HDR與色調對映

WoBok發表於2024-09-01

HDR

高動態範圍 (HDR) 技術能夠產生比標準動態範圍 (SDR) 影像更高的亮度動態範圍的影像,使得影像中的亮部和暗部細節都能得到更好的保留和展現,黑色更加深邃,亮部更加明亮,同時影像的色彩也更加豐富、飽滿。
在標準渲染中,畫素的紅色、綠色和藍色值均使用一個 0 到 1 範圍內的 8 位值進行儲存,其中 0 表示零強度,1 表示顯示裝置的最大強度。這一有限的數值範圍無法準確反映我們在現實生活中對光的感知方式,並且當存在非常亮或非常暗的元素時,會導致影像不真實。在 HDR 渲染中,畫素值使用浮點數進行儲存。這種情況下允許更大範圍的值,可以更準確地表示人眼感知顏色和亮度的方式。

Unity 中的 HDR

在 Unity 中,可以將 HDR 影像用於內部渲染計算。此功能稱為 HDR 渲染。啟用 HDR 渲染後,Unity 會將場景渲染到 HDR 影像緩衝區,並使用該 HDR 影像執行渲染操作,例如後期處理效果。這意味著使用實際值執行計算,因此可能會產生更逼真的效果。
在某些相容平臺上,Unity 支援將該 HDR 影像傳送到顯示裝置。此功能稱為 HDR 輸出。
使用 HDR 的優點

  • 在高強度區域不會丟失顏色
  • 更好地支援泛光和發光效果
  • 減少低頻光照區域的條帶

使用 HDR 的缺點

  • VRAM 使用量增加
  • 色調對映(如果使用)產生額外的計算開銷
  • 硬體抗鋸齒不相容 HDR 渲染

色調對映

色調對映是指將顏色值從一個範圍對映到另一個範圍的過程。使用 HDR 時,必須使用色調對映來轉換 HDR 影像緩衝區中的顏色,以使這些值位於顯示裝置可以處理的範圍內。如果不使用色調對映,則可能會丟失影像中的許多細節和顏色資訊,尤其是在非常明亮的區域。

在 HDR 中渲染了異常明亮的場景並輸出到 SDR。如果不執行色調對映,大部分畫素會看起來超出範圍。

與上面相同的場景。但這一次,色調對映將大多數強度對映到了更合理的區間內。請注意,自適應色調對映甚至可以在上圖和此圖之間進行混合,從而模擬捕獲介質(例如眼睛、攝像機)的自適應特性。

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