HDR

概念

　　如上文所說(shuō)HDR，為高動(dòng)態(tài)范圍的簡(jiǎn)稱(chēng)，何為高動(dòng)態(tài)范圍，舉例說(shuō)明：

　　現(xiàn)實(shí)真正存在的亮度差，即最亮的物體亮度，和最暗的物體亮度之比為 ， 而人類(lèi)的眼睛所能看到的范圍是 左右，但是一般的顯示器，照相機(jī)能表示的只有256種不同的亮度。

　　但是我們可以多拍幾張照片，2張，3張，....， 甚至幾十張，這些照片的曝光依次增大，很多朋友應(yīng)該可以想到，隨著照片曝光的增大，照片會(huì)依次變亮，換一種角度，照片所表示的細(xì)節(jié)會(huì)由暗處向亮處改變。

　　根據(jù)上面的原理，如果我們將照相機(jī)拍攝的很多張圖片合成，結(jié)果圖片的數(shù)量級(jí)一般為 甚至更多。

　　這樣問(wèn)題就出現(xiàn)了， 或者更高數(shù)量級(jí)的亮度只能存在電腦里，而一般的顯示器只能表示 個(gè)亮度數(shù)量級(jí)，用256個(gè)數(shù)字來(lái)模擬 所能表示的信息，這種模擬的方法就是HDR技術(shù)核心內(nèi)容之一，學(xué)名叫Tone-Mapping[1] 。用Tone-mapping壓縮以后，我們所合成的HDR影像就能很好的在顯示器上顯示了，能給人以震撼人心的效果。

存儲(chǔ)顯示

　　HDRI是High-Dynamic Range (HDR)image的縮寫(xiě)，也就是高動(dòng)態(tài)范圍圖像，就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而發(fā)明出來(lái)的，簡(jiǎn)單地說(shuō)，HDRI是一種亮度范圍非常廣的圖像，它比其它格式的圖像有著更大亮度的數(shù)據(jù)貯存，而且它記錄亮度的方式與傳統(tǒng)的圖片不同，不是用非線性的方式將亮度信息壓縮到8bit或16bit的顏色空間內(nèi)，而是用直接對(duì)應(yīng)的方式記錄亮度信息，它可以說(shuō)記錄了圖片環(huán)境中的照明信息，因此我們可以使用這種圖象來(lái)“照亮”場(chǎng)景。有很多HDRI文件是以全景圖的形式提供的，我們也可以用它做環(huán)境背景來(lái)產(chǎn)生反射與折射。這里強(qiáng)調(diào)一下HDRI與全景圖有本質(zhì)的區(qū)別，全景圖指的是包含了360度范圍場(chǎng)景的普通圖象，可以是JPG格式，BMP格式，TGA格式等等，屬于Low-Dynamic RangeRadiance Image，它并不帶有光照信息。

　　HDRI文件是一種文件，擴(kuò)展名是hdr或tif格式，有足夠的能力保存光照信息，但不一定是全景圖。Dynamic Range（動(dòng)態(tài)范圍）是指一個(gè)場(chǎng)景的最亮和最暗部分之間的相對(duì)比值。一張HDR圖片，它記錄了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出256個(gè)級(jí)別的實(shí)際場(chǎng)景的亮度值，超出的部分在屏幕上是顯示不出來(lái)的?？梢赃@樣想象：在photoshop里打開(kāi)一張從室內(nèi)往窗外外拍的圖片，窗外的部分處在強(qiáng)烈的陽(yáng)光下，曝光過(guò)度，呈現(xiàn)的是一片白色，沒(méi)有多少細(xì)節(jié)。你將毫無(wú)辦法，調(diào)暗只會(huì)把白色變成灰色而已，并不會(huì)呈現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)。但如果同一場(chǎng)景是由hdr紀(jì)錄的話，你減低曝光度，原來(lái)純白的部分將會(huì)呈現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)。談?wù)撚螒虍?huà)面時(shí)常說(shuō)的HDR到底是什么呢？HDR，本身是High-Dynamic Range（高動(dòng)態(tài)范圍）的縮寫(xiě)，這本來(lái)是一個(gè)CG概念。

　　計(jì)算機(jī)在表示圖象的時(shí)候是用8bit(256)級(jí)或16bit(65536)級(jí)來(lái)區(qū)分圖象的亮度的，但這區(qū)區(qū)幾百或幾萬(wàn)無(wú)法再現(xiàn)真實(shí)自然的光照情況。HDR文件是一種特殊圖形文件格式，它的每一個(gè)像素除了普通的RGB信息，還有該點(diǎn)的實(shí)際亮度信息。普通的圖形文件每個(gè)象素只有0 －255的灰度范圍，這實(shí)際上是不夠的。想象一下太陽(yáng)的發(fā)光強(qiáng)度和一個(gè)純黑的物體之間的灰度范圍或者說(shuō)亮度范圍的差別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了256個(gè)級(jí)別。因此，一張普通的白天風(fēng)景圖片，看上去白云和太陽(yáng)可能都呈現(xiàn)是同樣的灰度/亮度，都是純白色，但實(shí)際上白云和太陽(yáng)之間實(shí)

　　HDR實(shí)例

　　際的亮度不可能一樣，他們之間的亮度差別是巨大的。因此，普通的圖形文件格式是很不精確的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有紀(jì)錄到現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際狀況。所以，現(xiàn)在我們就要介紹一下高動(dòng)態(tài)范圍圖像（簡(jiǎn)稱(chēng)HDRI）。HDR全稱(chēng)是高動(dòng)態(tài)范圍。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)，HDR圖片是使用多張不同曝光的圖片，然后再用軟件將它們組合成一張圖片。它的優(yōu)勢(shì)是最終你可以得到一張無(wú)論在陰影部分還是高光部分都有細(xì)節(jié)的圖片。在正常的攝影當(dāng)中，或許你只能選擇兩者之一。

實(shí)例演示

　　上方為壓縮后的HDR圖像，下方為直接用相機(jī)拍攝的圖像