Блум (шейдерный эффект)
Bloom (иногда называемый световым свечением или свечением ) — это эффект компьютерной графики, используемый в видеоиграх , демонстрациях и рендеринге с расширенным динамическим диапазоном (HDRR) для воспроизведения артефактов изображения реальных камер. Эффект создает полосы (или перья) света, идущие от границ ярких областей изображения, создавая иллюзию чрезвычайно яркого света, подавляющего камеру или глаз, захватывающий сцену. Он стал широко использоваться в видеоиграх после публикации статьи об этой технике авторами «Трона 2.0» в 2004 году. [1]
Теория
[ редактировать ]Есть две признанные потенциальные причины цветения.
Несовершенный фокус
[ редактировать ]Одна из физических причин «блума» заключается в том, что в реальном мире линзы никогда не могут идеально сфокусироваться. Даже идеальный объектив свёртывает входящее изображение с помощью диска Эйри (дифракционная картина, получаемая при прохождении точечного источника света через круглую апертуру). [2] В нормальных условиях эти недостатки незаметны, но при очень ярком источнике света эти недостатки становятся видимыми. В результате изображение яркого света выходит за пределы своих естественных границ.
Функция диска Эйри очень быстро отваливается, но имеет очень широкие хвосты (на самом деле, бесконечно широкие хвосты). Пока яркость соседних частей изображения находится примерно в одном диапазоне, эффект размытия, вызванного диском Эйри, не особенно заметен; но в тех частях изображения, где очень яркие части соседствуют с относительно более темными частями, хвосты диска Эйри становятся видимыми и могут выходить далеко за пределы светлой части изображения.
В изображениях HDRR эффект можно воспроизвести путем свертки изображения с помощью оконного ядра диска Эйри (для очень хороших объективов) или путем применения размытия по Гауссу (для имитации эффекта менее совершенного объектива) перед преобразованием изображения в пиксели фиксированного диапазона. Эффект невозможно полностью воспроизвести в системах формирования изображений, не поддерживающих HDRR , поскольку степень кровотечения зависит от того, насколько яркой является яркая часть изображения.
Например, когда фотография сделана в помещении, яркость объектов снаружи, видимых через окно, может быть в 70 или 80 раз ярче, чем объектов внутри комнаты. Если уровни экспозиции установлены для объектов внутри комнаты, яркое изображение окон будет просачиваться за пределы оконных рам при свертывании с диском Эйри камеры, используемой для создания изображения.
Насыщение ПЗС-датчика
[ редактировать ]
Блум в цифровых камерах вызван перегрузкой фотодиодов, которые являются светочувствительными элементами датчика изображения камеры. [3] Когда фотодиод подвергается воздействию очень яркого источника света, накопленный заряд может перетечь на соседние пиксели, создавая эффект ореола. Это известно как «утечка заряда».
Эффект цветения более выражен в камерах с меньшими пикселями, поскольку остается меньше места для рассеивания заряда. Это также может усугубляться высокими настройками ISO, которые повышают чувствительность камеры к свету и могут привести к большему накоплению заряда.
Хотя на некоторых изображениях эффект цветения может отвлекать, его также можно использовать творчески, чтобы придать фотографиям мечтательный или потусторонний вид.
Практическая реализация
[ редактировать ]Игровые системы текущего поколения способны отображать 3D-графику с использованием с плавающей запятой кадровых буферов для создания изображений HDR . Для создания эффекта цветения линейное изображение HDRR в буфере кадра свертывается с помощью ядра свертки на этапе постобработки перед преобразованием в пространство RGB . Шаг свертки обычно требует использования большого гауссова ядра, что непрактично для графики реального времени, что заставляет программистов использовать методы аппроксимации. [4]
Использование в играх
[ редактировать ]Некоторые из первых игр, в которых использовался эффект цветения, включают предварительно отрендеренную CGI- игру Riven (1997), [5] воксельная ( игра Outcast 1999), [6] и в реальном времени трехмерные полигональные игры The Bouncer (2000). [7] и Ико (2001). [8] Позднее Блум был популяризирован среди сообщества разработчиков игр в 2004 году, когда авторы Tron 2.0 опубликовали статью об этой технике . [1] Bloom освещение использовалось во многих играх, модификациях и игровых движках, таких как Quake Live , Cube 2: Sauerbraten и игровой движок Spring .
Эффект был популярен в 7-го поколения . играх [9] которые были выпущены с 2005 по начало 2010-х годов. Несколько игр того периода подверглись критике за чрезмерное использование этой техники. Сильное освещение в RollerCoaster Tycoon 3 в то время как «отвратительное» (2005) было охарактеризовано GameSpot . [10] Gaming Bolt назвал эту тенденцию уловкой, умершей вместе с поколением, и раскритиковал интенсивное использование этой техники в основных выпусках того времени, таких как The Elder Scrolls IV: Oblivion (2006), для Xbox 360 порт Burnout Revenge (2006). ) и «Сумеречная принцесса» (2006). Syndicate (2012) также описывается как обладающий «тающим на глазах» цветением. [11] [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Джеймс, Грег; О'Рорк, Джон (26 мая 2004 г.). «Свечение в реальном времени» . Разработчик игр/Гамасутра. Архивировано из оригинала 26 января 2022 года . Проверено 17 марта 2022 г.
- ^ «Диск Эйри» . svi.nl. Архивировано из оригинала 7 мая 2007 г. Проверено 3 мая 2007 г.
- ^ Насыщение и цветение ПЗС-матрицы
- ^ «Как сделать хорошее цветение для HDR-рендеринга» . Гарри Калогиру. Архивировано из оригинала 18 августа 2006 г. Проверено 20 мая 2006 г.
- ^ Форкад, Тим (февраль 1998 г.). «Распутывание Ривен». Мир компьютерной графики .
- ^ «Doom to Dunia: Визуальная история движков 3D-игр – страница 5» . Максимум ПК. 21 июля 2009 г. Архивировано из оригинала 8 февраля 2015 года . Проверено 05 марта 2015 г.
- ^ Мэсси, Том (9 февраля 2015 г.). «Да: Обзор воспоминаний о Celceta» . Еврогеймер . Проверено 25 февраля 2022 г.
- ^ Мильке, Джеймс (15 октября 2005 г.). «Горько-сладкая симфония» . 1УП . Архивировано из оригинала 29 июня 2012 г. Проверено 7 октября 2008 г.
- ^ «Блум-катастрофы - Донкихотский инженер» .
- ^ Окампо, Джейсон (7 июля 2005 г.). «RollerCoaster Tycoon 3: Пропитанный! Обзор» . ГеймСпот . Проверено 17 марта 2022 г.
- ^ Хоутон, Дэвид (8 марта 2012 г.). «56 потрясающих экранов с самым уморительным ярким освещением в истории видеоигр» . Проверено 17 марта 2022 г.
- ^ Галлант, Мэтью (18 июля 2008 г.). «Блум-катастрофы — Донкихотский инженер» . Проверено 17 марта 2022 г.