Разделение HDR-освещения, экспозиции, тонального отображения и вывода

Сохраняйте яркость сцены

Яркому окну и тёмной комнате может понадобиться более широкий числовой диапазон, чем итоговому изображению. Сохраните их линейное освещение сцены в промежуточном HDR-ресурсе, обычно с плавающей точкой, прежде чем решать, как они должны выглядеть. Преждевременное ограничение ярких значений уничтожает различия, которые последующая кривая не восстановит. Toolkit Microsoft рассматривает HDR-источник и операцию тонального отображения как отдельные входы и решения. [2]

Назначьте этапам отдельные задачи

Экспозиция масштабирует значения сцены. Тональное отображение задаёт их размещение в выбранном диапазоне экрана. Кодирование вывода затем формирует сигнал, ожидаемый выходным трактом. ACES явно разделяет рендеринг и кодирование для экрана; выходное преобразование также учитывает целевой охват и яркость. [1]

HDR-цель рендеринга сама по себе не включает HDR-представление. Тракт операционной системы, конфигурация swap chain, возможности экрана и трактовка цвета вывода должны согласовываться. [3] Документируйте их отдельно от художественной кривой.

Рассчитайте условную кривую

Пусть три линейных значения сцены равны 0.25, 2 и 16. Только для демонстрации используем T(x) = x / (1 + x). Получатся примерно 0.200, 0.667 и 0.941. Увеличение экспозиции на одну ступень умножает входы на 2, давая 0.5, 4 и 32; та же кривая выдаёт около 0.333, 0.800 и 0.970.

Пример показывает, почему яркие различия сильнее сжимаются у верхнего края кривой. Это арифметика, а не рекомендуемое производственное преобразование или модель конкретного экрана. Независимое применение кривой к RGB также может менять цветовые отношения, поэтому проверяйте цветные яркие участки, а не только серый градиент.

Проверьте устойчивую последовательность

Зафиксируйте экспозицию до настройки отклика материала. Снимите нейтральный градиент, яркие эмиссионные поля, насыщенные источники и тёмный интерьер рядом со светлым проёмом. Проверьте значения до и после отображения, затем отдельно подтвердите конечное кодирование.

Если нужна автоматическая экспозиция, проверьте переходы внутрь и наружу при движении камеры с игровой скоростью. Запишите выбранную экспозицию во времени и проверьте, не вызывает ли небольшой яркий объект мешающую адаптацию. Включите интерфейс и наложения в финальную проверку: их заданная яркость может требовать отдельной обработки.

Диагностируйте нужный сбой

Обрезанный вход, чрезмерная экспозиция, агрессивное сжатие ярких участков и неверное кодирование вывода могут разными путями давать блеклую картинку. Меняйте по одному этапу. Сохраняйте SDR-эталон вместе с целевым HDR-представлением.

Красивый снимок не подтверждает совместимость с экраном. Проверяйте реальные целевые устройства и режимы вывода и сохраняйте достаточно данных до вывода, чтобы отличать ошибки рендеринга от ошибок представления.

Источники

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