HDR的意思是高動態(tài)范圍光照,起初有點直觀的理解是:將光照渲染到R32G32B32的浮點紋理上,獲得全范圍的亮度,然后再通過調(diào)制,將其映射到256級的[0,1]之間。如果按照傳統(tǒng)的非HDR做法,亮度大于1的值將會clamp成1,因此1和1.5之間所顯示的亮度是相同的,缺少了對比度。HDR的做法,是通過浮點紋理保存任意范圍的亮度,然后映射到[0,1]之間,這樣可以保留對比度,使得場景更加自然。
如上所示,HDR技術(shù)的第一步,是把場景渲染到一張浮點紋理上,比如R32G32B32(使用16bit的更快),這張sceneHDR大小通常是512×512的。
接下來,為了效率,將sceneHDR縮放到128×128的浮點紋理smallScene中。需要提前說明的是,自渲染場景之后,接下來的渲染都是post-process了,也就是說,所有的縮放都是基于post-process完成的。
在渲染至128×128的紋理的時候,要使用較好的濾波器算法,最基本也要用scale3×3吧。
然后,要使用tone map算法,取得比較可信的場景平均亮度。關(guān)于tone map算法,其實就是經(jīng)歷一定的中間結(jié)果直至最終結(jié)果,而不是一下子就從source中獲取最終結(jié)果。
tone map算法是為了獲取亮度,因此使用格式R32F/R16F,建立一串的逐步縮小的紋理:32×32,8×8,2×2,1×1。首先從smallScene中獲取顏色值,然后根據(jù)某些公式轉(zhuǎn)化成灰度/亮度,渲染到32×32中,剩下的tone map,從上一級獲取顏色值,然后渲染到下一級中,直至1×1,這樣,就在1×1的tone map中得到了場景平均亮度。在這種down scale的情形下,一定要選擇較好的濾波器,而不是點取。
額外的,為了模擬人眼對亮度變化的適應(yīng)過程,到這個時候,可以根據(jù)當(dāng)前的適應(yīng)度和當(dāng)前場景平均亮度,計算新的適應(yīng)度。
獲取場景平均亮度,就是為了從場景中過濾出發(fā)光部分,也就是亮度大于平均亮度的部分。這里你可以直觀的做比較,也可以根據(jù)某些更有意義的算法,得出發(fā)光圖。算法主要是根據(jù)smallScene和1×1的tone map,渲染到brightMap中。
接下來的兩個步驟,具有很大的類同,區(qū)別只是濾波器/算法不同而已,就是分別以brightMap為source,將光亮處的星狀效果和模糊效果渲染到紋理starMap,bloomMap中。后3個紋理的格式,可以是整數(shù)格式,也可以是浮點格式,主要看光亮超范圍的情形了。
額外的,此處可以用更多的pass對starMap和bloomMap做再處理,以達(dá)到更好更柔和的效果。
最終的,finalPass來臨了,就是將512×512的sceneHDR+a*starMap+b*bloomMap渲染到屏幕上,看情況使用合適的濾波器。