Визуальный эффект Blur, его роль при разработке компьютерных игр и алгоритм работы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №22 (312) май 2020 г.

Дата публикации: 01.06.2020

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Новиков, Д. В. Визуальный эффект Blur, его роль при разработке компьютерных игр и алгоритм работы / Д. В. Новиков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 22 (312). — С. 44-45. — URL: https://moluch.ru/archive/312/71014/ (дата обращения: 10.07.2020).



В статье автор рассказывает о визуальном эффекте Blur, его непосредственной роли при разработке компьютерных игр, а также рассматривает общий случай алгоритма по реализации данного визуального эффекта.

Ключевые слова: визуальные эффекты, blur, компьютерная графика, компьютерные игры.

Визуальные эффекты играют огромную роль в современном «сторителлинге»[1] и применяются не только в постановочных кинофильмах, но и в ТВ передачах, компьютерных играх и даже в парках аттракционов.

Благодаря современным высокопроизводительным центральным и графическим процессорам, методам обработки компьютерной графики и технологиям формирования конечного изображения визуальные эффекты становятся все более реалистичными, однако требования к их качеству и интерактивности сильно разнятся в зависимости от приложений.

В кинофильмах требуется высочайшее качество визуальных эффектов и их детализация, для чего обычно используются очень мощные вычислительные способности компьютеров.

Визуальные эффекты в ТВ передачах и компьютерных играх должны воспроизводиться с частотой не менее 24–60 Гц, что, в настоящее время, без проблем достигается на обычных домашних ПК, игровых приставках и, все более часто, в смартфонах.

С ростом мощностей персональных компьютеров, игровых приставок, а также смартфонов визуальные эффекты очень хорошо зарекомендовали себя в игровой разработке, что позволяет таким играм выделяться на фоне конкурентов и привлекать большую аудиторию.

С ростом мощностей вычислительной техники также растет качество исполнения визуальных эффектов и скорость их обработки.

В компьютерной графике существует огромное множество эффектов, которые значительно меняют визуальную составляющую и привносят заметные улучшения в формируемое изображение.

Из множества таких визуальных эффектов можно выделить один из немногих красивых в визуальном исполнении эффектов — Blur Visual FX.

Под Blur Visual FX (от англ. «пятно», «неясные очертания») понимают визуальный эффект, результатом которого является размытие контента в стиле матового стекла, к которому применяется данный визуальный эффект.

Размытие изображений играет огромную роль в современных областях компьютерной графики. Очень часто размытие изображений бывает направлено на имитацию близорукости, например, в случаях, когда близорукость становится желательной или даже необходимой. Также, размытие отдельных частей изображения часто используют из соображений цензуры. В ряде некоторых случаев размытие является неотъемлемой частью различных техник по коррекции изображений, направленных на устранение их дефектов, например, излишней детализации, дефектов сканирования, царапин, пыли и т. д.

Также известно, что фотомодели и фотографы используют специальные процедуры размытия изображений для достижения эффекта «устранения морщин». Изображения, к которым применен эффект размытия, лучше поддаются сжатию [1].

Различные техники размытия изображения доступны во всех более-менее известных графических редакторах, например, Affinity Photo, Pixelmator, Pixelmator Photo, Photoshop и др.

Одним из наиболее важных алгоритмов размытия изображений является алгоритм размытия по Гауссу.

Что вообще представляет из себя размытие? Если говорить вкратце, то это усреднение соседних пикселей. Таким образом, рассматривая текущий пиксель в какой-либо точке необходимо найти средний цвет всех его соседей в определенном радиусе.

Если просто использовать среднее арифметическое значение, или как его называют иначе — равномерное распределение, то эффект размытия не будет таким красивым, как того хотелось видеть. При таком раскладе эффект лишь будет приближен к исполнению в стиле матового стекла.

Для решения этой проблемы обычно соседей умножают на коэффициенты, значения которых подчиняются нормальному закону распределения. В курсе теории вероятностей закон нормального распределения также называется распределением Гаусса, откуда и происходит название визуального эффекта — размытие по Гауссу.

Уравнение распределения Гаусса в N измерениях имеет вид (формула 1):

, (1)

или, в частном случае, для двух измерений (формула 2):

, (2)

где — радиус размытия (), а — стандартное отклонение распределения Гаусса.

Значение стандартного отклонения распределения Гаусса определяет степень размытия изображения.

Данный визуальный эффект является самым популярным способом размытия изображения при разработке компьютерных игр по многим причинам.

Так, рассматриваемый визуальный эффект имеет главное и решающее свойство в компьютерных вычислениях и, в частности, в компьютерной графике — свойство «линейной сепарабельности», это означает, что его выполнение можно разделить на две части — размытие по координате x и размытие по координате y. Это позволяет сократить использование процессорного времени при вычислениях, достигая при этом нужного результата.

Еще одним достоинством визуального эффекта является то, что данный эффект прост в реализации и достаточно нетребователен к вычислениям по процессорной части.

В алгоритме, реализующем данный эффект, используется свойство линейной сепарабельности, которое было упомянуто выше. Вместо двумерной матрицы преобразования используется симметричный «массив» преобразования, в котором центральный элемент имеет наибольшее значение. Массив последовательно используется сначала при «горизонтальном», а затем при «вертикальном» проходах размытия. В случае при горизонтальном проходе массив используется как «строка», а при вертикальном — как «столбец». Для каждого пикселя изображения, соответствующего «центральному» элементу симметричного массива преобразования, новое значение пикселя, то есть значения его цветовой модели RGB, вычисляется как линейная комбинация самого пикселя и его ближайших «соседей», в соответствии с весовыми коэффициентами симметричного массива преобразования. Такая техника широко известна под названием Sliding Window (от англ. плавающее окно).

Таким образом, с точки зрения реализации, размытие по Гауссу состоит в том, чтобы «усреднить» значение каждого пикселя изображения с соседними пикселями в соответствии с весовыми коэффициентами «плавающего окна». На первом проходе усреднение происходит по «горизонтальным» соседям, а на втором — по «вертикальным».

Данный визуальный эффект может быть исполнен в разных техниках. Он может использоваться как эффект в статическом состоянии — Static Blur, динамическом состоянии — Dynamic Blur, или же использован как эффект «в движении» — Motion Blur.

Blur Visual FX — это отличный способ стилизовать интерфейс таким образом, что сделает его визуальную составляющую гораздо выигрышнее в сравнении с конкурентами.

Литература:

  1. Закон распределения Пуассона и Гаусса https://tech.wikireading.ru/14522

[1] Данный термин введен Д. Армстронгом в книге «Managing by Storying Around» и означает повествование историй, в русскоязычной литературе используется именно в такой форме

Основные термины (генерируются автоматически): визуальный эффект, компьютерная графика, эффект, размытие, RGB, стандартное отклонение распределения Гаусса, симметричный массив преобразования, огромная роль, матовое стекло, алгоритм размытия.


Ключевые слова

компьютерные игры, компьютерная графика, визуальные эффекты, blur

Похожие статьи

Особенности применения фильтров обработки изображений перед...

Фильтр Гаусса — фильтр размытия изображения, который использует нормальное распределение (также называемое Гауссовым распределением) для вычисления преобразования, применяемого к каждому пикселю изображения.

Разработка двумерных сглаживающих фильтров на основе...

где – степень «размытия». На рисунке 1 представлен график предложенной функции. На графике видно, что функция достигает локальных максимумов в точках Это свойство используется в дальнейшем, при составлении масок фильтра.

Сравнение методов нахождения ключевых точек на контуре...

Размытие фильтром Гаусса состоит в свертке изображения с ядром фильтра, которое вычисляется по формуле

В отличии от размытия изображения Гаусс фильтром, медианная фильтрация не дает эффект расфокусировки, хотя в некоторых случаях слегка размывает...

Алгоритмы преобразования Фурье и их применение при анализе...

В этой статье представлен вашему вниманию обзор алгоритмов преобразования Фурье и их применение при анализе звуковой информации. В статье представлены несколько конкретных реализаций преобразования Фурье, их анализ, а также накладываемые ограничения.

Реализация частотной фильтрации рентгеновских изображений...

Фильтр Гаусса — фильтр размытия изображения, который использует. Это обходится либо применением фильтра только к части изображения, при этом границы остаются. фильтр, весовая функция, верхний порог, фильтр...

Исследование показателей качества и быстродействия поиска...

При прямом сопоставлении будет выполнен поиск преобразования, при котором большинство пикселей изображений будет совпадать.

Исходя из того, какой объект представляет собой опорную точку, все алгоритмы поиска (детекторы) особенностей можно разделить на классы.

Обработка изображений в системе технического зрения робота...

В работе предложен алгоритм и программная реализация подсистемы обработки изображений в системе технического зрения робота для рекламного стенда кафедры в рамках профориентационной работы.

Визуальные технологии с интерактивной функцией

В среде коммуникаций и технологий искусство ищет новые формы выражения. Для абстрактного искусства технологии — не столько новинка, сколько возможность сформировать в сознании зрителя представление о произведении. Kinect-технология — это технология интерактивного...

Методы определения объектов на изображении | Статья в журнале...

В работе рассматриваются некоторые методы распознавания объектов на изображении, основанные на детекторах границ и каскадных классификаторах. Ключевые слова: компьютерное зрение, OpenCV, детектор границ, матрица свертки, оператор Собеля...

Похожие статьи

Особенности применения фильтров обработки изображений перед...

Фильтр Гаусса — фильтр размытия изображения, который использует нормальное распределение (также называемое Гауссовым распределением) для вычисления преобразования, применяемого к каждому пикселю изображения.

Разработка двумерных сглаживающих фильтров на основе...

где – степень «размытия». На рисунке 1 представлен график предложенной функции. На графике видно, что функция достигает локальных максимумов в точках Это свойство используется в дальнейшем, при составлении масок фильтра.

Сравнение методов нахождения ключевых точек на контуре...

Размытие фильтром Гаусса состоит в свертке изображения с ядром фильтра, которое вычисляется по формуле

В отличии от размытия изображения Гаусс фильтром, медианная фильтрация не дает эффект расфокусировки, хотя в некоторых случаях слегка размывает...

Алгоритмы преобразования Фурье и их применение при анализе...

В этой статье представлен вашему вниманию обзор алгоритмов преобразования Фурье и их применение при анализе звуковой информации. В статье представлены несколько конкретных реализаций преобразования Фурье, их анализ, а также накладываемые ограничения.

Реализация частотной фильтрации рентгеновских изображений...

Фильтр Гаусса — фильтр размытия изображения, который использует. Это обходится либо применением фильтра только к части изображения, при этом границы остаются. фильтр, весовая функция, верхний порог, фильтр...

Исследование показателей качества и быстродействия поиска...

При прямом сопоставлении будет выполнен поиск преобразования, при котором большинство пикселей изображений будет совпадать.

Исходя из того, какой объект представляет собой опорную точку, все алгоритмы поиска (детекторы) особенностей можно разделить на классы.

Обработка изображений в системе технического зрения робота...

В работе предложен алгоритм и программная реализация подсистемы обработки изображений в системе технического зрения робота для рекламного стенда кафедры в рамках профориентационной работы.

Визуальные технологии с интерактивной функцией

В среде коммуникаций и технологий искусство ищет новые формы выражения. Для абстрактного искусства технологии — не столько новинка, сколько возможность сформировать в сознании зрителя представление о произведении. Kinect-технология — это технология интерактивного...

Методы определения объектов на изображении | Статья в журнале...

В работе рассматриваются некоторые методы распознавания объектов на изображении, основанные на детекторах границ и каскадных классификаторах. Ключевые слова: компьютерное зрение, OpenCV, детектор границ, матрица свертки, оператор Собеля...

Задать вопрос