Художник рисует гладкое небо, а разработчик видит полосы

Дейв вывел в свой мир закатное небо — мягкий переход от оранжевого к синему. А на мониторе по небу пошли полосы. Картинку он не трогал. Поменялось только то, как её упаковали в биты. Разберём, что это.

Откройте любой редактор, залейте плавным градиентом от чёрного к серому, растяните на весь экран. Гладко? Кажется, что да. Но на больших плавных площадях или при импорте глаз вдруг ловит вертикальные полосы. Откуда они, если в текстуре непрерывный переход?

Дело в том, что цвет в кадре хранят побайтно: 8 бит на канал — это 2⁸ = 256 уровней яркости, и между соседними нет ничего, и это без сжатия. Непрерывный градиент квантуется: длинный плавный участок ложится на одну и ту же ступеньку, потом резко прыгает на следующую. Получаются плоские полосы постоянного цвета со швом между ними. Это и есть бандинг (banding) — видимые ступени-полосы на месте плавного градиента, когда уровней яркости не хватает на гладкий переход.

И тут подключается зрение. На границе двух почти одинаковых тонов оно само добавляет контраст — это полосы Маха, эффект латерального торможения в сетчатке. Разница между ступеньками 1/255, физически почти ноль, а кайму по шву вы видите ясно. Глаз не меряет яркость абсолютно, он меряет перепады (закон Вебера) — и ровно на швах квантования перепад вылезает.

В пятницу — почему именно 8 бит, и три способа убрать полосы.

#геймдев #графика #математика #бандинг #квантование #гамма