Bloom (иногда называемый light bloom или glow ) — эффект компьютерной графики, используемый в видеоиграх , демонстрациях и рендеринге с высоким динамическим диапазоном (HDRR) для воспроизведения артефакта изображения реальных камер. Эффект создает полосы (или перья) света, простирающиеся от границ ярких областей на изображении, способствуя иллюзии чрезвычайно яркого света, подавляющего камеру или глаз, захватывающий сцену. Он стал широко использоваться в видеоиграх после того, как авторы Tron 2.0 опубликовали статью об этой технике в 2004 году. [1]
Существуют две признанные потенциальные причины цветения.
Одной из физических основ эффекта блума является то, что в реальном мире линзы никогда не могут идеально сфокусироваться. Даже идеальная линза будет сворачивать входящее изображение с помощью диска Эйри (дифракционная картина, полученная при прохождении точечного источника света через круглую апертуру). [2] При нормальных обстоятельствах эти недостатки не заметны, но очень яркий источник света сделает их видимыми. В результате изображение яркого света, кажется, выходит за пределы своих естественных границ.
Функция диска Эйри очень быстро спадает, 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 частях изображения, где очень яркие части соседствуют с относительно более темными частями, хвосты диска Эйри становятся видимыми и могут простираться далеко за пределы яркой части изображения.
В изображениях HDRR эффект может быть воспроизведен путем свертки изображения с оконным ядром диска Эйри (для очень хороших линз) или путем применения размытия по Гауссу (для имитации эффекта менее идеальной линзы) перед преобразованием изображения в пиксели с фиксированным диапазоном. Эффект не может быть полностью воспроизведен в системах формирования изображений без HDRR , поскольку величина утечки зависит от яркости яркой части изображения.
Например, когда фотография сделана в помещении, яркость наружных объектов, видимых через окно, может быть в 70 или 80 раз ярче, чем объекты внутри помещения. Если уровни экспозиции установлены для объектов внутри помещения, яркое изображение окон будет просачиваться за оконные рамы при свертке с диском Эйри камеры, используемой для получения изображения.
Блум в цифровых камерах вызван переливом заряда в фотодиодах, которые являются светочувствительными элементами в датчике изображения камеры. [3] Когда фотодиод подвергается воздействию очень яркого источника света, накопленный заряд может перетекать в соседние пиксели, создавая эффект гало. Это известно как «утечка заряда».
Эффект блума более выражен в камерах с меньшими пикселями, поскольку там меньше места для рассеивания заряда. Он также может быть усугублен высокими настройками ISO, которые увеличивают чувствительность камеры к свету и могут привести к большему накоплению заряда.
Хотя эффект цветения может отвлекать внимание на некоторых изображениях, его можно использовать творчески, чтобы придать фотографиям мечтательный или потусторонний оттенок.
Игровые системы текущего поколения способны визуализировать 3D-графику с использованием буферов кадров с плавающей точкой для создания HDR-изображений . Для создания эффекта цветения линейное изображение HDRR в буфере кадров сворачивается с ядром свертки на этапе постобработки перед преобразованием в пространство RGB . Шаг свертки обычно требует использования большого гауссовского ядра, что непрактично для графики в реальном времени, заставляя программистов использовать методы аппроксимации. [4]
Некоторые из самых ранних игр , в которых использовался эффект Bloom, включают в себя предварительно отрендеренную CGI- игру Riven (1997), [5] воксельную игру Outcast (1999), [6] и 3D-полигональные игры в реальном времени The Bouncer (2000) [7] и Ico (2001). [8] Позже Bloom был популярен в сообществе разработчиков игр в 2004 году, когда авторы Tron 2.0 опубликовали статью об этой технике . [1] Освещение Bloom использовалось во многих играх, модификациях и игровых движках, таких как Quake Live , Cube 2: Sauerbraten и игровой движок Spring .
Эффект был популярен в играх 7-го поколения , [9] которые выпускались с 2005 по начало 2010-х годов. Несколько игр того периода подверглись критике за чрезмерное использование этой техники. Сильное свечение в RollerCoaster Tycoon 3 (2005) было в то время описано GameSpot как «отвратительное» . [10] Gaming Bolt описал тенденцию как трюк, который умер вместе с поколением, и раскритиковал активное использование техники в крупных релизах того времени, таких как The Elder Scrolls IV: Oblivion (2006), порт Xbox 360 Burnout Revenge (2006) и Twilight Princess (2006). Syndicate (2012) также описывался как игра с «плавящим глаза» свечением. [11] [12]