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屏幕泛光效果

屏幕泛光效果

作者: 星易乾川 | 来源:发表于2018-08-02 10:36 被阅读0次

    谈谈自己的理解吧

    第一次听说HDR是在我的宾得单反相机上,有个HDR的拍摄模式,叫做高动态范围拍摄,其原理是拍摄一张过曝的图片,拍摄一张曝光不足的图片,再拍摄一张正常图片,相机只需进行一次快门释放,但这个功能可以拍摄三张并且自动合并,其作用是为了亮部区域和暗部区域都能有很丰富的细节。
    后来从事三维影视相关的工作,HDR大多用来制作环境球贴图,在 PBR 的渲染管线中加入了 IBL(Image Based Lighting)使得渲染结果更加真实,为离线渲染提供了非常真实的光线。
    随着游戏业的画面水准开始向电影水准发展,越来越多的游戏使用HDR,ToneMapping,ExposureAdjustment等等,我们必须好好理解它并把游戏想电影的画质去推进。
    HDR的存在能存储超越图像存储介质的图片亮度和细节,显示器能够显示R、G、B分量在[0,255]之间的像素值,而256个不同的亮度级别显然不能表示自然界中光线的亮度情况,HDR再有限的亮度范围内显示更宽广的亮度范围
    ExposureAdjustment与相机的曝光类似,不过引擎里应该是计算render target的平均亮度,然后矫正
    ToneMapping是把场景中范围巨大的亮度值放到范围有限的存储空间中来,用ps来表达就像添加了一个对比度效果,降低亮度,提升暗部,这个效果的话就因人而异了。
    Bloom可以模拟出HDR的效果,但是原理上和HDR相差甚远。Bloom仅仅是能够将亮的地方更亮。不过效果实现起来简单,性能消耗也小,效果也可以接收,对于移动平台很友好。

    为了搞懂HDR和Bloom的区别,我转载了下面这段,感谢原作者:[lupeng0330]

    【要比较两者的异同,得先搞清楚HDR特效是什么;HDR,本身是High-Dynamic Range(高动态范围)的缩写,这本来是一个CG概念。HDR的含义,简单说,就是超越普通的光照的颜色和强度的光照。计算机在表示图象的时候是用8bit(256)级或16bit(65536)级来区分图象的亮度的,但这区区几百或几万无法再现真实自然的光照情况。因此普通情况下,无法同时显示亮部和暗部的所有细节。
    想要实现HDR特效,首先,游戏开发者要在游戏开发过程中,利用开发工具(就是游戏引擎)将实际场景用HDRI记录下来,当然开发技术强的开发组会直接用小开发工具(比如3D MAX的某些特效插件)创造HDRI图像;其次,我们的显卡必须支持显示HDR特效,nVIDIA的显卡必须是GeForce 6系列或更高,ATI显卡至少是Radeon 9550或以上。
    那么HDR与bloom效果的差别到底在什么地方呢?
      第一,HDR效果就是超亮的光照与超暗的黑暗的某种结合,这个效果是光照产生的,强度、颜色等方面是游戏程序可动态控制的,是一种即时动态光影;bloom效果则是物体本身发出的光照,仅仅是将光照范围调高到过饱和,是游戏程序无法动态控制的,是一种全屏泛光。
      第二,bloom效果无需HDR就可以实现,但是bloom效果是很受限的,它只支持8位RGBA,而HDR最高支持到32位RGBA。
      第三,bloom效果的实现很简单,比如《半条命2》的MOD就是一个很小的很简单的MOD,而且bloom效果不受显卡的规格的限制,你甚至可以在TNT显卡上实现bloom效果(当然效果很差)!而HDR,必须是6XXX以上的显卡才能够实现,这里的HDR是指nVIDIA的HDR。这时有必要谈nVIDIA和ATI的显卡所实现的HDR,两者还是有区别的,具体区别就很专业了,总之从真实性表现来看,nVIDIA的显卡实现的HDR更好一些。HDR是nVIDIA提出的概念,从技术上来讲,ATI当然无法严格克隆nVIDIA的技术,所以ATI的HDR是另一种途径实现的尽可能接近的HDR,不能算“真”HDR,据传ATI的R520能够真正实现FP16 HDR。】


    无HDR.jpg 有HDR.jpg

    接下来要实现Bloom
    第一步: 先获取屏幕图像,然后对每个像素进行亮度检测,若大于某个阀值即保留原始颜色值,否则置为黑色;
    第二步:对上一步获取的图像,做一个模糊,通常使用高斯模糊。
    第三步:将模糊后的图片和原图片做一个加权和。


    20161025011929739.png

    核心代码:

    //申请两块RT,并且分辨率按照downSameple降低
                RenderTexture temp1 = RenderTexture.GetTemporary(source.width >> downSample, source.height >> downSample, 0, source.format);
                RenderTexture temp2 = RenderTexture.GetTemporary(source.width >> downSample, source.height >> downSample, 0, source.format);
     
                //直接将场景图拷贝到低分辨率的RT上达到降分辨率的效果
                Graphics.Blit(source, temp1);
             
     
                //根据阈值提取高亮部分,使用pass0进行高亮提取
                _Material.SetVector("_colorThreshold", colorThreshold);
                Graphics.Blit(temp1, temp2, _Material, 0);
     
                //高斯模糊,两次模糊,横向纵向,使用pass1进行高斯模糊
                _Material.SetVector("_offsets", new Vector4(0, samplerScale, 0, 0));
                Graphics.Blit(temp2, temp1, _Material, 1);
                _Material.SetVector("_offsets", new Vector4(samplerScale, 0, 0, 0));
                Graphics.Blit(temp1, temp2, _Material, 1);
     
                //Bloom,将模糊后的图作为Material的Blur图参数
                _Material.SetTexture("_BlurTex", temp2);
                _Material.SetVector("_bloomColor", bloomColor);
                _Material.SetFloat("_bloomFactor", bloomFactor);
     
                //使用pass2进行景深效果计算,清晰场景图直接从source输入到shader的_MainTex中
                Graphics.Blit(source, destination, _Material, 2);
     
                //释放申请的RT
                RenderTexture.ReleaseTemporary(temp1);
                RenderTexture.ReleaseTemporary(temp2);
    
    

    Shader:
    pass1

    //仅当color大于设置的阈值的时候才输出
            return saturate(color - _colorThreshold);
    

    pass2

    //模糊
    o.uv01 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1);
            o.uv23 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1) * 2.0;
            o.uv45 = v.texcoord.xyxy + _offsets.xyxy * float4(1, 1, -1, -1) * 3.0;
            
            fixed4 color = fixed4(0,0,0,0);
            color += 0.40 * tex2D(_MainTex, i.uv);
            color += 0.15 * tex2D(_MainTex, i.uv01.xy);
            color += 0.15 * tex2D(_MainTex, i.uv01.zw);
            color += 0.10 * tex2D(_MainTex, i.uv23.xy);
            color += 0.10 * tex2D(_MainTex, i.uv23.zw);
            color += 0.05 * tex2D(_MainTex, i.uv45.xy);
            color += 0.05 * tex2D(_MainTex, i.uv45.zw);
            return color;
    
    

    pass3

    //输出= 原始图像,叠加bloom权值*bloom颜色*泛光颜色
            fixed4 final = _MainTex + _bloomFactor * blur * _bloomColor;
    
    
    bloom效果.jpg 无bloom.jpg

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