Blender бесплатный 3d


HDRI
Опубликовано: 3dRend , Включено: 13/1/2009

HDRI.

Как же обойти возникшие проблемы? Определим сразу, что с техникой мы
ничего не сделаем. Да, рано или поздно возможно найдутся
технологические методы решения, но не на сегодняшний день. Смотрите
сами: что мы можем сделать? Увеличиваем нижний диапазон и погружаемся в
абсолютную тьму, увеличиваем верхний – получаем такую
яркость, что мы не сможем на неё даже смотреть.

Теперь мы подходим к сути. Не можем отказаться от мониторов, тогда
откажемся от существующей технологии! Зачем нам эти фиктивные числа
RGB, если технология HDRI предлагает нам совершено реальные физические
величины. В них мы укажем цвет, интенсивность, вообще всё, что может
касаться такого понятия как изображение. Всё переворачиваем: теперь нам
8 бит никак не хватит, числа у нас вещественные, то есть, у нас нет
ограничений по целым числам, мы разом сняли все ограничения по
диапазону, по градациям, да и охвату цветов. Понятие дискретность
больше нам не грозит.

Ранее технология RGB предполагала, что описание и отображение описания
два тесно связанных процесса, зависимых друг от друга, технология HRDI
навсегда разделила эти понятия. High Dynamic Range Image аппаратно
независима. И здесь мы говорим о самых больших планах на будущее.
Безусловно, что ряд всех перечисленных положительных качеств возносит
технологии на новый уровень, если говорит о сроках, то это и 20, 40,
100 лет и более. Нынешний стандарт описания сменится на описание
принципа HRDI, и можно говорит с определённой долей уверенности, что
какие бы технологические усовершенствования не готовили нам потомки,
они всё равно будут использовать данную технологию описания.
Изобразительное искусство, перенесённое в цифровые копии, будет
передавать всю свою изначальную информацию, благодаря простоте HRD. Это
открывает широкие возможности архивации для того же изобразительного
искусства. Перенос описания изображений с одного устройства на другое
теперь будет выполняться с минимум потерь, или вовсе исключать их.
Нанесение эффектов при использовании данной технологии будет давать
качественный конечный результат, который был запланирован изначально.
Но обо всем этом мы расскажем позже, а здесь лишь приведём примеры
таких эффектов:


Здесь представлены примеры увеличения и снижения яркости оригинала
(верхняя картинка). В правом столбике представлено HDRI (после
обработки RGB в tone mapping), а в левом обычное RGB изображение.


Слева-направо: RGB с эффектом motion blur, изображение с подобным
эффектом в HDRI, и размытие вызванное смещением фотоаппарата. На
примере отчётливо ясно, что технология HDRI максимально приближена к
реальности.

В настоящее время получать преобразования изображений без потерь
невозможно. Существует такое понятие, как tone mapping, то есть сам
процесс преобразования. Введён он для вполне конкретной цели
– уменьшения подобных потерь в процессе. Чтобы вывести
изображение HDR на устройство отображения, к примеру CMYK - для печати,
или же обычных RGB мониторов, необходимо подстроить цветовой охват и
диапазон HDRI под динамический диапазон и охват самого устройства. Так
как модель человеческого зрения изучена далеко не полностью, то и в
tone mapping не удаётся максимально снизить ущерб. Но мы уже видели на
изображениях выше, что работа в этом направлении ведётся очень активно
и результаты достигли высокого качества. Но давайте на деле рассмотрим
оператора, который совместно работает с программой HDRShop:

1. Portable Floatmap (.pfm)

На пиксели отображения даётся 12 байт, то есть по 4 байта на каждый их
трёх каналов R, G и В. Если раскладывать 96 бит (12 байт), то 23 из них
отводятся для мантиссы, показатель экспоненты требует 8 бит и 1 бит
приходится под знак. Остальные 76 и составляют динамический диапазон
формата .pfm. Однако стоит заметить, что размеры подобного файла в 4
раза больше, в сравнении со стандартом, а алгоритмы для сжатия ни к
чему не приводят.

2. Pixar Log Format

Формат использует log-кодирование для значений RGB. Описание
производится 33-мя пикселями. Динамический диапазон покрывается в 3.5
порядка, что для HDRI никак недостаточно, однако данный формат был
разработан Pixar для кинопродукции, а для киноплёнки такого покрытия
кодировки достаточно.

3. Radiance RGBE (.pic, .hdr)

Смысл этого формата в том, чтобы из трёх данных нам основных цветов
выделить общую экспоненту. 32 байта потребуется на описание каждого
пикселя изображения и по 1 байту на описание экспоненты и мантиссы для
каждого из цветов. HDRI файл по размеру сопоставим с CMYK, то есть
примерно на треть больше обычного изображения RGB. Алгоритм кодирования
будет иметь вид:



(R,G,B)=(r*2^n,g*2^n,b*2^n)=(r,g,b,n);

n = n + 128



Числа, описывающие основные цвета (r,g,b) в реально-существующих
значениях представляются в виде 2^n (где n – некоторый
множитель, который должен в обязательном порядке попадать в предел
0,5-1). В процессе кодировки показатель степени кодируется в байт
экспоненты, а множители записываются в байты мантисс цветов с помощью
кодировки двоичного представления. Так как место для представления
знака отсутствует, для кодирования экспоненты с отрицательными
степенями ввели число 128. Таким образом, все степени от 128 до 256
будут положительными, от 1 до 128, соответственно, отрицательными.
Например:



(0.3, 0.02, 0.1) = (0.6, 0.04, 0.2)*2^-1 = (153, 10, 51, 127)



Итого, динамический диапазон в формате Radiance составляет от 10^-38 до
10^38 (76 порядков), что является его плюсом. Также положительными
сторонами является и возможность сжатия данного формата, а также ошибка
представления лишь в 1%. Однако минус формата имеется в мантиссе.
Во-первых, её нормализация приводит к обнулению основных цветов,
во-вторых, сама мантисса представлена всего тремя значащими цифрами.

4. LogLuv TIFF (.tif)

Формат представляет собой расширенную библиотеку TIFF, и является
новым, прогрессирующим и подающим большие надежды на будущее. Формат
основан на модели CIE XYZ (модель восприятия цвета человеком), а на 1
пиксель приходится 32 бита. Для описания хроматической составляющей
формат использует улучшенный CIE XYZ, который составляется в виде
координат цветового пространства. Также формат использует 16 бит на
кодирование интенсивности цвета. Охват цветов составляет весь видимый
человеком спектр, а динамический диапазон составляет 38 порядков.
Погрешность представления здесь до 0,27%.

Более старая версия кодировки включает в себя всего 5 порядков и более
сложный алгоритм, ведь за свободное пространство необходимо платить. Из
24 бит кодировки по 7 бит приходится на хроматические координаты и 10
на интенсивность.

5. OpenEXR

Для интенсивности цвета и хроматической составляющей используется
логарифмическое кодирование. Существует в 16 битном и 32-х битном
вариантах. 16-и битный вариант интересен тем, что использует формат
half для предоставления значения цветов, созданном для языка CgFX.
Формат разработан компанией Nvidia и поддерживает аппаратно все
видеокарты FX серии, что позволяет использовать в свою очередь HDRI в
аппаратных шейдерах. Динамический диапазон составляет от 6.14*10^-5 до
6.41*10^4 (или 9 порядков величины). Десять бит отводиться мантиссам
хроматических координат цвета (u,v), итого по 5 бит на координату. Ещё
пять бит отводиться для показателя экспоненты и 1 бит под знак этого
показателя. Формат разработан Industrial Light and Magic.





Статья из Blender - 3d модели, рендеры, уроки и текстуры
http://blender-3d.ru

URL для этой статьи:
http://blender-3d.ru/modules/sections/index.php?op=viewarticle&artid=6