Різне

Що таке HDRI?

21.04.2020

663

У цій статті будуть описані основні поняття і необхідне спорядження для створення своєї HDRI.

Друга частина буде переведена на днях і буде описувати покрокову інструкцію створення HDRI.

Поняття HDRI

Спочатку трохи теорії. HDRI — це панорамна фотографія, яка охоплює всі кути зору з однієї точки і містить велику кількість даних (як правило, 32 біта в пікселі на канал), який може бути використаний для освітлення сцени CG.

Проста 3D-сцена, яка була висвітлена з використанням тільки HDRI:

Найпростіший спосіб освітити сцену в CG, це використання HDRI. Створення високоякісної HDRI з нуля є досить складною задачею, яка вимагає дуже специфічне обладнання і прискіпливого ставлення до процесу. Одна помилка і вам доведеться починати все спочатку. Наприклад, використання неправильного фокусної відстані або вибір повільній швидкості затвора.

«HDRI» означає High Dynamic Range Image. «Динамічний діапазон» — це кількість інформації про яскравості в зображенні; цієї інформації набагато більше, ніж здатний побачити людське око. Більшість фотографій і зображень я називаю «LDR зображення або зображення з низьким динамічним діапазоном. Вони зберігають 8 біт даних для кожного з червоного, зеленого і синього каналів для кожного пікселя. Прикладом LDR зображення JPG файл. Проблема з LDR зображеннями в тому, що вони обмежені відносно невеликим діапазоном значень яскравості від 0 до 255, якого недостатньо для освітлення в 3D. Тому і потрібно вибирати формат HDR.

Щоб проілюструвати різницю між JPG файл HDR, все, що нам потрібно зробити, це грати з яскравістю:

Як ви можете бачити, JPG зліва не має абсолютно ніяких деталей в яскравих областях, весь прямокутник один суцільний колір. Це пояснюється тим, що максимальна яскравість пікселя зображення JPG — 255. В HDRI максимальна яскравість практично нескінченна, що імітує люмінесцентні лампи, тому вони залишаються видимими, навіть у разі затемнення зображення.
Файл HDR зберігає яскравість лампочки правильно. Він знає, що світло лампи набагато яскравіше, ніж прямокутна область навколо неї, а у версії JPG тільки один суцільний колір. Це означає, що коли ви використовуєте зображення, щоб висвітлювати 3D-сцени, лампочка буде випромінювати більше світла.

Ось проста сцена, освітлена з допомогою JPG і HDRI:

Як ви можете бачити, JPG дає плоске і нереалістичне освітлення. HDRI ж дає хороші різкі тіні і багато соковитого контрасту, як і від яскравих люмінесцентних ламп.

Різниця ще більш очевидною, коли ми використовуємо приклад, який має ще більш яскравий джерело світла, як сонце:

Ви можете побачити в хромовом кулі на заднику, що JPG і HDRI здаються ідентичними, але освітлення, яке вони створюють абсолютно інше з-за того, що HDR файл зберігає правильну яскравість сонця і JPG обмежується діапазоном до 255, який занадто низький, щоб дати достатньо освітлення.

Також потрібно розвінчати міф з розумінням HDR-фотографії.

«HDR» фото, а не HDRI-карта

HDR — це тип зображення, які найкраще описувати як тональне зображення. Ідея полягає в тому, щоб зробити кілька знімків з різною експозицією, і скласти їх разом так, щоб всі частини зображення правильно виставлені в плані яскравості (не занадто яскравий або занадто темний). Наприклад, небо, як правило, набагато яскравіше, ніж інша частина зображення; тому програма тонування вибере більш темну експозицію використовувати для неба і більш яскраву експозицію для іншої частини сцени, щоб збалансувати його. Кінцевий результат являє собою 8-бітне зображення, де можна побачити безліч деталей, які можуть бути втрачені в звичайній фотографії.

Процес дуже схожий на те, як ви зробили б HDRI — ви робите купу знімків з різною експозицією і склеює їх разом в одне зображення пізніше. Різниця полягає в тому, що з тональним зображенням мета полягає в тому, щоб зробити звичайний JPG, який виглядає більш детально, в той час як з HDRI — це 32-бітне зображення, яке зберігає багато даних про яскравість зображення (отже дає реалістичний світ в 3D сцені).

Істинний HDRI буде в такому форматі, який може містити безліч даних (HDR / EXR / TIFF). Він буде виглядати так само, як будь-яке інше зображення, поки ви не налаштуєте експозицію і виявите, що він таємно зберігає набагато більш яскраві кольори, ви не могли бачити раніше.