Что такое расширенный динамический диапазон?

Расширенный динамический диапазон — это способ распознавания различных уровней интенсивности света. В обычных обстоятельствах визуализации, когда средний уровень освещенности по всей сцене примерно одинаков, восьмиразрядной точности представления цвета достаточно для отображения различных цветов и интенсивности света. Однако в реальной жизни существует много ситуаций, когда уровни освещения отдельных частей сцены значительно различаются, приводя к тому, что точности становится недостаточно для представления всех явлений, возникающих из-за различия в интенсивности.

Общий процесс, используемый в HDR-визуализации прост и включает использование цели визуализации, с чем мы уже сталкивались в предыдущих главах. Все это показано на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Диаграмма общего процесса, используемого для визуализации эффектов расширенного динамического диапазона

Засветка

Возможно, самый общий эффект, возникающий из-за интенсивности света, это засветка. Яркий источник света вызывает эффект засветки, распространяющийся на края объектов, находящиеся между источником света и приемником.

Эффект вызывается тем, как работает человеческий глаз и фотографическое оборудование; излишняя световая энергия влияет не только на отдельную точку приемника, но и на ее соседей. Фактически, излишняя световая энергия растекается по окружению, создавая эффект сияния, часто называемый ослеплением (glare) или засветкой (blooming).

В прошлом этот эффект воспроизводился путем размещения поверх источника света щитов с хитрым использованием альфа-смешивания. Этот подход прост и эффективен, но страдает от одного существенного недостатка. Он не может учитывать различие интенсивности, когда источник света частично заслонен. Позже в этой главе я покажу вам, как этот эффект может быть выполнен с использованием фильтров размытия и целей визуализации с правильным учетом расширенного динамического диапазона.

Следует упомянуть и еще один побочный эффект, происходящий из-за чрезмерной засветки приемника. Поскольку источник яркого света перенасыщает приемник, то в течение некоторого времени после исчезновения этого источника света все предметы кажутся более темными, чем обычно. Это явление происходит, когда вы некоторое время видите белые пятна после яркой вспышки света. В данной главе этот эффект не будет реализован, но он аналогичен установке основанного на интенсивности фильтра размытия движущихся объектов, где текущее изображение влияет на последующие, пока возбуждение спадает.

Полосы

Возможно, едя в автомобиле вы замечали, что иногда вокруг уличных огней и фар встречных машин возникают звездообразные лучи. Обычно это явление происходит из-за внутренних отражений и преломлений, вызванных микроскопическими царапинами на поверхности линзы камеры. То же самое происходит и при взгляде через ветровое стекло автомобиля, поскольку оно не является идеально отполированным.

Позднее в этой главе я покажу вам, как можно воссоздать этот эффект, используя специально разработанный фильтр размытия. Этот фильтр размывает яркие части изображения по диагонали, а не стандартным способом, как обычный фильтр.

Светорассеяние в объективе

Светорассеяние в объективе или призраки (ghosts) — это эффект, обычно наблюдаемый, когда вы снимаете яркий источник света, такой как солнце. Это один из первых HDR-эффектов, использованных в видеоиграх. Явление происходит из-за того, что лучи источника света отражаются между линзами объектива, создавая призрачные изображения источника света.

Видеоигры воспроизводят этот эффект, создавая фальшивые щиты, размещаемые в зависимости от того, где находится источник света. В этой главе вы узнаете, как в общем воспроизвести это явление с соответствующими фильтрами.