HDR粗解

HDR粗解

前日在gameRes看到了DX HDR的一份翻译，结果完全看不懂。一怒之下，决定浏览源代码。果然，源代码才是最详细最精确的文档所在。
HDR的意思是高动态范围光照，起初有点直观的理解是：将光照渲染到R32G32B32的浮点纹理上，获得全范围的亮度，然后再通过调制，将其映射到256级的[0,1]之间。如果按照传统的非HDR做法，亮度大于1的值将会clamp成1，因此1和1.5之间所显示的亮度是相同的，缺少了对比度。HDR的做法，是通过浮点纹理保存任意范围的亮度，然后映射到[0,1]之间，这样可以保留对比度，使得场景更加自然。

如上所示，HDR技术的第一步，是把场景渲染到一张浮点纹理上，比如R32G32B32（使用16bit的更快），这张sceneHDR大小通常是512×512的。
接下来，为了效率，将sceneHDR缩放到128×128的浮点纹理smallScene中。需要提前说明的是，自渲染场景之后，接下来的渲染都是post-process了，也就是说，所有的缩放都是基于post-process完成的。
在渲染至128×128的纹理的时候，要使用较好的滤波器算法，最基本也要用scale3×3吧。
然后，要使用tone map算法，取得比较可信的场景平均亮度。关于tone map算法，其实就是经历一定的中间结果直至最终结果，而不是一下子就从source中获取最终结果。
tone map算法是为了获取亮度，因此使用格式R32F/R16F，建立一串的逐步缩小的纹理：32×32，8×8，2×2，1×1。首先从smallScene中获取颜色值，然后根据某些公式转化成灰度/亮度，渲染到32×32中，剩下的tone map，从上一级获取颜色值，然后渲染到下一级中，直至1×1，这样，就在1×1的tone map中得到了场景平均亮度。在这种down scale的情形下，一定要选择较好的滤波器，而不是点取。
额外的，为了模拟人眼对亮度变化的适应过程，到这个时候，可以根据当前的适应度和当前场景平均亮度，计算新的适应度。
获取场景平均亮度，就是为了从场景中过滤出发光部分，也就是亮度大于平均亮度的部分。这里你可以直观的做比较，也可以根据某些更有意义的算法，得出发光图。算法主要是根据smallScene和1×1的tone map，渲染到brightMap中。
接下来的两个步骤，具有很大的类同，区别只是滤波器/算法不同而已，就是分别以brightMap为source，将光亮处的星状效果和模糊效果渲染到纹理starMap,bloomMap中。后3个纹理的格式，可以是整数格式，也可以是浮点格式，主要看光亮超范围的情形了。
额外的，此处可以用更多的pass对starMap和bloomMap做再处理，以达到更好更柔和的效果。
最终的，finalPass来临了，就是将512×512的sceneHDR+a*starMap+b*bloomMap渲染到屏幕上，看情况使用合适的滤波器。