TA百人计划学习笔记 2.7LDR与HDR

• 资料
  • 源视频　【技术美术百人计划】图形 2.7 LDR与HDR_哔哩哔哩_bilibili
  • PPT　2700ldr与hdr
  • 参考笔记　
    • 2.7 LDR和HDR · 语雀
  • 任务
    • 【技术美术百人计划先行】基础渲染光照介绍(一)_哔哩哔哩_bilibili
• 相关概念
  • HDR
    • HDR= High Dynamic Range
      • 远高于8位精度
      • 单通道可以超过1
      • 常用HDR图片存储的格式有hdr/tif/exr/raw等（其中很多是相机常用格式）
      • HDRI、真实世界
    • 下载HDR图的网址
      • http://www.hdrlabs.com/sibl/archive.html
      • 360° Hdri Panorama Overview | Openfootage
  • LDR
    • LDR = Low Dynamic Range
      • 8位精度
        • 对于8位精度的补充：8位 = 28= 256（0~255）
      • 单通道0-1
      • 常用LDR图片存储的格式有jpg/png等
      • 常用DCC工具中的拾色器、一般的图片、电脑屏幕都是LDR
        • 例如拾色器中0-255（256）
      • 因为不同的厂家生产的屏幕亮度（物理）实际上是不统一的，那么我们在说LDR时，它是一个0到1范围的值，对应到不同的屏幕上就是匹配当前屏幕的最低亮度（0）和最高亮度（1）
  • 动态范围
    • Dynamic Range（动态范围）=最高亮度/最低亮度
  • ToneMapping
    • 将超高的动态范围（HDR）转换到我们日常显示的屏幕上的低动态范围（LDR）的过程
• HDR的作用
  • LDR只能将现实中的颜色压缩再呈现出来，HDR可以有更好的色彩，更高的动态范围和更丰富的细节。
  • 可以有效防止画面过曝，超过1的亮度值的色彩也能很好地表现，像素光亮度变得很正常，视觉传达更真实
  • HDR才有超过1的数值，才会有光晕（bloom）效果，高质量的bloom效果能体现出画面的渲染品质

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• Unity中的HDR
  • 1.Camera中的HDR设置

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    • 开启的话，会将场景渲染为HDR图像缓冲区
    • 下一步进行屏幕后处理：
    • Bloom和ToneMapping
      • 在ToneMapping过程中，会把HDR转换为LDR
      • LDR的图像会发送给显示器
  • 2.Lightmap的HDR设置

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      • 选择High Quality将启用HDR光照贴图的支持，选择Normal Quality将切换为使用RGBM编码
      • RGBM编码：将颜色存储在RGB通道中，将乘数（M）存储在Alpha通道中
  • 3.拾色器的HDR设置

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      • 如果将Property的颜色参数的前边加上[HDR]就会将其标识为HDR

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      • 颜色设置为HDR，那么拾色器中就会出现一个Intensity的滑条用来调整强度
      • 滑条每增加1，提供的光强度增加一倍。
  • 4.HDR的优点、缺点
    • 优点
      • 画面中亮度超过1的部分不会被截掉，增加了亮部的细节，减少了曝光
      • 减少画面暗部的色阶感
      • 更好的支持bloom效果
    • 缺点
      • 渲染速度慢，需要更多显存
      • 不支持硬件抗锯齿
      • 部分低端手机不支持
• HDR与Bloom
  • Bloom的作用
    • Bloom用来表现光晕的效果
  • Bloom实现过程
    • 渲染出原图
    • 计算超过某个阈值的高光像素
    • 对高光的像素进行高斯模糊
    • 然后叠加光晕、成图

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  • Unity中的Bloom

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    • 在第一步down sample处计算高光的像素，然后不停的做down sample并存在rt里，到达一定次数后（由参数控制），再一步步up scale回去，在这个过程中会将之前的rt加入，一步步up sample回到原来。
    • 参考链接：
      • Bloom
      • Unity通用渲染管线（URP）系列（十一）——后处理（Bloom） - 知乎
• HDR与ToneMapping
  • ToneMapping的概念：
    • 想要在显示器上表现更高动态范围的颜色，就要把HDR转换为LDR（这个过程就是ToneMapping），这种映射关系就是色调映射。

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      • 但这并不符合我们对真实世界的理解，因此，基本上所有的映射最后都是通过一个s曲线来实现。
    • ACES曲线
      • 定义

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        • Academy Color Encording System学院颜色编码系统是最流行、最被广泛使用的ToneMapping映射曲线
        • 效果：对比度提高，能很好的保留暗部和亮部的细节
      • 其他类型的ToneMapping曲线

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• LUT（Lookup Table）
  • 定义
    • 滤镜，通过LUT，你可以将一组RGB值输出为另一组RGB值，从而改变画面的曝光与色彩
    • 和ToneMapping不同，LUT是在LDR之间做变化。 而ToneMapping是对HDR做变换的。
  • 格式有如下几种

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      • 调整RGB三通道的LUT被称为3D LUT