[OpenGL] HDR效果测试

引入

        在刚开始接触着色器语言时，我就考虑过这样的问题：

        (1) 场景中如果有多个光源，它们对物体颜色的贡献应该以怎样的方式叠加在一起？

        (2) 如果所有光源贡献的总和超过了1，颜色强弱细节将会丢失，呈现单一的白色。应用程序有没有办法避免这种现象？

        实际上，(1)的答案本身应该非常简单，那就是直接将所有光源的贡献（算上当前位置的衰减）直接相加。但是，考虑到问题(2)，哪怕光非常昏暗，只要灯光数量足够多，就总会出现总和超过1的现象，使得画面效果失真，而在现实世界中，却好像并没有见过这样的情况——哪怕光线非常强烈，人眼也不至于完全看不见场景细节，也就是说，人眼具有在较强和较暗光照下看清物体细节的能力。

        这让我对(1)的结论产生了怀疑：会不会存在一种更好的加权方式，能够尽可能在总和超过1的情况下，保留更多的颜色细节，而不是呈现单一的白色？

       之后，接触到了一个叫HDR的东西。HDR这个词好像在很多地方都被广泛提及，但它们具体指代的东西，却不尽相同。HDR的全称是High Dynamic Range(高动态范围)。而我们所称的“HDR"，更准确而言只是一种色调映射的图像算法，是软件级别的东西，将颜色映射到一个更加合理的区间范围，来保留更多的颜色细节。

HDR模拟

        此处，我使用了https://learnopengl-cn.github.io/05%20Advanced%20Lighting/06%20HDR/中给出的色调映射公式：

color = vec3(1.0) - exp(-color * hdrExp);

        其中，参数hdrExp控制了曝光度，它的值越大，曝光就越强。

        

        在hdrExp = 1时，它的函数图像大致如上，可看出颜色较暗时变化接近线性变化，随着颜色变亮，映射后的颜色增速逐渐变缓。      

红色线条曝光度为1,蓝色线条曝光度为2

        随着hdrExp的增加，映射后的颜色会更加偏亮。

        如在下图中，我将多个点光源移动到了图中心部分最亮的那个位置，此时由于光源过多，它们的颜色贡献总和超过了1，中心呈现比较刺眼的白色。

        

关闭HDR

        此时，我们在其它参数都保持不变的情况下，开启“HDR”，可在下图看到，刺眼的“白色”消失了，我们看到了多个点光源照亮同一区域地板的颜色细节，并依然能感受到，该区域依然比别的区域更亮：

        

开启HDR

 

        曝光度变化的比较：

       

        

         上面四张图，从左到右，从上到下，曝光度分别为0.3,0.65,1.36,3.6。

        啊，本来还做了gamma矫正，但是目前我的点光源依然是用比较古老的光照方程来做的，使用gamma矫正完全没有什么好的效果，等哪天做好了PBR demo再来测试一下效果吧~