RTR4读书笔记 Chapter8 Light and Color

*本篇章笔者理解相当粗浅，整理水准较低

8.1 光量（Light Quantities）

任何基于物理的渲染方法的第一步都是以精确的方式量化光。

8.1.1 辐射学（Radiometry）

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Name从上到下为，辐射通量、辐照度、辐射强度、辐射亮度。

8.1.2 光度学（Photometry）

辐射测定法仅处理物理量，而不考虑人类的感知。 光度法是一个与之相关的领域，与放射线法一样，只是它通过人眼的敏感度对重量进行加权。

相对视敏函数曲线

8.1.3 色度学（Colorimetry）

人类可以分辨出大约一千万种不同的颜色。 对于颜色感知，眼睛的工作原理是在视网膜中具有三种不同类型的视锥感受器，每种感受器对各种波长的响应不同。对于给定的SPD（(spectral power distributio），我们的大脑仅从这些受体接收三种不同的信号。 这就是为什么只有三个数字可以用来精确表示任何颜色刺激的原因
但是三个数字是多少？ CIE（国际照明委员会）提出了一套用于测量色彩的标准条件，并使用它们进行了色彩匹配实验。这些光几乎是单色的，每个光的能量分布都围绕以下波长之一狭窄聚集：for r 645 nm，for g 526 nm和for b 444 nm。 将每组匹配权重与测试贴片波长相关联的功能称为颜色匹配功能(color-matching functions)
这些功能提供了一种将频谱功率分布转换为三个值的方法。

8.1.4 使用RGB颜色渲染（Rendering with RGB Colors）

严格来说，RGB值代表的是感知量而不是物理量，将其用于基于物理的渲染从技术上讲是一种类别错误。
但是对于大多数渲染系统，尤其是交互式应用程序 而不是旨在产生预测性仿真的RGB渲染效果出奇的好。 甚至动画片脱机渲染直到最近才开始使用光谱渲染，而且还很不普遍

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8.2 场景到屏幕（Scene to Screen）

8.2.1 HDR显示编码（High Dynamic Range Display Encoding）

将显示屏幕的线性辐射值转换为非线性代码值的过程
从应用程序的角度来看，存在三种将图像传输到HDR显示器的路径，尽管根据显示器和操作系统的不同，可能无法使用全部三种路径：

1. HDR10-HDR显示器以及PC和控制台操作系统广泛支持。帧缓冲格式为每个像素32位，每个RGB通道10个无符号整数位，alpha通道2个。
2. scRGB（线性变体）—仅在Windows操作系统上受支持。
3. 杜比视界（Dolby Vision）-专有格式，尚未在显示器或任何控制台上（在撰写本文时）广泛支持。

8.2.2 色调映射（Tone Mapping）

色调映射（Tone mapping）或色调再现（Tone Reproduction）是将场景辐射值转换为显示辐射值的过程
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色调复制变换（Tone Reproduction Transform）

色调再现变换通常表示为将场景参考的输入值映射到显示器参考的输出值的一维曲线。 这些曲线既可以独立地应用于R，G和B值，也可以应用于亮度。

美国电影艺术与科学研究院科学技术委员会创建了科学院色彩编码系统（Academy Color Encoding System，ACES），该标准是针对电影和电视行业色彩管理的拟议标准.ACES系统可将场景从屏幕分割到屏幕 转换为两个部分。
第一个是参考渲染转换（RRT），它在标准的设备中性输出空间（称为输出颜色编码规范（OCES））中将场景参考值转换为显示器参考值。
第二部分是输出设备转换（ODT），它将颜色值从OCES转换为最终显示编码。存在许多不同的ODT，每种ODT都是针对特定的显示设备和查看条件而设计的。
这种模块化结构便于解决各种显示类型和观看条件。 Hart 为需要同时支持SDR和HDR显示的应用推荐ACES色调映射转换

曝光（Exposure）

曝光的概念对于色调映射至关重要。 在摄影中，曝光是指控制落在胶片或传感器上的光量。 然而，在渲染中，曝光是在应用色调再现变换之前对场景参考图像执行的线性缩放操作。 曝光的棘手方面是确定要应用的缩放比例。
常用的计算曝光量的技术系列依赖于分析场景参考的亮度值。 为了避免引入停顿，通常通过对前一帧进行采样来完成此分析。

8.2.3 颜色分级（Color Grading）

从电影到游戏的色彩分级现已广泛使用。Selan显示了如何将色彩分级或图像编辑应用程序中的任意色彩转换“烘焙”到三维色彩查找表中 （LUT）。此类表通过使用输入R，G和B值的x，y和z坐标来查找表中的新颜色而应用，因此可用于从输入到输出颜色的任何映射 ，直到LUT分辨率的极限为止。