一、LDR和HDR的基本概念

1.HDR 、LDR、动态范围

● Dynamic Range（动态范围）=最高亮度/最低亮度
● HDR= High Dynamic Range
● LDR = Low Dynamic Range
● ToneMapping：将超高的动态范围（HDR）转换到我们日常显示的屏幕上的低动态范围（LDR）的过程
● 一些小芝士：
○ 因为不同的厂家生产的屏幕亮度（物理）实际上是不统一的，那么我们在说LDR时，它是一个0到1范围的值，对应到不同的屏幕上就是匹配当前屏幕的最低亮度（0）和最高亮度（1）
○ 自然界中的亮度差异是非常大的。例如，蜡烛的光强度大约为15，而太阳光的强度大约为10w。这中间的差异是非常大的，有着超级高的动态范围。
○ 我们日常使用的屏幕，其最高亮度是经过一系列经验积累的，所以使用、用起来不会对眼睛有伤害；但自然界中的，比如我们直视太阳时，实际上是会对眼睛产生伤害的。

2.LDR和HDR

LDR
● 8位精度
○ 对于8位精度的补充：8位 = 28= 256（0~255）
● 单通道0-1
● 常用LDR图片存储的格式有jpg/png等
● 常用DCC工具中的拾色器、一般的图片、电脑屏幕都是LDR
○ 例如拾色器中0-255（256）

HDR
● 远高于8位精度
● 单通道可以超过1
● 常用HDR图片存储的格式有hdr/tif/exr/raw等（其中很多是相机常用格式）
● HDRI、真实世界

补充：相机是如何将HDR映射到LDR的
● 首先将曝光值进行计算，映射到相机可以感应的范围
○ 受光圈、快门、传感器的灵敏度等影响
● 然后把这个值输入为线性的值，存储到图片中（一般为raw格式）
● 之后会经过一个变化（LUT），通过白平衡、色彩校正、色调映射、伽马校正这个过程，最后的结果烘焙成LUT（pbr中LUT的图，就是这个过程的结果）
● 每个相机厂商的LUT格式不太一样。

3.为什么需要HDR

● LDR只能将现实中的颜色压缩再呈现出来
○ HDR可以由更好的色彩，更高的动态范围和更丰富的细节。
○ 可以有效防止画面过曝，超过1的亮度值的色彩也能很好地表现，像素光亮度变得很正常，视觉传达更真实
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HDR才有超过1的数值，才会有光晕（bloom）效果，高质量的bloom效果能体现出画面的渲染品质

4.一些可以直接下载HDR图的网址

● http://www.hdrlabs.com/sibl/archive.html
● https://www.openfootage.net/hdri-panorama/

二、Unity中的HDR

v 1.Camera中的HDR设置

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● 开启的话，会将场景渲染为HDR图像缓冲区
● 下一步进行屏幕后处理：Bloom和ToneMapping
● 在ToneMapping过程中，会把HDR转换为LDR
● LDR的图像会发送给显示器

2.Lightmap的HDR设置

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● 选择High Quality将启用HDR光照贴图的支持，选择Normal Quality将切换为使用RGBM编码
● RGBM编码：将颜色存储在RGB通道中，将乘数（M）存储在Alpha通道中

3.拾色器的HDR设置

● 如果将Property的颜色参数的前边加上[HDR]就会将其标识为HDR
● 颜色设置为HDR，那么拾色器中就会出现一个Intensity的滑条用来调整强度
● 滑条每增加1，提供的光强度增加一倍。
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4.HDR的优点、缺点

● 优点
○ 画面中亮度超过1的部分不会被截掉，增加了亮部的细节，减少了曝光
○ 减少画面暗部的色阶感
○ 更好的支持bloom效果
● 缺点
○ 渲染速度慢，需要更多显存
○ 不支持硬件抗锯齿
○ 部分低端手机不支持

三、HDR与Bloom

1.Bloom的实现过程
● Bloom用来表现光晕的效果
● Bloom实现过程
○ 渲染出原图
○ 计算超过某个阈值的高光像素
○ 对高光的像素进行高斯模糊
○ 然后叠加光晕、成图
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● 在Unity中的Bloom过程
○ 后边的课程会详细介绍
○ 在第一步down sample处计算高光的像素，然后不停的做down sample并存在rt里，到达一定次数后（由参数控制），再一步步up scale回去，在这个过程中会将之前的rt加入，一步步up sample回到原来。
○ 这里说了降采样和上采样等概念，后续bloom课程中有涉及，这里直接贴点参考链接：
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四、HDR与ToneMapping

1.ToneMapping概念
● 前边的回顾：LDR范围为0到1，HDR可以超过1,；
● ToneMapping的概念：
○ 想要在显示器上表现更高动态范围的颜色，就要把HDR转换为LDR（这个过程就是ToneMapping），这种映射关系就是色调映射。
● 下边例子是一个线性的亮度映射
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● 但这并不符合我们对真实世界的理解，因此，基本上所有的映射最后都是通过一个s曲线来实现。

2.ACES曲线

● Academy Color Encording System学院颜色编码系统
● 是最流行、最被广泛使用的ToneMapping映射曲线
● 效果：对比度提高，能很好的保留暗部和亮部的细节
● 之后在这个基础上再进行调色
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3.其他类型的ToneMapping曲线

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4.LUT（Lookup Table）

● 简单的理解：就是滤镜，通过LUT，你可以将一组RGB值输出为另一组RGB值，从而改变画面的曝光与色彩
● 和ToneMapping不同，LUT是在LDR之间做变化。而ToneMapping是对HDR做变换的。
● 调整RGB三通道的LUT被称为3D LUT
○ 格式有如下几种
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可以UE4的后处理滤镜部分中也有LUT相应的位置