Momentan benutze ich in meinem Spiel ein bildbasiertes Licht für die Umgebungsbeleuchtung. Ich probiere eine Himmelswürfelkarte aus, um diffuses und spiegelndes Licht zu erhalten. Momentan verwende ich eine HDR-Rendering-Pipeline - die Skybox verwendet 16 Bit Speicher. Ich zeichne auf ein 16-Bit-Rendertarget und verwende am Ende einen Tonemapping-Operator, um die Werte in den Bereich von 0,0 bis 1,0 zu skalieren, der in den Backbuffer gezeichnet werden soll.
Kürzlich habe ich festgestellt, dass der Großteil meiner Rendering-Pipeline durch das Entfernen des Bloom-Postprozessors praktisch sinnlos geworden ist. Mit den Werten für den höheren Dynamikbereich wird eigentlich nichts getan - sie werden nur im letzten Stadium der Nachbearbeitung auf niedrigere Dynamikbereichswerte herunter verarbeitet.
Würde ich zu Recht sagen, dass ich genauso gut eine Low Dynamic Range-Pipeline verwenden und meine Skyboxes in Photoshop manuell mit einer Tonmap versehen könnte? Dies würde die Pipeline viel einfacher machen. Gibt es einen anderen Grund als Bloom, warum ich HDR-Daten haben möchte?
Antworten:
Es gibt viele Stellen, an denen HDR einen Unterschied macht, außer dass Quelldaten bereitgestellt werden, auf denen ein Bloom-Filter basiert. Grundsätzlich wird jeder Ort, an dem Beleuchtungswerte skaliert oder addiert werden, anders aussehen und in HDR realistischer / physisch korrekter sein.
Einer der offensichtlichsten Orte, an denen es darauf ankommt, sind Umgebungsreflexionen . Wie Sie vielleicht wissen, haben die meisten nichtmetallischen Materialien bei normalem Einfall eine sehr geringe Spiegelreflexion - wie 2% bis 5%. Die Reflexion ist also nur 2% bis 5% so hell wie die reflektierende Umgebung. Wenn Sie keine HDR-Umgebung haben (einschließlich Himmel, Lichtquellen usw. mit realistischen Helligkeitsstufen), führt dies zu unnatürlich dunklen, verwaschen aussehenden Reflexionen. In einer HDR-Umgebung wirkt die Reflexion natürlich und behält den Kontrast trotz des insgesamt niedrigen Spiegelniveaus bei.
Hier ist ein Beispiel, das ich mit einer grauen Kugel mit einer 5% -Spezifikation und einer Umgebungskarte von einer der HDR-Lichtsonden von Paul Debevec gerendert habe . In diesem Bild gibt es keine Tonzuordnung oder -blüte.
Dieses Problem tritt bei jeder glänzenden Oberfläche auf. Autos, Glasfenster und Wasser sind häufige Fälle. Sie können dies ein wenig umgehen, indem Sie eine LDR-Cubemap skalieren oder auf andere Weise ändern. Der Vorteil einer HDR-Cubemap besteht jedoch darin, dass sie unabhängig von Material oder Beleuchtungsumgebung "einfach funktioniert".
Abgesehen von Reflexionen, ist HDR wichtig gerade für Licht Akkumulation zu richtig funktionieren. Wenn Sie eine Szene mit mehreren Lichtquellen haben, z. B. Umgebungslicht und Richtlicht, oder mit mehreren zusammenlaufenden Scheinwerfern usw., kann es Orte geben, an denen die Gesamtlichtmenge über 1,0 liegt, auch wenn keines der einzelnen Lichter eine Helligkeit über 1,0 aufweist . Es verbessert die Grafik, wenn Sie die Tonzuordnung verwenden, um die übermäßige Helligkeit gleichmäßig zu regieren, anstatt einfach auf 1,0 zu sättigen und etwas darüber zu beschneiden.
Hier ist ein Beispiel aus Uncharted 2 (dieses Bild befindet sich auf Folie 126 von John Hables GDC-Vortrag ). Wie Sie sehen können, zeigen die Bereiche auf der Wange und der Stirn des Charakters, in denen die Beleuchtung zu hell wird, einen unangenehmen Gelbstich (aufgrund der Sättigung der roten und grünen Kanäle vor dem Blau) sowie vollständigen Detailverlust in der gesättigte Region.
Ein weiterer Punkt, an dem HDR auftritt, sind Nachbearbeitungseffekte wie Bewegungsunschärfe und Schärfentiefe . Obwohl es teuer sein kann, führt das Ausführen Ihrer gesamten Postprozesskette in HDR zu wesentlich realistischeren Ergebnissen. Hier ist ein Beispiel dafür, was mit Bewegungsunschärfe passiert:
Wenn Sie eine Weichzeichnung vornehmen, bleiben helle Bereiche eines HDR-Bildes hell und hart, während sie in einem LDR-Bild weicher und dunkler werden. Wie oben gezeigt, ist die HDR-Nachbearbeitung eine bessere Simulation dessen, was in einer realen Kamera passieren würde, sodass sie "filmischer" aussieht.
HDR-Beleuchtung und -Rendering bieten also viel mehr als nur Blüte.
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