Separar iluminação HDR, exposição, tone mapping e saída para o display

Manter o brilho da cena disponível

Uma janela clara e uma sala escura podem exigir uma faixa numérica maior do que a da imagem final. Preserve a iluminação linear da cena (scene-linear) de ambas em um intermediário HDR, geralmente em ponto flutuante, antes de decidir como elas devem aparecer. Limitar (clamp) os valores brilhantes cedo demais descarta distinções que uma curva aplicada depois não consegue recuperar. O toolkit da Microsoft trata a fonte HDR e a operação de tone mapping como entradas e escolhas separadas. [2]

Dar a cada etapa uma finalidade

A exposição escala os valores da cena. O tone mapping define como eles se distribuem dentro da faixa de exibição escolhida. A codificação para o display então produz o sinal esperado pelo caminho de saída. O ACES separa explicitamente a renderização da codificação para exibição; sua output transform também leva em conta o gamut e a luminância do destino. [1]

Um render target HDR não habilita, por si só, a apresentação em HDR. O caminho do sistema operacional, a configuração da swap chain, as capacidades do display e a interpretação de cor na saída precisam estar de acordo. [3] Documente esses pontos separadamente da curva artística.

Calcular uma curva ilustrativa

Suponha três amostras lineares da cena com valores 0,25, 2 e 16. Apenas para fins de demonstração, use T(x) = x / (1 + x). Os valores mapeados são aproximadamente 0,200, 0,667 e 0,941. Aumentar a exposição em um stop multiplica as entradas por 2, resultando em 0,5, 4 e 32; a mesma curva produz cerca de 0,333, 0,800 e 0,970.

O exemplo mostra por que as diferenças entre valores brilhantes são mais comprimidas perto da extremidade superior da curva. É apenas aritmética, não uma transformação recomendada para produção nem um modelo de um display específico. Aplicar a curva a cada canal RGB de forma independente também pode alterar as relações de cor; por isso, inspecione realces coloridos em vez de confiar apenas em uma rampa de cinzas.

Validar uma sequência estável

Fixe a exposição antes de ajustar a resposta dos materiais. Capture uma rampa neutra, áreas emissivas brilhantes, luzes saturadas e um interior escuro ao lado de uma abertura clara. Inspecione os valores antes e depois do mapeamento e só então confirme a codificação final, separadamente.

Se quiser exposição automática, teste as transições de entrada e saída com a câmera se movendo na velocidade do jogo. Registre a exposição selecionada ao longo do tempo e verifique se um objeto pequeno e brilhante causa uma adaptação incômoda. Inclua a interface e os overlays no teste de apresentação final, pois o brilho pretendido para eles pode exigir tratamento próprio.

Diagnosticar a falha certa

Entrada cortada, exposição excessiva, compressão agressiva dos realces e codificação de saída incorreta podem, todas, produzir uma imagem lavada, cada uma por um mecanismo diferente. Altere uma etapa de cada vez. Mantenha uma referência SDR, além da apresentação HDR pretendida.

Não afirme que uma captura de tela bonita valida a compatibilidade com o display. Avalie os dispositivos e modos de saída reais de destino e guarde informação suficiente anterior à saída para distinguir erros de renderização de erros de apresentação.

Fontes

• [1] Output Transforms — Academy of Motion Picture Arts and Sciences, ACES.
• [2] ToneMapPostProcess — Microsoft DirectX Tool Kit.
• [3] DirectX with Advanced Color — Microsoft.