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Bokeh(2)

Lumi | 2017-07-28 22:06:50 | 巴幣 4 | 人氣 298

由於對上一篇的結果還是不怎麼滿意，就在認真考慮實作Scatter法的時候找到了CryENGINE 3 與決勝時刻：先進戰爭的投影片，這才發現Bokeh特效的眉角數一數二的多，對於Gather法還有許多改善的技巧可以用。上回的Bokeh實作只有三個步驟，這回增加到七個，複雜程度不只倍增，差點生不出來。不過還是照慣例只簡單敘述新的處理步驟：

1. 計算CoC
在儲存CoC用的texture中，增加了儲存光線擴散後的衰減程度。

2. Downsampling

Physically based rendering會在極端角度下反射回能量極高的光線，造成物體邊緣的某幾顆像素特別亮，攝影機可能只需移動不到一個像素寬就能造成像素閃爍。而Bokeh計算需要將原始的HDR圖片縮小成1/4大小，移動攝影機時同樣也容易造成閃爍。尤其Bokeh效果會把原本細小的亮處擴大，使得閃爍非常明顯。

▲攝影機只是稍微退後，某些亮處就改變了

由上圖可以看出，模糊範圍比起上回的實作還要大許多，這也使得閃爍明顯到讓人很煩躁，因此這回特別加了downsampling步驟。為了計算1/4 texture中的每個像素，得對原始圖片做13次採樣。另外在縮小CoC texture時，為了避免瑕疵而選擇半徑最大的像素。

▲改善後Bokeh的結果相當穩定

3. Tile CoC

將CoC以20x20像素為單位切割成許多Tile，找出Tile中最小與最大的CoC，計算結果會用於下個步驟決定採樣的半徑。在CryEngine與先進戰爭的投影片中雖然只有簡單敘述，但要讓最後的畫面不會看到一塊一塊的Tile還得下許多功夫。

4. Main Pass

上回的採樣點座標是先用C++計算出來，將座標寫死在shader內，這回改成在shader內即時計算。使用同心圓式7x7次的採樣，但修改演算法使採樣形狀變成六邊形，光圈值離f/8越遠越接近圓形，同時形狀會稍微旋轉。

▲從上到下依序為f/8、f/4、f/2

另外加了些上回沒考慮到的要素，光線擴散後的能量會隨著CoC的半徑衰減，靠近攝影機的物體較能遮蔽遠處的物體，還有背景重建(background reconstruction)。另外把前景與背景都輸出到同一張圖上，降低一點記憶體用量。

▲無背景重建，只計算比目前像素還靠近攝影機的採樣點

▲加入背景重建

5. Prefilter

6. Median filter
步驟5和6是作為取代上回的LOD法的對策，上回對main pass生出的1 / 4大小texture做mipmap，使用更低解析度的像素只會讓畫面品質降低，而且採樣半徑越大就得用越低的解析度來彌補採樣數不足的問題。這回增加的prefilter步驟會做一次3x3採樣的模糊，接著的median filter也是做3x3採樣，但是取中位數(median)，用來填補各採樣點中的空隙。