HDR

概念

　　如上文所說HDR，為高動態(tài)范圍的簡稱，何為高動態(tài)范圍，舉例說明：

　　現(xiàn)實真正存在的亮度差，即最亮的物體亮度，和最暗的物體亮度之比為 ， 而人類的眼睛所能看到的范圍是 左右，但是一般的顯示器，照相機能表示的只有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，很多朋友應該可以想到，隨著照片曝光的增大，照片會依次變亮，換一種角度，照片所表示的細節(jié)會由暗處向亮處改變。

　　根據(jù)上面的原理，如果我們將照相機拍攝的很多張圖片合成，結(jié)果圖片的數(shù)量級一般為 甚至更多。

　　這樣問題就出現(xiàn)了， 或者更高數(shù)量級的亮度只能存在電腦里，而一般的顯示器只能表示 個亮度數(shù)量級，用256個數(shù)字來模擬 所能表示的信息，這種模擬的方法就是HDR技術核心內(nèi)容之一，學名叫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。

存儲顯示

　　HDRI是High-Dynamic Range (HDR)image的縮寫，也就是高動態(tài)范圍圖像，就是為了解決這個問題而發(fā)明出來的，簡單地說，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)，而是用直接對應的方式記錄亮度信息，它可以說記錄了圖片環(huán)境中的照明信息，因此我們可以使用這種圖象來“照亮”場景。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)境背景來產(chǎn)生反射與折射。這里強調(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（動態(tài)范圍）是指一個場景的最亮和最暗部分之間的相對比值。一張HDR圖片，它記錄了遠遠超出256個級別的實際場景的亮度值，超出的部分在屏幕上是顯示不出來的。可以這樣想象：在photoshop里打開一張從室內(nèi)往窗外外拍的圖片，窗外的部分處在強烈的陽光下，曝光過度，呈現(xiàn)的是一片白色，沒有多少細節(jié)。你將毫無辦法，調(diào)暗只會把白色變成灰色而已，并不會呈現(xiàn)更多的細節(jié)。但如果同一場景是由hdr紀錄的話，你減低曝光度，原來純白的部分將會呈現(xiàn)更多的細節(jié)。談論游戲畫面時常說的HDR到底是什么呢？HDR，本身是High-Dynamic Range（高動態(tài)范圍）的縮寫，這本來是一個CG概念。

　　計算機在表示圖象的時候是用8bit(256)級或16bit(65536)級來區(qū)分圖象的亮度的，但這區(qū)區(qū)幾百或幾萬無法再現(xiàn)真實自然的光照情況。HDR文件是一種特殊圖形文件格式，它的每一個像素除了普通的RGB信息，還有該點的實際亮度信息。普通的圖形文件每個象素只有0 －255的灰度范圍，這實際上是不夠的。想象一下太陽的發(fā)光強度和一個純黑的物體之間的灰度范圍或者說亮度范圍的差別，遠遠超過了256個級別。因此，一張普通的白天風景圖片，看上去白云和太陽可能都呈現(xiàn)是同樣的灰度/亮度，都是純白色，但實際上白云和太陽之間實

　　HDR實例

　　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，遠遠沒有紀錄到現(xiàn)實世界的實際狀況。所以，現(xiàn)在我們就要介紹一下高動態(tài)范圍圖像（簡稱HDRI）。HDR全稱是高動態(tài)范圍。這是一個簡單的術語，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)勢是最終你可以得到一張無論在陰影部分還是高光部分都有細節(jié)的圖片。在正常的攝影當中，或許你只能選擇兩者之一。

實例演示

　　上方為壓縮后的HDR圖像，下方為直接用相機拍攝的圖像