HDR图在三维动画应用中的研究

一、HDR的概述 
  (一)HDR的界说 
  高静态规模图象(High-Dynamic Range,简称HDR),与普通的图象相比较,它能够

呐喊供应更多的静态规模与图象细节,不合1的暴光
的…

   一、HDR的概述 

  (一)HDR的界说 

  高静态规模图象(High-Dynamic Range,简称HDR),与普通的图象相比较,它能够

呐喊供应更多的静态规模与图象细节,不合1的暴光
的LDR(Low-Dynamic Range)图象,哄骗不合1的暴光
对应的LDR图来分解所需的HDR图。 

  如上所述HDR称为高静态规模,什么是高静态规模,如事实具有的亮度差,最亮的物体亮度和最暗的物体亮度比为十的八次方,而人类的眼睛所能看到的规模是十的五次方摆布,然而一般的显现器,照像机能默示的惟独256种不合1的亮度。咱们能够

呐喊用不合1的暴光
度多拍几张照片甚至几十张,暴光
这些照片依次增大,跟着暴光
的增大,照片会变亮,换一个角度说,照片的细节将由深变浅。 

  按照上述的原则,若是相机拍了很多照片分解,对照图片后果的巨细一般是四的十五次方。如许问题就涌现了,或者更高数量级的亮度只能具有电脑里,而一般的显现器只能默示个亮度数量级,用256个数字来模仿二的十六次方所能默示的信息,这种模仿的体式格局等于HDR技巧核心内容之一,学名叫Tone-Mapping。用色调映射紧缩
后,分解的HDR图象就能很好地显现,能够

呐喊供应一个令人影像深刻的图片。 

  (二)HDR与LDR的区别 

  咱们所说的低静态规模图象(LDR),它所指的是标值为整数类型存储图片。而HDR指的是以浮点值型存储图片。整数和浮点是计算机编程里所说的概念,也等于数学中的整数和小数。这些超出了显现器显现规模外的数据因为不能被咱们肉眼看到。那这些数据咱们能拿来干什么呢?HDR图象将主用于摄影和三维动画两,主的一点是它的静态规模足够大。当咱们用相机去拍摄的时分,若是你间接拍摄天空,那末
太阳和太阳附近,因为亮度太大,得到的亮度信息就会不够完满,也等于暴光
适度了。若是你使用HDR技巧拍摄天空中的太阳,虽然直观后果也白一块,然而在软件局部,咱们能够

呐喊经由进程调解暴光
,以是隐藏在纯红色的片内的亮度信息逐渐显露。如前所述,HDR图象能够

呐喊是一个非常宽泛的信息存储,有很多在你的屏幕上的信息不能被间接观察到,只能经由进程调解暴光
观察。 

  虽然人的肉眼无法间接看到这些被隐藏的图片信息,但这些信息是实在具有的。虽然肉眼无法间接看到然而在前期软件中经由进程调解暴光
值是能够

呐喊观察到的,特别是暗部和亮部的信息,在制造三维动画时咱们就能够

呐喊哄骗这些信息来照亮场景。 

  二、三维动画制造中HDR图的应用 

  (二)HDR贴图的制造 

  用普通的相机拍摄原始照片材料,为了最尽可能保存
丰盛细节的场景,制造HDR花式图片需拍摄4到8张一样的场景,每张图片用不合1的暴光
度举行拍摄,最后将所有照片在前期软件中举行分解。至于调解暴光
的体式格局,若是手动调解光圈那末
景深将会产生
转变,若是改变ISO、又会产生
很大的噪点。以是应挑选改变快门速度调解暴光
。改变快门速度有两种体式格局。第一能够

呐喊转换到快门优先模式,使用主动包抄暴光
,二是进入手动模式,你不需进入菜单配置如许能够

呐喊更快、更正确,拍摄4张至8张。使用手动对焦的体式格局,以防止焦点产生
转变。将ISO值调到最低,再将光圈数值调到最大。最好将相机放在三脚架上有用遥控拍摄如许能够

呐喊保证场景齐全的相反。花式用RAW以便保存
照片细节方便前期。 

  (二)关于创立HDR贴图照明环境 

  HDR贴图照明环境的树立打开Maya,模型,在衬着配置切换到mental ray衬着。打开衬着配置点击image based lighting,在图象文件夹中创立全球环境为HDR全景图导入需的场景照明环境HDR图片。 

  三、HDR技巧使用进程中面临的问题 

  (一)GI通道噪点的产生
与缘由 

  HDR图不能够

呐喊间接对三维动画场景举行照明,需按照GI驾御来照亮场景。大局部的时分,因为HDR图象内容十分丰盛,会使得GI通道产生
很大的噪点,一般情况下能够

呐喊经由进程提高精度的体式格局减少噪点的产生
,然而如许一来就会很大的添加衬着光阴。 

  GI决策模型中每一个点上的灯光颜色和亮度,将首先从相机的像素发出的光泽,当光泽击中像素会以半球形状爆开向外散射,这些光泽射到场景里面找到环境亮度和颜色信息结束后会将所有的光泽信息收集,除以向外散射的光泽,会得出一个均匀的数值。这个均匀值等于这个像素的GI信息。 

  对对照度稍大的HDR图肯定有一些地方突出,比如说太阳。太阳在图片中的比例很小,但却非分特别明亮。当有射线射到太阳时,会添加均匀亮度的数量。当采样不高时,会出如今采样光泽局部射空。一条射线都不射向太阳,如许一来这个像素点的亮度就会比较小。 

  因为采样是随机的机制,有时分即使采样值不高也会有射线射到太阳。这时分候候这个像素点所得到的亮度均匀值就会比较亮。当GI采样低时这个每一个像素点所射出的射线就少,那末
射中太阳的概率就会变低,但也有射中太阳的可能性。因而你衬着出的GI通道就会产生
噪点。 

  (二)GI通道噪点的解决方案 

  从它的缘由,在一些地方的场景反差极大,区域小,这就很难射中。首先咱们把HDR图举行恍惚处理,减少图象区域与区域之间的差距,如许图片的亮度信息就更加均匀高亮地方的面积也会变大,射线就更容易击中。以是,当你能坚持GI精度不高,仍然能够

呐喊得到一个很好的GI通道。因为GI影响的是漫反射后果,漫反射又对光泽的细节信息不怎么敏感。只咱们有一个太阳在同一方向,亮度坚持稳定,那末
漫反射的后果就基本稳定。 

  因为HDR图举行过恍惚处理,在场景中有反射物体的时分,衬着的图片中反射也会变得恍惚。当需HDR图片作为场景的背景时背景也会变成恍惚的。这时分候就需打开衬着器自身的配置了。将背景反射和折射设为清晰的HDR图和
将GI通道使用恍惚的HDR图。 

  能够

呐喊看出消除噪点,需很高的精度恍惚反射。但衬着光阴会迅速上升。有不类似的只是一种微妙的体式格局一箭双雕?当然有,精度为32时有噪点主集中在白光的地方,实际上红色的地方反射的是太阳。这时分候最大的困难
是太阳光问题。这里,有一个很奇妙
的体式格局,既然产生
噪点的是太阳,那末
咱们在图片上间接把太阳给抹掉。如许看起来似乎不灯光后果。然而咱们能够

呐喊在图片上相反的地位,放置一个平行光,或太阳节点,模仿太阳,只晓得地位,电脑能主动计算恍惚后果非常完美。 

  四、HDR技巧在制造三维动画中的上风 

  (一)HDR对GI和漫反射的影响 

  在三维动画制造中为何
会挑选用HDR图来对场景举行照明,而不是用传统的JPG图?咱们将一个HDR图象,在PS中保存
一个JPG版本,原来的HDR图象和JPG版本分别使用举行照明对照差距。能够

呐喊看出JPG图象的光照衬着后果比较平平,缺少细节,齐全不保存
原图象颜色信息。对照后HDR照明后果好很多,在三维场景中惟独一张HDR图照明也涌现了阴影,颜色保存
的也非常丰盛。 

  (二)使用HDR技巧出图的上风 

  使用HDR图照明三维动画场景明显优于LDR图片。一样的,在衬着图片时也能够

呐喊挑选将图片花式输出为HDR图片花式。保存
为HDR花式的图片会更实在的保存
原始的数据不会有丢失,更有益
前期的调解。而Jpg的图片会丢失图片很多细节。