新工作。工作时间↑↑↑、更新频率↓↓↓。没想到新工作还跟现在学的这东西扯上点关系，后面作业就尽量用OpenGL写了。

笔记

HDR = High Dynamic Range
LDR = Low Dynamic Range
动态范围 = 最高亮度 / 最低亮度

LDR

色彩范围在0-1之间，使用8位(0-255)存储

HDR

HDR色彩范围可以突破1。使用更多存储空间(OpenGL中定义了GL_RGB16F, GL_RGBA16F, GL_RGB32F不同精度)。常用hdr、tif、exr、raw存储。
hdr存储格式：常规的8位精度RGB通道(0-1范围)+alpha通道存储指数信息。精度不如所有通道用高精度存储来得好，但是节省空间。

为什么需要HDR

使用更高的精度描述色彩信息，能够超过1.0的色彩范围，用来描述高亮度部分，进行物理计算时更加真实。
超过1.0的部分运用bloom效果，提高画面品质。

获取HDR资源

http://www.hdrlabs.com/sibl/archive.html
https://www.openfootage.net/hdri-panorama/

Unity中的HDR

Camera-HDR设置

开启Camera中的Allow HDR

场景将渲染为 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

Project Settings中Player的Lightmap Encoding选为High Quality

选择 High 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 通道中，将乘数 (M) 存储在 Alpha 通道中

拾色器 HDR设置

shader中Properties块拾色器前添加[HDR]

....
Properties
{
  [HDR]_BackColor("BackColor", Color) = (1,1,1,1)
  ....
}

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

HDR优缺点

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，
更好地支持Bloom效果
减少画面较暗部分的色阶感

缺点

渲染速度较慢，需要更多显存
不支持硬件抗锯齿
部分手机不支持

HDR与bloom

HDR与Tone mapping(色调映射)

将HDR颜色映射回LDR颜色空间
一般不使用线性映射，效果差。参考：Tone mapping进化论

ACES

aces
美国电影艺术与科学学会发明的。完全体：Academy Color Encoding System（ACES）
tone mapping只是其中的一部分
目前效果最好的tone mapping算法

float3 ACESToneMapping(float3 color, float adapted_lum)
{
	const float A = 2.51f;
	const float B = 0.03f;
	const float C = 2.43f;
	const float D = 0.59f;
	const float E = 0.14f;

	color *= adapted_lum;
	return (color * (A * color + B)) / (color * (C * color + D) + E);
}

Reinhard

Reinhard
效果较为灰暗

float3 ReinhardToneMapping(float3 color, float adapted_lum) 
{
    const float MIDDLE_GREY = 1;
    color *= MIDDLE_GREY / adapted_lum;
    return color / (1.0f + color);
}

CE

CryEngine 2使用的tone mapping方法。色彩鲜艳，对比度高。

float3 CEToneMapping(float3 color, float adapted_lum) 
{
    return 1 - exp(-adapted_lum * color);
}

Filmic

filmic
神秘海域2用的tone mapping
曲线拟合到人工调整的效果。效果不错，但计算量大。

float3 F(float3 x)
{
	const float A = 0.22f;
	const float B = 0.30f;
	const float C = 0.10f;
	const float D = 0.20f;
	const float E = 0.01f;
	const float F = 0.30f;
 
	return ((x * (A * x + C * B) + D * E) / (x * (A * x + B) + D * F)) - E / F;
}

float3 Uncharted2ToneMapping(float3 color, float adapted_lum)
{
	const float WHITE = 11.2f;
	return F(1.6f * adapted_lum * color) / F(WHITE);
}

LUT

look up table。常用于后期调色滤镜。
原理为，把颜色RGB值作为纹理坐标对lut进行采样获得新的颜色。
制作方法：ps中对画面进行调整，然后把想用的调整过程应用到基准图中，调整后的基准图就是需要的lut图。

作业

试试IBL在HDR和LDR的区别

在LearnOpenGL的IBL示例上进行修改
hdr ldr 第一张为HDR效果、第二张为LDR效果。使用的Reinhard的tone mapping方式。
从对比结果上来看，LDR的小球反射纹理相较于HDR可以明显看到细节较少,特别是小球中间区域白色部分和反射的窗外风景。亮部颜色缺失不自然。

TA百人计划 图形 2.7 LDR与HDR

笔记

LDR

HDR