分を以下のようにします。

また、フラグメントシェーダーの入出力の部分を、以下の書き方にする必要があります。

p5.js の「createFilterShader()」に関連した対応

次に p5.js の「createFilterShader()」に関連した対応です。

元のシェーダーのコードでの以下の部分は、少し違う書き方になります。

    vec2 st = gl_FragCoord.xy/u_resolution.xy;

以下の公式の「createFilterShader()」に関する説明で、上記に該当するのが vTexCoord です。

●createFilterShader
　https://p5js.org/reference/p5/createFilterShader/

vTexCoord は 0 から 1 の値になるよう正規化されたものであるため、 vec2 st = vTexCoord; とするだけで、書きかえは OK です。

書きかえ後のコード

書きかえ後のコードは以下のとおりです。

以下では、p5.js の createFilterShader() を呼び出す処理も含めています。

let s;

function setup() {
  createCanvas(500, 400, WEBGL);
  noStroke();

  s = createFilterShader(fragSrc);
}

function draw() {
  background(0);

  filter(s);
}

const fragSrc = `#version 300 es
precision mediump float;

in vec2 vTexCoord;
out vec4 outColor;

float random(in vec2 st) {
    return fract(sin(dot(st.xy, vec2(12.9898,78.233))) * 43758.5453123);
}

float noise(in vec2 st) {
    vec2 i = floor(st);
    vec2 f = fract(st);
    float a = random(i);
    float b = random(i + vec2(1.0, 0.0));
    float c = random(i + vec2(0.0, 1.0));
    float d = random(i + vec2(1.0, 1.0));
    vec2 u = f*f*(3.0-2.0*f);
    return mix(a, b, u.x) + (c - a) * u.y * (1.0 - u.x) + (d - b) * u.x * u.y;
}

void main() {
    vec2 st = vTexCoord;
    vec2 pos = st * 5.0;
    float n = noise(pos);
    outColor = vec4(vec3(n), 1.0);
}`;

上記を実行した結果は、以下のとおりです。

シェーダーを使ったノイズ画像生成ができていることが確認できました。

余談

上記のシェーダーを使ったノイズ画像の生成について、さらに少し手を加えると、seed を設定できるようにできたりアニメーションさせられたりということもできます。

例えば、以下のような見た目のものを作ることが可能です。