Iluminación HDR (Direct3D 9)

La iluminación en el mundo real contiene un rango dinámico muy alto (HDR) de valores de luminancia. El mundo real tiene aproximadamente 10 órdenes de rango dinámico (DR) para los valores de luminancia distribuidos en el espectro de oscuridad hasta el brillo. Por otro lado, una pantalla de ordenador tiene una gama de pantalla muy limitada (o rango de valores de luminancia): aproximadamente dos órdenes de rango dinámico. El desafío de producir imágenes representadas hdr es asignar los valores HDR del mundo real a la gama limitada de una pantalla de ordenador.

La asignación de tono es la técnica que usa DirectX para asignar información HDR en un intervalo más limitado. La asignación de tono aplicada a la representación de CGI puede mejorar drásticamente la cantidad de detalles de iluminación representados, lo que permite ver detalles en las áreas más oscuras y proporcionar contraste en las áreas que son tan brillantes, que aparecen quemadas. Las escenas resultantes se representan con detalles de iluminación mucho más visibles.

Ejemplo de HDRLighting es un ejemplo de SDK que muestra la iluminación HDR.

Asignación de tono

La asignación de tono generalmente simula fenómenos ópticos que no pueden deberse a la recuperación ante desastres del monitor. Algunos ejemplos de esto son destellos o floración (que son principalmente propiedades de lentes), el cambio azul que ocurre en el ojo humano en condiciones de poca luz, y otras adaptaciones que son resultado de la bioquímica del ojo. Si la recuperación ante desastres de la pantalla fuera lo suficientemente grande, la asignación de tono no sería la necesaria, excepto para proporcionar efectos artísticos o algunas de las propiedades de una lente de cámara o un dispositivo de carga acoplado (CCD).

La asignación de tono divide el intervalo de valores de luminancia en una escena en un conjunto de zonas. Cada zona abarca un intervalo de valores de luminancia.

HDR usa los siguientes términos:

• Zona: intervalo de valores de luminancia
• Gris medio: región de brillo medio de la escena
• Rango dinámico: relación de la luminancia de la escena más alta con la luminancia de escena más baja
• Clave: medición subjetiva de la iluminación de la escena: esto varía de claro a moderado a oscuro

Para calcular la luminancia a partir de valores RGB, use esto:

L = 0.27R + 0.67G + 0.06B;

La luminancia promedio de registro es una aproximación útil para la clave de una escena. Una ecuación general tiene este aspecto:

L_w = exp[ 1 / N( sum[ log( delta + L_w( x, y ) ]

Where:

• L_w - luminancia promedio de registro
• N: número de píxeles de la imagen
• delta: un pequeño factor para evitar problemas con píxeles negros
• L_w( x, y ) - la luminancia del espacio mundial para píxel ( x, y )

Para asignar esto a un valor gris medio, este es un operador de escalado de luminancia:

L( x, y ) = a * L_w( x, y ) / L_w

Where:

• L( x, y ) - luminancia escalada para píxel ( x, y )
• a: valor de clave de imagen después de aplicar el escalado

Y por último, este es un operador de asignación de tono simple para comprimir las luminarias altas:

L_d( x, y ) = L( x, y ) / ( 1 + L( x, y ) )

Where:

• L_d( x, y ) - luminancia comprimida y escalada para píxel ( x, y )
• a: valor de clave de imagen después de aplicar el escalado

Este operador escala las luminarias altas en 1/L y las luminarias bajas en 1. Para obtener más información, consulte el siguiente documento.

Reinhard, Erik, Mike Stark, Peter Shirley y James Ferwerda. "Reproducción de tono fotográfico para imágenes digitales". Transacciones ACM sobre gráficos (TOG), Actas de la 29ª Conferencia Anual sobre Gráficos informáticos y Técnicas interactivas (SIGGRAPH), pp. 267-276. Nueva York, NY: ACM Press, 2002.

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