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[摄影交流] 高动态光照渲染

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发表于 2011-10-24 19:40:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 我刘十二 于 2011-10-24 19:57 编辑

6_xkIch55gXwz5.jpg                          3788549145_765552161a_z.jpg HDR 是英文 High-Dynamic Range 的缩写,中文译名为高动态光照渲染。HDR可以令3D 画面更像真,就像人的眼睛在游戏现场中。在HDR的帮助下,我们可以使用超出普通范围的颜色值,因而能渲染出更加真实的3D场景。


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根据cameratown新闻地相关报道,HDRI手册已经宣布发行,它揭示了高动态范围内成像地诸多秘密,这项尖端成像技术是一种对影像数字化地捕捉方式,并且可以编辑在场景中地任何效果。它地出现对成像技术是一种飞跃性地标志。从黑白影像到彩色影像,作为革命性地飞跃,HDRI给了运用者诸多地便利。运用HDRI手册原先,对运用者地相关基础知识有一定地要求,这里面有很多地小窍门,应用类软件等等,运用者可以通过这些东西来完成自己想设计地。无论是摄影师还是艺术家,这本手册都会给你很多地帮助。









HDR的全称是High Dynamic Range,即高动态范围,比如所谓的高动态范围图象(HDRI)或者高动态范围渲染(HDRR)。动态范围是指信号最高和最低值的相对比值。目前的16位整型格式使用从“0”(黑)到“1”(白)的颜色值,但是不允许所谓的“过范围”值,比如说金属表面比白色还要白的高光处的颜色值。

  在HDR的帮助下,我们可以使用超出普通范围的颜色值,因而能渲染出更加真实的3D场景。也许我们都有过这样的体验:开车经过一条黑暗的隧道,而出口是耀眼的阳光,由于亮度的巨大反差,我们可能会突然眼前一片白光看不清周围的东西了,HDR在这样的场景就能大展身手了。

  下面是由OpenEXR网站提供的HDR的一个简单例子。OpenEXR是由工业光魔(Industrial Light & Magic)开发的一种HDR标准。工业光魔则是一家世界闻名的加州工作室,该工作室创造过许多惊人的CG和视觉效果,比如1977年版的电影《星球大战》中的很多特效。

  最左边的是原始图片,树木非常暗因为整体曝光受到远处高亮光的影响;中间图片的亮度提高了3级;而右边图片的亮度提高了7级,树木的细节很容易辨别,而背景极度明亮。

  总之简单来说,HDR可以用3句话来概括:

  1.亮的地方可以非常亮

  2.暗的地方可以非常暗

  3.亮暗部的细节都很明显

  HDR是目前追求画面逼真度最新最先进的手段。Crytek已经准备把它加入Far Cry 的1.3补丁中,以及EPIC Games的史诗大作Unreal Tournament 3。根据最近透露出来的消息,Valve Software正在为半条命2:迷失海岸制作特殊的HDR效果,同时,FarCry将通过Shader Model 3执行HDR,这些,将只能工作在NVIDIA最新的显卡上。半条命2通过Shader Model 2执行HDR,主要是考虑到ATI显卡的目前情况。
HDRI文件  HDRI文件是一种文件,扩展名是hdr或tif格式,有足够的能力保存光照信息,但不一定是全景图。Dynamic Range(动态范围)是指一个场景的最亮和最暗部分之间的相对比值。一张HDR图片,它记录了远远超出256个级别的实际场景的亮度值,超出的部分在屏幕上是显示不出来的。可以这样想象:在photoshop里打开一张从室内往窗外外拍的图片,窗外的部分处在强烈的阳光下,曝光过度,呈现的是一片白色,没有多少细节。你将毫无办法,调暗只会把白色变成灰色而已,并不会呈现更多的细节。但如果同一场景是由hdr纪录的话,你减低曝光度,原来纯白的部分将会呈现更多的细节。
HDR特效  现在将HDR和游戏联系起来。HDR在游戏中特指HDR特效。HDR特效是通过ShaderModel实现的的图像渲染特效。想要实现HDR特效,首先,游戏开发者要在游戏开发过程中,利用开发工具(就是游戏引擎)将实际场景用HDRI记录下来,当然开发技术强的开发组会直接用小开发工具(比如3D MAX的某些特效插件)创造HDRI图像;其次,我们的显卡必须支持显示HDR特效,nVIDIA的显卡必须是GeForce 6系列或更高,ATI显卡至少是Radeon 9550或以上。HDR特效最早是在nVIDIA的显卡实现的,但是ATI的SMARTSHADER技术也包含HDR技术,不过这种HDR从实现原理上与nVIDIA的还是有区别的,只不过这种区别对于玩家来讲没有什么意义。

  HDR是nVIDIA提出的概念,早先开发商都是通过Shader Model 3.0来实现HDR特效,因此只有nVIDIA的GF 6XXX和GF 7XXX系列能够实现HDR。有人说ATI的显卡也可以实现HDR,ATI自己也是这么宣称的,其实ATI面对竞争压力,也效仿nVIDIA实现了RADEON显卡的模拟HDR的支持,注意,仅是模拟,而且是通过Shader Model 2.0实现的。
分类  实际上,HDR分为三个种类,即FP16 HDR、FP24 HDR和FP32 HDR,《孤岛惊魂》v1.31版支持的HDR是FP16 HDR,FP16 HDR是一种特殊硬件加速的HDR,这种HDR还没有被当前(至少2005年9月之前)的ATI的显卡所支持。模拟HDR不需要特殊硬件加速方法实现,《半条命2:失落的海岸》实现的HDR就是模拟的HDR,毕竟Valve要照顾ATI的显卡,不过还有一种说法是,《半条命2:失落的海岸》一直在拖延发布日期,是因为ATI要求Valve必须等待R520显卡上市之后才可以发布《半条命2:失落的海岸》,因为R520可能会真正支持FP16 HDR,所以有可能《半条命2:失落的海岸》也支持FP16 HDR。
和bloom效果的关系  现在很多玩家在争论HDR和bloom效果的区别。其实,从游戏表现出的画面效果来看,两者的差别不是很大,但是他们的技术成分就相差千里。今年年初,有国外玩家制作了一个《半条命2》的MOD,能够模拟出HDR效果,注意,这仅是模拟,这个MOD实现的特效与bloom效果差别不大,几乎可以说就是bloom效果。那么HDR与bloom效果的差别到底在什么地方呢?

  第一,HDR效果就是超亮的光照与超暗的黑暗的某种结合,这个效果是光照产生的,强度、颜色等方面是游戏程序可动态控制的;bloom效果则是物体本身发出的光照,仅仅是将光照范围调高到过饱和,是游戏程序无法动态控制的。

  第二,bloom效果无需HDR就可以实现,但是bloom效果是很受限的,它只支持8位RGBA,而HDR最高支持到32位RGBA。

  第三,bloom效果的实现很简单,比如《半条命2》的bloom MOD就是一个很小的很简单的MOD,而且bloom效果不受显卡的规格的限制,你甚至可以在TNT显卡上实现bloom效果(当然效果很差)!而HDR,必须是6XXX以上的显卡才能够实现,这里的HDR是指nVIDIA的HDR。这时有必要谈nVIDIA和ATI的显卡所实现的HDR,两者还是有区别的,具体区别就很专业了,总之从真实性表现来看,nVIDIA的显卡实现的HDR更好一些。HDR是nVIDIA提出的概念,从技术上来讲,ATI当然无法严格克隆nVIDIA的技术,所以ATI的HDR是另一种途径实现的尽可能接近的HDR,不能算“真”HDR,据传ATI的R520能够真正实现FP16 HDR。

  事实上,游戏开发商往往会将两种特效一起使用以达到一个最终的效果。两者的区别可以举一个最简单的例子:你在游戏中,从黑暗的房间中走到太阳地中,你眼前的景物会很刺眼,随后亮度会降低,完全就同现实中的情况一致。很神奇!这就是HDR特效的威力。而bloom效果实现的光照强度可能不会很真实,同时也是不可变的。
Photoshop CS2中将引入32bit HDR图像的处理,我们抓紧时间来回顾一下HDR的相关
内容吧。下面内容仅对图像而言。

什么是动态范围——

任何事情都有个限度,比如光线经过反射进入人眼,大脑中反映出了形状、颜色、及
亮度的信息,从色彩学的角度来讲,我们认为最亮的颜色是白,最暗的颜色是黑,从
白到黑这就是一个典型的限度,色彩学中几乎全部的模型都是在这个区间内建立起来
的。那么这个限度或区间就称为动态范围。为什么叫动态呢?当然因为它不是静态的
,就拿我们常用的色彩这个内容来说,没有任何一种描述方式是绝对静态的,比如简
单的RGB,在不同的设备上也有不同的还原,设备和设备之间还有转换比例gamma值。
这世界上哪有什么绝对的事情呢?

当然这是瞎扯的,动态就是说描述的对象不一定总是要到达极限,对于对象本身来说
其范围只要不超出模型的范围就可以了,这就是动态。打开几幅图像观察它的色阶(
ctrl+L),就可以很容易理解了。

什么是高动态范围——

先回忆一下CIE1931色度图表,就是那个铲子一样图。整个铲子是人眼所能辨识的动
态范围,而中间的三角形区域代表银盐摄影的动态范围。后来的数字技术也受限于这
个三角形的范围,成为我们最熟悉的RGB模型——准确说是sRGB,实际上Adobe RGB1998
范围更大一些,理论的RGB还要更大。而设备在输出为文件之前,都是比较复杂的,
比如相机每单元有2个绿色传感器,扫描仪有重复采样的能力等等。输出设备更复杂
了,EPSON的R800是一个8色的打印机,留一种黑色那也还有7色。但是我们只关心文
档的格式,因为这个才是photoshop处理的对象。在8bit通道的RGB模型中,每个色彩
分量都有255个灰度级别,总共用24bit来描述一种颜色。

但我们清醒地认识到,这是很不够的!一份既成事实的RGB文件,假如只能做全局的
处理,就像输入RAW那样吧,如果要把地面景观的暗部的细节搞出来,总得加点亮,
但是很不巧天空是云淡风轻,一加亮整个就变成北京的天空了。这就是动态范围太小
造成的。目前遇到这种情况肯定是要蒙版选区什么的就都上去了,但是这样做,在另
一种含义上来讲是对图像的破坏,再说也并不容易做好。

如果有个很大的动态范围,信息不那么密集了,这样就有可能做到同时兼顾到亮部和
暗部的细节。

但是有个极重要的前提,就是采集设备。目前地球上也有能做到超越传统银盐或普通
数字设备的器材,不过那都素浮云,离现实还远得很。难道HDR变成空谈了?

——纯数字的HDR

不能直接采集,制造还是可以的,比如3D渲染输出,这就没什么障碍了。现在连游戏
都能实现所谓HDR了,这不Half-life2的资料片不是把场景都搞成HDR了么?很多渲染
器也支持HDR输出。

不过数字毕竟是数字,难道photoshop是专门用来处理渲染结果的?肯定还是有解决
的办法,不要小看人类的智慧。

——曝光序列

你只要有个不是太傻瓜的相机,再加上一个三脚架,理论上就可以采集HDR图像了。
它的流程,是这样的。固定其他所有的一切,用适当短的曝光时间拍第一张——步进
曝光时间拍第二张——....——用适当长的曝光时间拍第N张——将所有的照片作为
一个序列输入应用程序中——拼合成为HDR图像。

一开始你可能要一个公式,这个最好是你要用的应用程序给出的,因为你不可能总是
有耐性去遍历所有的快门速度。这个公式应该告诉你,如果要达到目标动态范围或一
个理想的动态范围,你至少需要多少副照片来拼合,每幅照片之间快门的步进大概怎
样的,这样你就能比较高效地采集HDR图像了。

而我们的PS CS2,就是要引入这个功能。可能你也发现了,adobe的官方网站上竟然
没有着重宣传这个很有前途的功能,甚至有点一笔带过的意思,这又是为什么呢?

——适用范围较有限

第一,要取得曝光序列,就肯定不能是人像,除非是死人-_-....
第二,只有少数场景需要HDR,比如太阳下山或者日出这种反差比较大的景观。
第三,对器材和技术要求相对比较高。
第四,计划性。

所以说也不是人人都需要HDR,即便需要,咱们还有选区和蒙版呢,何必大费周章去
搞HDR呢?但是HDR确实存在着,头头们已经制定出好多种HDR模型了。

——工业标准

首先说说RGBE,正式名称为Radiance RGBE格式。这个本来是BR、FR等作为radiance
材质的一种格式,也叫做adiance map,后来成为流行的一种HDR格式。未来PS CS2中
可能也是RGBE,官方也说了将是32bit HDR,也就是4个8bit通道。所谓E,就是说曝
光了,应该叫做曝光通道。但是在文件存储中并不存在这个"E通道",这个是不可见
的,你不可能从通道调版里找到它。实际的文件,还是RGB。那不是一样吗?差别肯
定是有的,此RGB的描述方式已经从每色彩分量的8bit整数变为浮点数了,这样可以
保持一定的通用性,以往的调和引擎什么的不需要有太大改动即可直接处理。但是这
种格式有个缺点,就是不得不采用线性方式来记录,但是线性方式对色度的还原没什
么相对精度,造成色彩没有传统RGB来的准确。当然准确是相对的,人眼还受色温影
响呢,还是灰度级别体现的细节比较重要。Radiance RGBE文件的扩展名一般是HDR。


皮克斯的Log格式,一种Pixal专用的格式,仍然只有RGB 3个通道,但是每个通过扩
展到11bit,总共33bit。可以看作是一种胡搞辖搞得格式。以万金油TIF做为扩展名
,给大家的使用造成了极大的不便。

SGI的LogLuv格式,分为24bit和32bit两种规格,常用MAX的朋友应该早就见过了,它
可以直接输出32bit规格的LogLuv。24bit中色度使用14bit,亮度使用10bit,而32bit
规格中各占16bit。24bit干啥啥不行,故可能只有SGI自娱自乐。32bit很强悍,对色
彩的还原能力要强于RGBE(虽然RGBE有24bit的色彩信息但是精度不够),但是应用上
也会受到较RGBE更多的限制。该格式同样以万金油扩展名TIF存储,PS CS2支持此种
格式的可能性不大。

如此复杂的图像格式,我们的显示器能还原吗?肯定是不能的.....

——HDR的输出

EIZO最强的LCD也不过号称10bit灰阶,虽然理论上已经超出了传统的RGB但是离HDR还
是有点距离,这是物理上的限制。CRT要好一些,LCD主要靠驱动电路的,这个和CRT
不太一样,CRT是多种因素决定色彩还原能力,并不能搞出一个理论值,所以讲CRT的
还原能力永远是要比LCD好的。但是还有一个问题,就是操作系统和显卡,这两者都
是混24bit RGB的,所以目前你只能通过显示器看到HDR的一部分,LCD和CRT差别并不
大,都和HDR的动态范围差得远。

但是这些图像送到打印机或其他输出设备,情况就不一样了,喷墨打印机的色域本身
就超出RGB不少(大部分超出小部分达不到),所以讲HDR这个格式本身还是有意义的。
当然这也要看打印机的处理器,如果还是仅限于RGB那也是一样。

那么HDR的意义就是在于文件交换和存储,把本来需要传统模型分段描述的对象用一
个更高级的模型一下子描述了,这就是他现阶段的意义。

至于更深入实际应用的格式如PS,PDF之类,大概还有很长很长的路要走。

——Photoshop不是可以处理每通道16bit的图像吗?和HDR比如何?

这个太理想化了,目前的计算能力根本不可能真正去处理这种图像,Photoshop只是
在自己的调和引擎中加入了将8bit扩展为16bit的机制,尽量减少细节丢失而已,实
质上它的动态范围并没有发生变化。它只能在处理中减少细节丢失的可能性,比如单
通道0-255之间的253和254两个极亮像素,如果直接处理可能都要丢失,变为255。但
是如果插值称为0-65535中的两个值,64768和65024,那么就能经受更多的处理而仍
然保持差异。这只是一个例子,其实PS的调和引擎处理的16bit也是浮点的,所以可
以做很多处理。至于效果嘛....一是没有比较,二是肉眼实在不容易分辨。当然调调
色阶、曲线什么的有时候还是很有点用处的。

但是这种8bit-16bit的转换显然并不能带来更多的细节,所以说HDR的重点还是在于
采集,要让原始的素材就携带更多的细节,至于所谓的HDR只不过是能在文件交换过
程中携带这些细节的一种格式。它其实远远没有真正的16bit通道图像强悍,可以说
是一个过渡方案吧。
HDR Darkroom 值得一试的中文版HDR软件
4:2:2的色彩取样率具有更佳的色彩还原性,被摄体轮廓也不会出现锯齿,在进行抠像合成拍摄时能够发挥出较大的优势。“佳能XF系列的色彩系统能够记录更丰富的色彩空间,从而使它的后期调整范围和可操作程度极高,影片的后期调整可以按照视觉色彩、主观色调进行更大程度的调整
电视剧使用5D2拍摄在美国已经有先例,本论坛里可以找到这各新闻以及图片.5D2不能长时间记录单个长镜头(不能超过30分钟),但是电视剧基本都是单机分镜头拍摄,不会有什么影响.和广播级的摄像机的4:2:2记录方式相比,5D2的4:2:0在会在后期调色上弱了些.但是也可以通过前期拍摄来弥补.还有就是标清的记录尺寸是720X576,而5D2使用标清拍摄的话尺寸是640X480,后期剪辑上要下拉变换为720X576,画质上会有所损失.但是应该在接受范围,否则美国人也不会拿它来拍摄电视剧.从方便快捷上来说,摄像机和大变焦镜头远比5D2效率高的多,但是从镜头感和画面感来说,5D2远胜过摄像机.最后要看导演的取舍了.


用无敌兔来拍电影 是最佳选择。
2110万像素


HDR后期处理,得益非浅,今天得闲下载了软件 redynamix HDR 和 neat image, 试着处理了几张,效果果然不同,操作技术有待提高
动态图像渲染技术 HDRI
深度解析HDR
随着数字摄影时代的深入发展和计算机软硬件技术的进步以及人们对数字图像品质提高的进一步需求日益强烈,一百七十五年以来传统胶片时代影像动态范围狭窄的瓶颈现在终于被HDRI(High-Dynamic Range image高动态范围图像)技术突破。但是,在我们摄影界包括广大的摄影爱好者,对什么是HDRI还相当陌生。即就是对PHOTOSHOP比较熟悉的摄影师,也依然基本上停留在LDRI(Low-Dynamic Range Image低动态范围图像)层面上工作。什么是HDRI(高动态范围图像),它和我们目前普遍使用的LDRI(低动态范围图像)有着什么样质的区别,如何拍摄、生成和编辑处理HDRI,这个问题事实上对多数摄影爱好者甚至专业摄影师可能还不是很清楚的。

要了解什么是HDRI,当然得了解什么是HDR。而要知道HDR,首先回顾一下DR这个概念。
关于DR——Dynamic Range(动态范围):Dynamic Range是一种用数学方式来描述某个给定场景的亮度层次范围的技术术语。最通常的解释有两种。一种是摄影界通常所说的D值(以对数值表示的场景最高亮度和最低亮度比的相对数值),通常由0-4之间的很精确的数字来表示。D值的计算公式为:Dynamic Range=log10(Max Intensity / Min Intensity)。公式中intensity是指光照强度,我们对最大亮度除以最低亮度的结果取对数,得到的结果就是动态范围的相对数值——我们摄影界所说的D值。各种景物、底片和照片都有其各自特定的D值范围。
一种是计算机图形学中通常使用的直接以场景最高亮度和最低亮度的亮度比表述的方法,如255:1。 在数字图像领域一般都采用这第二种比值的表述方式来评述场景的动态范围。亮度的单位以每平方米的烛光来表示(cd/m2)。太阳自身的亮度大约为1,000,000,000 cd/m2。阳光照射下的景物的亮度可达100,000 cd/m2,而星光的亮度大约在0.001 cd/m2以下,二者相差高出上亿倍以上。为了更易于描述这样巨大差异的数值,通常使用一个对数标尺来划分亮度。图005中的标尺采用以10为底的对数来描述亮度值,这样,可以用相同的刻度间隔表示相差成百倍的数值。
面对现实世界如此极其巨大的动态范围,我们人类肉眼在同一时间所能分辨的动态范围大约只是10,000:1,而普通计算机显示器或者普通数码照片的这个比值通常只有100:1。而一个反映带有窗外阳光照射下景色的室内场景,它所具有的动态范围大约是100,000:1。换算成摄影界的D值相当于5。众所周知,胶片的动态范围就是我们摄影者常说的密度范围,二者是同一个概念。而负片的最大密度是2.5D,正片的最大密度也只有3.5D。这样大的动态范围胶片自然是难于表达的。至于照片的最大密度约为2.2D,印刷品则仅为1.8D。但这种情况是和目前我们普遍使用的LDR数字图像格式和LDR电脑软硬件状况相互适应的。

那么,什么是LDRI?LDRI(低动态范围图像)是英文Low Dynamic Range Image的缩写。它所采用的色彩模型是目前通用的图像描述模型——RGB模型。这个模型与硬件密切相关,因为它是为CRT(阴极射线显像管)显示而开发的。CRT显示器的每种色彩都可以用三原色(红、绿、蓝)加上适当的亮度来表示,三原色的亮度梯度各为256级。选定每色256级是在电脑硬件性能、照片级真彩图片需要和电脑2进制方案综合考虑后的结果。这是在从前计算机制造工艺不发达的前提下做出的折中选择。在RGB模型中,每色256级带来的1670万色基本上可以满足照片级图片对色彩的需要。2的8次方=256这种低数量级数字也便利于电脑的2进制运算处理。这就是目前我们非常熟习的观看、编辑、交换和处理数字图像的软硬件环境。我们最常用的数字图像格式如JPEG、TIFF或PSD等通常都是LDR图像文件格式。这种8比特位元RGB低动态范围图像描述模型是将场景最高亮度和最低亮度的亮度比限定为255比1,计算得出的动态范围D值即为2.4。即就是16比特位元整数运算的LDR图像最大的动态范围只能达到4.8D,也就是目前扫描仪能够达到的最高扫描密度的数值。譬如你在Photoshop中打开一幅JPEG格式的普通白天风景图像,看上去白云和太阳可能都呈现是同样的亮度,都是纯白色,但实际上白云和太阳之间实际的亮度不可能一样,它们之间的亮度差别是巨大的。因此,普通的图形文件格式是很不精确的,远远没有纪录到现实世界的实际状况。它不但与现实世界场景非常巨大的动态范围相差极大,也与我们人类肉眼所能分辨的动态范围相距甚远。
然而,随着数字图像时代的来临,人们已经不能满足这种LDRI的画质。它难于充分表现现实世界极其丰富多彩的自然影调层次。于是在计算机显示技术革新进步的推动下,HDRI技术应运而生。HDRI(高动态范围图像),顾名思义,即具有比LDRI高得多的动态范围。
HDRI(英文High Dynamic Range Image的缩写)文件是一种特殊的图像格式,它的每一个像素除了普通的RGB信息,还有该点的实际亮度信息。而且它记录亮度的方式与传统的图像不同,不是用非线性的方式将亮度信息压缩到8比特位元或16比特位元的色彩空间内,而是用直接对应的方式记录亮度信息。它比其它格式的图像有着更大亮度的数据贮存,可以说这种格式记录了拍摄现场环境中的真实光照信息。这就为后期将HDR图像转换为可以在标准显示器上正常观看的LDR图像提供了坚实的数据基础。

HDRI与LDRI数学模型的差异
HDRI和LDRI最大的差异在于HDRI具有支持32位(32 位/通道)的浮点数字运算、显示和存储 HDR亮度值的功能,而16位/通道(非浮点型)和8位/通道的图像文件则不能存储这样大的亮度范围。
这就需要深入了解什么是32位图像的问题。
在RGB图像中每一个像素都包含有红、绿、蓝三个原色通道。每一个通道都可以用8位、16位或32位来描述。但它们的描述精度有极大的差别,这一点可以由下表来说明。
-------------------------------------------------------
位深/每通道 8位 16位 32位(HDR)
-------------------------------------------------------
描述方式 整数 整数 浮点算法
-------------------------------------------------------
密度范围 0—255 0—65535 -10±38—+10±38
-------------------------------------------------------
LDRI如JPEG格式图像,系只支持8位整数数据的图像,JPEG 2000和TIFF格式文件也只是支持8位或16位整数数据的图像。这样,像素的色彩可以达到2563=16777216,即我们常说的1670万真彩色。但问题出在色彩通道的亮度上。因为每个色彩通道的亮度只有256级,虽然合起来后每个像素的色彩数量很大,但每个像素的亮度仍然只有256级,也就是说,最终图像的动态范围只有255:1,即D值仅为2.4。这样的精度连基本够用的水平都达不到。既就是16位整数图像,其亮度数据也仅提高到为65536级,即动态范围D值为4.8。虽然比8位图像高出许多,也不能从根本上解决真实描写现实世界高动态范围的问题。
而32位格式文件则由每个颜色通道用32位浮点计算来描述。这种32位浮点型数字所表达的精度是相当高的。理论上在HDR模式下,动态范围的数值最高可以到达D值=76.8。这意味着HDR图像能够包含极为宽广的动态范围。实践上它所能实现的最大动态范围已经超过了人眼的D值9,结果带来了更加真实的视觉体验。这里所说的人眼能够分辨的亮暗对比为109:1是指人眼可以经过调节瞳孔大小等措施所能达到的极限最大亮度和最小亮度的比值,是人的生理极限;并不是说人眼可以直接分辨出109种不同的亮度,人眼能同时看到是5 级亮度对比。
这就是HDRI和LDRI最本质的差异——图像品质不同的原因。

HDRI和LDRI的另一个最大的差异就是,观看的条件不同。LDRI由于是和现有计算机系统一同成长起来的产物,自然可以很方便的用现有计算机进行计算处理和在现有显示器上进行显示查看。但HDRI则不能在现有的标准显示器上直接观看到它的全部真面目。所以,你在现有计算机的Windows资源管理器或ACDSee之类图片浏览器中只能看到HDRI文件的图标,而看不到其预览缩图。为此,必须使用适当的算法将浮点运算处理的HDRI转换成整数运算的LDRI而且要保持其图像的品质不变,然后才可以在现有标准显示设备上正常的观看到它的真面目。
HDRI和LDRI的最后一个质的差异则是其完全不同的编辑特性。HDRI不管你如何编辑处理,它所显示的外貌会千变万化,但它所包含的原始数据并没有丢失,即它是可以无损编辑的。而LDRI则不能,尤其是我们最常用的JPEG格式图像文件,你每编辑和保存一次,它包含的图像细节会不可逆转的变化一次。所以说,二者的编辑处理特性有天壤之别。
但HDRI在现有的技术条件下,其获得的工作流程比LDRI要复杂的多。最基本的获得途径是来自对不同曝光量图片的合成。这就是说,要想得到一幅高品质的HDRI,首先要进行针对性的拍摄;其次要用适当的软件进行合成和处理。当然,我们也可以通过对底片的多次扫描或对合适的RAW文件进行多次曝光来获得用于合成HDRI的素材图像。这就是说,HDRI摄影师必需既会用相机进行拍摄,又会使用计算机进行图像处理,两手都要硬,才可以玩转HDRI。但这也给摄影师提供了更加完善的控制影像的手段。

HDRI的拍摄技术
既然HDRI最基本的获得途径是来自对不同曝光量图片的合成。那么拍摄用于合成HDR图像的LDR图片则必须遵循如下的原则:1.建议使用三脚架拍摄,越重越好,并最好同时使用快门线。2.使用手动曝光模式,并选择一个适合于场景的光圈(例如,f/8或更小,如果你需要较大的景深),以及一个较低的感光度。3. 对场景中最明亮的部分进行测光(点测光,或在Av光圈优先模式下只瞄准高光区),并记录曝光时间。再对你的场景的最暗区进行同样的操作。4. 以亮部测得的曝光时间为基础进行包围曝光,步进应取1.5或2.0EV值,直到使最暗区也能获得恰当的曝光为止。当然,你也可以使用自动包围曝光进行拍摄,如果你的相机有此功能,并且允许EV值曝光范围为±2的话。否则,正确的做法是手动改变曝光时间。至少要拍摄三张,最好是拍摄五张这种景深相同曝光量不同的同一场景的数字图像或胶片影像。当然胶片影像要变成HDRI还必须将胶片先扫描成数字图像。
深度解析HDR 2
最常用的HDRI编辑软件
有了原始的拍摄图片和适合的计算机硬件。接下来就是选择一个适合于你的HDR图像编辑软件。一个完整的HDRI编辑软件,必须具有能够生成、编辑处理HDRI和将HDRI正确转换输出到LDRI的功能。这当然是一个极具挑战性的课题,因而也引起了国内外摄影界极大关注。仅2006年上半年就有不少新的HDRI编辑处理软件问世,一些老牌图像编辑处理软件公司也多次进行升级更新。例如,波兰的Astrofoto公司开发的一款专门编辑处理HDRI的新软件easyHDR 从2006年2月3日问世的v1.00版到9月28日的v1.20版,半年时间连续升级和更新达21次之多。由此可见,市场对这类软件需求之旺盛和软件公司研发的积极程度。
三款最常用的HDRI编辑软件。
2003年2月MultimediaPhoto公司虽然发布了它第一个专门处理HDR图像的软件Photomatix,但直到2005年1月才发展到Photomatix Basic 1.0 ,可以将两张不同曝光量的图片合并成HDR图像。2006年6月18日发布了Photomatix Pro 2.2.4版。新版本不但可以将多幅不同曝光量的图片合成为一幅HDR图像,而且具有同时用6种方法进行自动化批处理的功能,对合成后的HDR图像进行转换的Tone Mapping(色调对映)命令功能强大,效果不错。其可贵之处在于它还同时提供有用于Photoshop CS2的插件滤镜版Tone Mapping Plug-In v1.0。目前该软件的最新版本是2006年9月24日发布的Photomatix Pro 2.3版以及CS2的插件滤镜版Tone Mapping Plug-In v1.1,其功能有了进一步的增强。从该公司的高动态范围软件网www.hdrsoft.com可以下载最新版本的英文试用版。
2004年9月Ulead(立友)公司发布的PhotoImpact 10.0版已经具有了合成HDRI的功能,2005年10月发布了该图像编辑处理软件PhotoImpact 11.0版。11版对该功能进行了强化。它所提供的HDR优化手段具有新的内容和特点,效果相当优秀。该软件新版的改进是加入了强大的智能曲线功能,可以对你使用的数字相机的响应曲线进行自动调整。使合成后的效果更加符合场景的真实动态范围。2006年5月2日Ulead公司第一次发布了英文11.0版的补丁程序,修补了若干程序缺陷,增强了对HDR图像的演示性能。其最新的版本为2006年9月25日发布的PhotoImpact 12.0版。该公司的官方网站http://www.ulead.com/pi/trial.htm 可以免费下载全功能的限期试用版。
2005年4月Adobe公司发布的Photoshop CS2第一次引入了Merge to HDR(合并到HDR)功能。由于Photoshop在图像编辑领域的霸主地位,这一功能被很快在国外图片摄影师和图片编辑中流行开来,并被认为是摄影界新世纪的曙光。这就进一步拉开了每通道32位HDR图像格式正式进入摄影图像处理应用时代的序幕。由于用Photoshop合并成的HDR图像是32位(/每通道)的,虽然Photoshop CS2为此也新增了一个HDR Conversion(HDR转换器)来编辑处理HDR图像,但并不是它的所有工具和滤镜对处理HDR图像都有效。从转换的效果看,虽然与前面两个软件相比还有一点不足,但完成后的图像影调细腻,再加工性很强。2007年3月发布的CS3进一步增强了这个功能。新版的Merge to HDR(合并到HDR)功能具有更强大的32位HDRI合成功能以及有很大改进的HDR Conversion(高动态范围图像转换器)。
HDRI的文件格式
HDRI(High-Dynamic Range Image)就是记录采用了HDR技术的图像数据文件。常用的HDRI文件有OpenEXR、Radiance RGBE、FloatTIFF三种格式。
OpenEXR文件格式是由工业光魔(Industrial Light & Magic)公司开发的一种HDR标准(文件扩展名为.exr)。常见的OpenEXR文件是FP16(16比特浮点,也被称为半浮点)数据图像文件,每个通道的数据类型是FP16,一共四个通道,每像素为64比特。也就是说打开这种文件时,需要把16比特浮点文件数据转换为FP32的HDR内存数据进行运算;保存为OpenEXR文件时,要将HDR的FP32内存数据转换为OpenEXR的16比特浮点字节文件数据进行保存。其动态范围从6.14×10-5到6.41×104,换算成D值是9.03。
Radiance RGBE格式是RGBE文件的正式名称,系Greg Ward [格雷格?沃德]于2001 年提出的一种新的影像格式,国内被翻译为(辉映RGBE)格式(文件扩展名为.hdr)。这种格式由RGBE 4个通道组成,其中E为指数通道。每个通道为8比特字节数据类型,4个通道一共是32比特位元。同理,打开Radiance RGBE文件,也要将8比特字节文件数据转换为FP32的HDR内存数据进行运算;保存为Radiance RGBE文件时,要将HDR的FP32内存数据转换为Radiance RGBE的8比特字节文件数据进行保存。其所包括的动态范围的大小大約是从10-38cd/m2到1038cd/m2,即D值可达76。如此巨大的动态范围完全可以将真实世界各种场景的细部色调层次包含到我们的图像中来。
FloatTiff文件格式(文件扩展名为.tif)。FloatTiff每个通道为FP32(32位浮点)类型,一共3个通道,每个像素为96比特位元。用FloatTiff文件存储HDR数据,是直接将HDR的FP32图像数据保存到FloatTIFF文件中,无需转换。其动态范围从10-20到1019,换算成D值是38。也是相当大的。
上述软件都可以将其生成的HDR图像另存为这三种图像格式中的任意一种,但由于各自的算法可能存在差异,有的软件在读取其它软件生成的HDRI文件时可能会遇到一些问题,不过好在总有软件可以解决问题。关于使用这几款软件生成和编辑处理HDR图像的相关技术内容,将在本篇的后续文章中加以介绍。
HDRI的发展前景
前面提到的HDRI格式是建立在目前计算机输入输出设备基础上的,一旦未来数字相机能够直接捕获景物的HDR光照信息并处理成HDR图像进行显示和输出,新一代计算机和显示器能够直接输入、显示和处理32位浮点格式图像数据,那时,数字摄影将进入全新的HDR图像时代而取代LDR图像时代,任何人无需高超的摄影技术都可能拍出完美(至少是技术上)的照片,因为,对于数码图像来说过曝或欠曝都将不再是大问题。小画幅胶片影像可能会成为一种怀旧模式摄影而存在下去。不过,目前,我们还是要用现有的设备,把我们的图像拍摄的更好,把数字影像用HDR图像技术处理的更好,把HDR图像推向图片市场,不失是一条走向未来的新路.


 楼主| 发表于 2011-10-24 20:07:06 | 显示全部楼层
顶上来

补充内容 (2011-11-1 18:56):
简单的来说,HDR 影像是一种获取以及处理一个场景下所有的可见光亮度范围的数码处理方法。一张 HDR 照片,可以保留太阳光一直到阴影暗部的所有的细节。所以,一个 HDR 影像就像是一个真实的场景一样,似乎在 HDR 中

补充内容 (2011-11-1 18:57):
一切的细节都将被保留。
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发表于 2011-10-24 22:54:22 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享~
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 楼主| 发表于 2011-10-24 23:37:33 | 显示全部楼层
飘小 发表于 2011-10-24 22:54
谢谢楼主分享~

现在 北京五棵松 那里 那些全部都在玩 HDR 在北京的光线 在差的相机都能拍出非常棒的效果。
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发表于 2011-10-25 07:03:57 | 显示全部楼层
此帖值得细心品味,谢谢分享
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 楼主| 发表于 2011-10-25 18:17:38 | 显示全部楼层
希望大家 把泸州拍的更美丽
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 楼主| 发表于 2011-10-28 20:45:43 | 显示全部楼层
HDR 会让大家看到更多 它可以拍摄出 人眼看不到的颜色。


补充内容 (2011-11-1 18:54):
在大光比环境下拍摄,普通相机因受到动态范围的限制,不能纪录极端亮或者暗的细节。经HDR程序处理的照片,即使在大光比情况拍摄下,无论高光、暗位都能够获得比普通照片更佳的层次。

最后一个是HDR图像 超过16位

 最后一个是HDR图像 超过16位
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发表于 2011-10-31 12:59:22 | 显示全部楼层
让大家增加了知识,谢谢楼主。
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 楼主| 发表于 2011-11-4 23:36:08 | 显示全部楼层
效果图
201009161234578574-2481965.jpg
3782633686_39a15522fd_z.jpg
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发表于 2011-11-5 13:02:31 | 显示全部楼层
这样的相片没有真实感,一看就觉得像电脑制作,不安逸
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发表于 2011-11-5 13:03:46 | 显示全部楼层
_MG_0132.JPG _MG_0132suo.jpg 这是去年拍的 当时后期试了下HDR插件  这个对比看起就比较直观了
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发表于 2011-11-15 02:36:26 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2012-12-14 21:57:56 | 显示全部楼层
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发表于 2012-12-15 21:07:34 | 显示全部楼层
好像很复杂。。
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 楼主| 发表于 2013-5-28 22:10:27 | 显示全部楼层
玄灵优儿 发表于 2012-12-15 21:07
好像很复杂。。

很简单的
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 楼主| 发表于 2014-4-2 23:14:19 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2016-5-3 22:58:34 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2018-6-14 21:12:50 | 显示全部楼层
几年就提过HDR   现在已经不陌生了吧
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 楼主| 发表于 2021-1-31 14:22:14 | 显示全部楼层
十年前的 帖子了
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