OpenGL HDR效果測試

2021-09-12 07:59:17 字數 1690 閱讀 4938

在剛開始接觸著色器語言時,我就考慮過這樣的問題:

(1)場景中如果有多個光源,它們對物體顏色的貢獻應該以怎樣的方式疊加在一起?

(2)如果所有光源貢獻的總和超過了1,顏色強弱細節將會丟失,呈現單一的白色。應用程式有沒有辦法避免這種現象?

實際上,(1)的答案本身應該非常簡單,那就是直接將所有光源的貢獻(算上當前位置的衰減)直接相加。但是,考慮到問題(2),哪怕光非常昏暗,只要燈光數量足夠多,就總會出現總和超過1的現象,使得畫面效果失真,而在現實世界中,卻好像並沒有見過這樣的情況——哪怕光線非常強烈,人眼也不至於完全看不見場景細節,也就是說,人眼具有在較強和較暗光照下看清物體細節的能力。

之後,接觸到了乙個叫hdr的東西。hdr這個詞好像在很多地方都被廣泛提及,但它們具體指代的東西,卻不盡相同。hdr的全稱是high dynamic range(高動態範圍)。而我們所稱的「hdr",更準確而言只是一種色調對映的影象演算法,是軟體級別的東西,將顏色對映到乙個更加合理的區間範圍,來保留更多的顏色細節。

此處,我使用了中給出的色調對映公式:

color = vec3(1.0) - exp(-color * hdrexp);
其中,引數hdrexp控制了**度,它的值越大,**就越強。

在hdrexp = 1時,它的函式影象大致如上,可看出顏色較暗時變化接近線性變化,隨著顏色變亮,對映後的顏色增速逐漸變緩。      

隨著hdrexp的增加,對映後的顏色會更加偏亮。

如在下圖中,我將多個點光源移動到了圖中心部分最亮的那個位置,此時由於光源過多,它們的顏色貢獻總和超過了1,中心呈現比較刺眼的白色。

此時,我們在其它引數都保持不變的情況下,開啟「hdr」,可在下圖看到,刺眼的「白色」消失了,我們看到了多個點光源照亮同一區域地板的顏色細節,並依然能感受到,該區域依然比別的區域更亮:

**度變化的比較:

上面四張圖,從左到右,從上到下,**度分別為0.3,0.65,1.36,3.6。

啊,本來還做了gamma矯正,但是目前我的點光源依然是用比較古老的光照方程來做的,使用gamma矯正完全沒有什麼好的效果,等哪天做好了pbr demo再來測試一下效果吧~

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