image processing

В Dagon появилась поддержка 3D-текстур, что позволило реализовать цветокоррекцию с использованием цветовых таблиц формата Hald CLUT. CLUT расшифровывается как color lookup table – таблица поиска цвета: в памяти хранится текстура, в которой стандартным цветам sRGB сопоставлены какие-то другие цвета – вместо оригинальных цветов пикселей на вывод идут значения, прочитанные из 3D-таблицы. Принцип примерно тот же, что использовался в индексированных цветовых режимах, только в данном случае таблица охватывает более широкий диапазон RGB. Чаще всего CLUT используется для имитации характерной «пленочной» цветовой гаммы на цифровых снимках, но ее возможности гораздо шире. В таблице цвета могут быть абсолютно любые – с математической точки зрения, она является функцией, которая переносит цвет из одного пространства в другое. Чем больше таблица, тем точнее ее охват.

Оргинал таблицы в формате Hald CLUT выглядит следующим образом (PNG можно скачать тут):

Если отредактировать это изображение в графическом редакторе – например, изменить яркость, контраст, насыщенность и т. д. – результат будет хранить информацию, необходимую для того, чтобы повторить эти же операции на другом изображении. Единственное условие: цветокоррекция должна выполняться для каждого пикселя параллельно и независимо от остальных. Если фильтр использует оконную свертку и другие алгоритмы, работающие с несколькими пикселями одновременно, то метод с использованием CLUT не будет с ним работать.

Преимущество Hald CLUT состоит в эффективном расположении значений – таблица размером 4096×4096 охватывает весь 24-битный диапазон sRGB (16777216 цветов) и при этом отлично сжимается в PNG. Для хранения таблицы важно использовать lossless-формат, так как сжатие с потерями вносит мелкие искажения в цвета, а в данном случае важно сохранить точность информации.

Еще одна немаловажная фича формата – прямая совместимость с 3D-текстурами OpenGL. Достаточно просто декодировать картинку в буфер RGB и создать из этого буфера текстуру функцией glTexImage3D – никаких промежуточных конвертаций не требуется. Эта текстура затем передается в шейдер постобработки, который выглядит совсем элементарно:

vec3 inputColor = texture(colorBuffer, texCoord).rgb;
vec3 outputColor = texture(lookupTable, inputColor).rgb;

В Dagon поддержка создания 3D-текстуры из двумерного буфера встроена в класс Texture. Нужно загрузить таблицу как ассет ImageAsset, создать текстуру и проинициализировать ее методом createHaldCLUT. Результат передается в стандартный стек постобработки (game.postProcessingRenderer):

ImageAsset aCLUT;

override void beforeLoad()
{
    aCLUT = addImageAsset("data/food.png");
}

override void afterLoad()
{
    Texture clut = New!Texture(assetManager);
    clut.createHaldCLUT(aCLUT.image, 256);
    game.postProcessingRenderer.colorLookupTable = clut;
    game.postProcessingRenderer.lutEnabled = true;
}

Поддерживаются таблицы любых разрешений, но вы должны сами правильно вычислить размер 3D-текстуры, соответствующей вашей CLUT. Например, для таблицы 4096×4096 это будет 256x256x256, как в моем примере. Если в этот параметр передать неправильное значение, то будет построена некорректная текстура (в релизе обязательно добавлю валидацию).

Пример использования на основе демки с автомобильной физикой – обработанное изображение и соответствующая таблица: