java - Java 中的 2D 软件光照问题

Question

我正在用纯 Java 创建一个 2D 自上而下的平铺游戏，现在我正在尝试实现一种进行照明的方法。

首先，关于如何渲染的一些细节:有一个屏幕类处理所有渲染。像素被放入一个 int[width * height] 数组中，该数组使用 BufferedImage 和 Graphics.drawImage() 在实际屏幕上绘制。

我现在进行照明的方式是创建第二个 int[width * height] 数组，该数组保存应从实际像素中减去的所有亮度。我尝试仅使用从 0f 到 1f 范围内的 float 来表示 RGB 强度。

因此，作为示例，环境光照为 0.3f。我所做的是像素到像素操作，其中对于将要绘制的每个像素，其 RGB 值被分解，减少 70% (1f - 0.3f)，重新组合回单个 int 并存储在辅助 int 内[宽度 * 高度] 数组。当将像素传输到 BufferedImage 时，我减去辅助数组内的相应值并得到较暗的图像，如预期的那样。

这是一个使图像变暗的示例，效果很好，但实际点亮它们时出现问题:我给了玩家一个 lightRadius 和 3 个光颜色分量 float (RGB)。在渲染播放器时，我还通过执行以下操作来渲染辅助数组内的照明:

int mask = subtractMask[xx + yy * width];

int mr = (mask >> 16) & 255;
int mg = (mask >> 8) & 255;
int mb = mask & 255;

mr -= (int) (dist * light.r * mr);
mg -= (int) (dist * light.g * mg);
mb -= (int) (dist * light.b * mb);

subtractMask[xx + yy * width] = mr << 16 | mg << 8 | mb;

其中 dist 是一个从 0f 到 1f 的数字，它使光线随着距光源的距离而减弱，light.r/g/b 是来自播放器的光的每个组成部分。 这段代码的作用基本上是“将从像素中取出的一点光返回给它”。正如您所看到的，mr、mg 和 mb 变小(-=)，然后组合回要从相应像素中减去的数字内，从而使减法结果更大(更轻)。 对于白光，我得到了所需的结果:

问题是当我只使用蓝色分量(r = 0f，g = 0f，b = 1f)时，得到:

当然，这可以通过以下事实来解释:图 block 的蓝色值非常小，使环境光带走其中的一小部分，并使照明将这小部分返回(正如您可以看到最大的)效果出现在玩家的裤子上，裤子是蓝色的)。 我仍然想不出一种方法，可以使照明独立于从像素中夺走多少亮度，并且以任何方式组合组件时看起来都不错(我对第二张图像的预期结果是亮度，例如在第一个中，但颜色为蓝色)。那么如何实现这样的效果呢？

此外，为了使照明呈圆形，我只需计算一些光 x^2 + y^2 <= radius^2 ，如果这句话为真，则像素应该亮起，执行我之前展示的代码。有没有更快的方法来计算这个？ (在此效果下我损失了近 50 FPS)。

编辑:我想要的效果类似于 2D 游戏 Tibia。这是棕色像素上的蓝光:

Answer 1

我认为最好的方法是首先添加环境光和玩家光值，限制在 [0...1] 范围，然后然后相乘像素值。

所以:

环境光:[ 0.3, 0.3, 0.3 ]
玩家灯光(在某个位置):[ 0.0, 0.0, 1.0 ]
总光:[0.3, 0.3, 1.0]

原始像素值:[ 100, 200, 100 ]
输出像素值:[ 30, 60, 100 ]

如果这样做，您还可以只使用一个静态 float[] 来表示每个像素的光量，仅在环境光或玩家光发生变化时才更改它。然后，您不需要计算每一帧的光线，只需将其一次性应用到整个图像即可。