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 того, как в 2004 году авторы «Трона 2.0» опубликовали статью об этой методике .[1]
Есть две признанные потенциальные причины цветения.
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 обычных условиях эти недостатки незаметны, но при 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, особо не 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 визуализации без 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.
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.
Игровые системы текущего поколения способны отображать 3D-графику с использованием буферов кадров с плавающей запятой 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]
Некоторые из первых игр, в которых использовался эффект цветения, включают предварительно отрисованную CGI- игру Riven (1997), [5] воксельную игру Outcast (1999), [6] и 3D -полигональные игры в реальном времени 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 играх 7-го поколения [9] , выпущенных с 2005 по начало 2010-х годов. Несколько игр того периода подверглись критике за чрезмерное использование этой техники. Сильное освещение в RollerCoaster Tycoon 3 (2005) было охарактеризовано GameSpot в то время как «отвратительное» . [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), порт Burnout для Xbox 360. Месть (2006) и Сумеречная принцесса (2006). Syndicate (2012) также описывается как обладающий «тающим на глазах» цветением. [11] [12]