高动态光照渲染

在计算机图形学中，高动态光照渲染 (HDRR) 描述图像合成（“渲染”），考虑到自然界中发生的亮度的大波动。 与传统的每个颜色通道 256 个亮度级别相比，HDRR 在内部以足够的精度表示颜色以涵盖非常广泛的亮度级别。 这允许显示强烈的对比度，而不会过度丢失细节和应用模拟镜头光晕等效果。

HDRR 领域的一项特殊技术是基于图像的照明，其中计算机图形场景被 HDR 图像包围和照亮。 这给人的印象是，人工建模的对象被插入到自然环境中。

通过硬件支持的 HDRR 实时渲染，显卡在内部处理颜色信息，覆盖较大的亮度范围，并将舍入误差保持在最低水平。 为此，必须表示具有更多存储空间的颜色。 如果精度太低，颜色过渡可能会变得非常粗糙，从而导致可见的人工制品（颜色渐变）。

HDRR 过程的结果是一个 HDR 图像，其动态范围必须使用色调映射来降低才能显示。 因为色调映射试图保留图像细节，所以可以表示具有高亮度对比度的场景，而不会出现非常明亮或非常黑暗的区域，这些区域会受到狭窄的亮度范围限制并呈现为纯黑色或纯白色。 一个展示 HDRR 优势的场景示例是通往阳光充足的室外区域的黑暗洞穴。 色调映射运算符适应这些不同的亮度级别，以便将场景的xxx亮度值最佳地转移到屏幕的低动态范围。

使用基于图像的光照 (IBL)，场景由完全包围场景的 HDR 环境贴图（也称为光照探测器）照亮。 这是作为 HDR 图像的全向环境图像。 可以通过使用带有旋转镜头或鱼眼镜头的特殊相机直接记录来创建 HDR 环境地图。 或者，可以拍摄反映环境的球或拼接几张单独的照片。 然后可以选择将图像转换为包围场景的立方体或球体。

IBL需要解决的问题之一是优先对环境贴图的明亮区域进行采样，以实现蒙特卡洛光线追踪中的重要性采样。 理想情况下，扫描位置的分布方式使它们彼此相距很远，但仍不会显示有序模式（蓝噪声）。 非常明亮、集中的区域（例如太阳）不仅在记录时需要特殊技术，而且还要从环境地图中移除并明确建模，否则会有非常强的噪声（单个明亮像素）。

IBL 的一个重要应用是在电影效果中，呈现人造物体和生物，就好像它们在拍摄照片时确实存在一样。