Unity Shader屏幕特效之Bloom特效

发表于2018-09-16
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Bloom特效

概述

Bloom,又称“全屏泛光”,是游戏中常用的一种镜头效果,是一种比较廉价的“伪HDR”效果(如下右图);使用了Bloom效果后,画面的对比会得到增强,亮的地方曝光也会得到加强,画面也会呈现一种朦胧,梦幻的效果,婚纱摄影中照片处理经常用到这种类似处理效果。Bloom效果一般用来近似模拟HDR效果,效果也比较相向,但实现原理却完全不同。本例将实现一个适合移动平台使用的bloom屏幕特效。

Bloom特效与HDR特效的异同

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。

现实中,当人由黑暗地方走到光亮地方,眼睛会自动眯起来。人在黑暗的地方,为了看清楚对象,瞳孔会很大张开,以吸收更多光线。当突然走到光亮地方,瞳孔来不及收缩,所以唯有眯上眼睛,保护视网膜上的视神经。而电脑是死物,唯有靠HDR技术模拟这效果——人眼自动适应光线变化的能力。方法是快速将光线渲染得非常光亮,然后将亮度逐渐降低。而HDR的最终效果是亮处的效果是鲜亮,而黑暗处的效果是能分辨物体的轮廓和深度,而不是以往的一团黑。

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。

Bloom特效的实现流程

Bloom效果实现的流程与HDR的物理还原不同,它只是一种简单的近似模拟:
  • 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。
  • 通过这三步就可以达到一个全屏泛光的效果。

总结

本例bloom效果是为移动平台开发,做了不少的优化,使之在移动平台上也有不错的效率,当然本例效果还有进一步的优化空间,比如将第一步的像素扩展去掉,可以节省掉4次多余的采样,第二步的高斯模糊同样也可以降阶,甚至也可以换成均值模糊,也能节省不少的计算。

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