2.7 HDR与LDR

一、基本概念

• HDR = High Dynamic Range（自然界动态范围）
• LDR = Low Dynamic Range（显示器动态范围）
• 动态范围 = 最高亮度/最低亮度

LDR

• 8位精度
• 单通道0-1
• 拾色器、一般图片、电脑屏幕

HDR

• 远高于8位的精度
• 单通道可超过1
• HDRI、真实世界

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二、为什么需要HDR

1.为了更好的色彩，更高的动态范围和更丰富的细节，并且有效的防止画面过曝，超过亮度值1的色彩也能很好地表现，像素光亮度改的正常，视觉传达更加真实。

2.HDR才有超过1的数值，才有光晕（bloom）的效果，高质量的bloom能体现画面的渲染品质。

HDR图的来源：

http://www.hdrlabs.com/sibl/archive.html

https://www.openfootage.net/hdri-panorama/

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三、Unity中的HDR

Camera-HDR设置

• 场景将被渲染为HDR图像缓冲区
• 屏幕后处理：Bloom&Tonemapping
• 完成转化：HDR->LDR
• LDR图像发送给显示器

Lightmap HDR设置

• 选择Hight Quality将启用HDR光照贴图支持，而Normal Quality将切换为使用RGBM编码。
• GBM编码：将颜色存储在RGB同道中人，将乘数（M）存储在Alpha通道中

拾色器HDR设置

• 使用Intensity滑动条可以调整颜色的强度
• 滑动条每增加1，则提供的光量增加一倍
• 使用Intensity滑动条下的曝光样本可以看到当前颜色值在任一方向的预览效果

优点

• 画面中亮度超过1的部分不会被截为1，增加白色部分的细节并且减少曝光。
• 更好的支持Bloom效果
• 减少画面较暗部分的色阶感

缺点

• 渲染速度慢，需要更多显存
• 不支持硬件抗锯齿
• 部分手机不支持

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四、HDR与Bloom

Bloom流程

原图

获取图像中较亮的部分

进行高斯模糊

叠加

Unity中Bloom流程

原图下采样得到1/2，再下采样到1/4，再下采样到1/8，再进行采样过程中不断叠加之前下采样。最后叠加原图，成为Bloom效果图。

五、HDR与Tonemapping

Tonemapping概念

• 色调映射
• ToneMapping：把HDR转化为LDR
• 线性映射效果极差
• 把高亮区域和阴影区域相中等亮度方向压缩->S曲线

ACES

• Academy Color Encoding System（学院颜色编码系统）
• 最流行、最被广泛使用的Tonemapping映射曲线
• 效果：对比度提高，很好地保留暗处和亮处的细节

其他类型的Tonemapping曲线