Сразу добавлю короткий топик, касающийся непосредственно химии пленки - зерно

Принцип я думаю понятен: изображение на пленке таки дискретное и состоит из зерен - я про это рассказывал парой постов выше. Таким образом, если пленка крупнозернистая (по разным причинам) это зерно может быть заметно.

Алгоритм
Тут все еще проще: считаем шум и с коэффициентом добавляем к нашей яркости. Если шум сделать цветным, а не чисто яркостным, то результат будет выглядеть не как пленочное зерно, а как шум на цифровой матрице (но об этом в другой ветке).

float rand(float2 uv){
    return fract(sin(dot(uv, float2(12.9898, 78.233))) * 43758.5453);
}
//...
l += 0.1 * rand(In.v_texcoord * (1 + fract(U.time)));
//...

В примере я использую стандартный шейдерный шум от позиции точки, анимирую его по времени, но использую fract, чтобы при больших значениях рандом не стал выглядеть как полосы

Ореол вокруг пересвеченных участков

Принцип
Этот эффект может возникать по нескольким причинам:
- отражение от подложки (поэтому туда суют еще противоореольный слой)
- рассеяние от кристаллов серебра (чем больше их восстановилось от засвета, тем сильнее рассеяние)
- неоднородность/повреждение эмульсии
- распространение реакции восстановления при проявке
- пропуск света зерном негатива на позитив при переносе

Алгоритм
Тут делается в два этапа
1. Блюрим копию кадра (например через MPS)
2. Накладываем яркости max-ом перед всеми остальными цветокоррекциями

В идеале, нужно ореол подкрашивать в цвет подложки, если мы имитируем именно эту причину, но заморачиваться не будем

Пятна (химические)
вот эти вот мелькающие штуки гладкие


Принцип
Тут речь про мягкие черные или белые гладкие пятна. Есть еще от мусора и царапин - их позже на уровне камеры разберем - плюс они как правило жесткие.

Возникают эти пятна от
- повреждения эмульсии,
- пузырей в ней или на ней в ходе проявки или закрепления,
- некачественной промывки, в результате чего какие-то реагенты остаются на пленке и продолжают реакцию
- опять таки умножаем на два для переноса - то есть могут быть одновременно и белые, и черные пятны (на примере только черные)

Алгоритм
1. Генерим в точке 3Д Перлин нойз (xy + t время)
2. делаем коррекцию значения, чтобы получить нужное пятнышко, например:

    float v = perlinNoise(uvt, 1, 3, 0.5, 2.0, 0);
    v = v * 0.5 + 0.5;
    v *= v;
    v = 1.0 - smoothstep(0.01, 0.02, v);

3. После всех коррекций яркости добавляем к ней это значение

Кстати нашел у себя баг в шейдере, кто найдет по картинке - тому + в карму.

Вот как-то так должно быть: не забывайте сатурировать/клампать значения, чтобы они были в одном диапазоне.

Хотя! Некоторые коррекции этого не требуют и клампать лучше уже по завершению группы.

На этом про химию все - дальше будет про механику и камеру

Обернул чисто пленочные артефакты в видео: https://youtu.be/XBGz-NogBdo

Я планирую скоро начать второй сезон статей про Метал: в этом году на тему инструментов. Вот примерный план (если что-то еще или конкретно интересует - пишите, учту)

Напомню, кто не знал или забыл, вот первый:
https://gostrobrod.medium.com или https://latooksoftware.com/article.html?article=metal/mtl_s01e00.md

Продолжим ломать и портить видео. Дальше на очереди - механикой камеры. По традиции начнем с ее устройства.

Я нашел такую схему работы камеры на вики. Она с зеркальным обтюратором, но нам тоже пойдет - абстрагируемся от его зеркальности.

Итак у нас есть изображение, которое приходит с объектива (1) и, отсекаясь обтюратором (2) (такой вращающийся затвор с вырезанным сектором для пропускания света), попадает на кадровое окно (9). За окном находится фильмовый (пленочный) канал (10), через который протягивается собственно пленка из одной катушки (6) на другую (14) с помощью грейфера (11) (собственно он и протаскивает пленку по кадрам).

Сейчас еще скину гифку как обтюратор с грейфером работают

вот они

а это грейфер - зацените, какой красавец

uConsole, TIC-80, SDF+raycast, рендерю по строчке за кадр с поворотом камеры вокруг центра

Фреймрейт

На пленочных камерах/проекторах фреймрейт конечно может быть до 60, но чаще всего это стандартные 24, 18 (для любительской) и 16 для немого кино

Принцип
У нас есть время на экспозицию кадра пока обтюратортор крутится, картинка мутится, а грейфер тащит пленку. То есть время на один кадр достаточно велико.

Это вызвано ограничениями механики, прочности пленки ну и физикой/химией экспозиции картинки.

Алгоритм:
Два варианта:
1. Сохраняем копию кадра и отсчета и обновляем только когда время увеличилось больше чем на время кадра
2. То же самое, но кадры дополнительно накладываем друг на друга для эффекта смазанности

Если делать только 1, а видео изначально достаточно четкое, то результат будет выглядеть немного дерганно и стробоскопично. Такое тоже есть на пленочном кино и вызвано короткой выдержкой. То есть смазанность на низком фпс позволяет смазать не только картинку, но и фпс))))

Дрожание кадра

К счатью/сожалению мы живем не в идеальной математической абстракции, а в хаотичном физическом мире, а потому примитивная механика пленочной кинокамеры, как и сама пленка не идеальны. Это приводит к тому, что картинка может проецироваться не идеально в кадр, а с небольшими сдвигами. Причем по Y она будет дергаться сильнее, чем по X, так как движение пленки идет именно вдоль оси Y (так уж сложилось исторически).

Алгоритм
1. На CPU считаем случайный сдвиг по X и по Y от времени
2. На GPU в вертексном шейдере смещаем весь квад кадра на этот сдвиг

⚠️ВАЖНО

После того, как вы понизили фпс, не забудьте передавать дальше новое - заторможенно - время, иначе у вас будет эффект не того, что фпс понизили в целом, а того, что показываете дерганные картинки на том же фреймрейте. Эффекты типа зерна (шума) и пятен должны быть одинаковы на одинаковом кадре.

Мерцание яркости

Я думаю, вы замечали, что яркость между кадрами на старых кинопленках может меняться от кадра к кадру.

Принцип
Как я уже писал ранее, мир не идеален, а обтюратор тем более. Если он не корректно синхронизирован с грейфером, то у разных кадров будет разное время экспозиции.

Алгоритм
Рандомно поддергиваем вверх-вниз значение яркости.

Крышечки эвкалипта. Интересно, есть ли с другим числом секций

Утечка света (Light Leak)

Как правило выглядит как засвет одной из половин пленки. На цветной пленке может иметь еще и цветной градиент - зависит от условий.

Принцип
Из-за щели в корпусе кассеты или камеры свет проникает внутрь и засвечивает кусок пленки.

Алгоритм
Можно делать как процедурно, так и просто наложить текстуру - зависит от задачи.
- процедурно можно менять засвет в зависимости от времени (например если пленка смоталась, то на нее уже падает меньше света, но на большую площадь и тд)
- текстурой можно сделать более дешево более сложные изображения

Я генерирую тут процедурно по вот этой функции https://www.desmos.com/calculator/v8m67hxwlw

float2 uv = in.uv * 2 - 1;
float2 leakSep = U.amount * U.pos * pow(3, -U.pos * (sign(U.pos) - uv)) * sin(3.14159 * uv);
src.rgb += leakSep.x + leakSep.y;

Тень от кадрового окна

Совсем забыл про нее - выглядит как достаточно четкая виньетка по самому краю кадра.

Принцип
Если пленка не прилегает плотно к кадровому окну, а болтается в нем, то окно будет образовывать не четкий прямоугольник, а относительно мягкую тень - вот ее мы и наблюдаем по краям.

Алгоритм
В пассе про тряску (где у нас задействован только вертексный шейдер по сути) добавляем генерацию тени

    float2 uv = -1. + 2. * in.uv;
    float ratio = float(texture0.get_width()) / float(texture0.get_height());
    uv.x *= ratio;
    uv.x -= sign(uv.x) * fract(ratio);
    float2 v2 = pow(abs(uv), 32 - 16 * U.vignette);
    float v = U.vignette * (v2.x + v2.y);
    src.rgb -= v;

Причем значение силы виньетки можно также потрясти от времени, чтобы имитировать разное прилегание пленки к окну.

Царапины

Вот эти вот продольные (вертикальные) белые полосы.

Принцип
При протяжке пленки, если в мезанизм попадает пыль, песок или просто есть брак деталей, все это может царапать пленку, сдирая с нее фотоэмульсионный слой, из-за чего этот участок оказывается прозрачным.

Если мы эту пленку переводим потом в позитив, то полосы будут не белые, а черные. А возможно и те, и те - смотря сколько у нас этапов поломанных - смотрите по обстоятельствам.

Алгоритм
Тут тоже можно либо процедурно, либо маской.

Процедурно я растягиваю перлина и подрезаю его:

float2 uv = in.uv;
uv.x *= 100;
uv.y *= 0.001;
float v = perlinNoise(float3(uv, U.time), 1, 8, 0.2, 200.0, 10);
float a = 1.0 - U.amount;
v = smoothstep(a-0.01, a, v);
src.rgb += v;

Пыль и грязь

Это вот эти черные (белые если есть перенос с негатива на позитив, или оба если все поломано) мелкие четкие пятна.

Принцип
Грязь может не только царапать, но и оставлять тень, если лежит прямо на пленке (или очень близко к ней) во время экспозиции.

Алгоритм
Тоже либо процедурно, либо маской.

Процедурно тоже перлином (или каким вам больше нравится) генерируем шум и подрезаем:

float2 uv = in.uv;
uv *= 10;
float v = perlinNoise(float3(uv, U.time), 6, 3, 0.0125, 0.0, 0);
float a = 1 - U.dust * 0.2;
v = smoothstep(a-0.1, a,v);
src.rgb -= v;