「分享」 何謂HDRI 有關照明

神采飛揚

「分享」 何謂HDRI

使用HDRIs意味著結合光能傳遞(radiosity)技術可獲得非常真實自然的光照條件。HDRIs所產生的反射效果也是非常真實的，它們在物體表面所產生的反射效果要明顯好於普通紋理所生的反射效果。

簡單的說，HDRIs擁有比普通RGB格式圖像（僅8bit的亮度範圍）更大的亮度範圍。標準的RGB圖像最大亮度是值是255/255/255，如果用這樣的圖像結合光能傳遞照明一個場景的話，即使是最亮的白色也不足以提供足夠的照明來模擬真實世界中的情況，渲染結果看上去會平淡而缺乏對比，原因是這種圖像文件將現實中的大範圍的照明資訊僅用一個8bit的RGB圖像描述。
但是使用HDRI的話，相當於將太陽光的亮度值（比如6000%）加到光能傳遞計算以及反射的渲染中，得到的渲染結果也是非常真實和漂亮的。下面的兩張渲染的圖片可以看出使用HDRI后帶來的巨大差異


HDRIs有三種類型：
1。HDRI Latitude/ Longitude
2。HDRI Light Probes
3。HDRI Horizontal/ Vertical Cross

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HDRI簡單解釋
HDRI就是High dynamic rage image高動態影像.

玩過數位相機的是否有以下經驗: 要拍天空的雲朵 同時要拍人像時 如果要把天空的雲拍清楚 人像就會過黑 如果要把人拍清楚 天空就會ㄧ片白 雲朵都不見了

這是因為相機的感光元件每次只能接受一定範圍的光度 (換句話說 相機是low dynamic range低動態範圍) 超過這個範圍 不是全黑就是全白沒有分辨率了. 所以就造成了兩難的局面 是要拍攝人臉清楚呢? 還是要天空的雲朵? 能夠同時兼顧的話其實很難也很複雜 ㄧ般是讓測光範圍介於天空與人像之間 就能達到原本想要的折中效果了

是否有以下經驗: 看完電影出來室外 發現外面好亮 都看不清楚 這種情況就像是上述拍相機時遇到的困難ㄧ樣 然而人眼與人腦很厲害 再數秒鐘便可以解決這個難題 瞳孔縮小 等等的生理機制

相機要如何產生High dynamic rage image高動態影像 很簡單也很直覺 就是用不同曝光時間多拍幾次就可以 剛剛舉的例子 就先用最慢的曝光時間 拍攝天空 然後將曝光時間遞增 連續拍攝...最後再用軟體計算 將這些影像疊加起來 就可得到ㄧ張 如人眼看到的一般---HDRI影像了.

想想看戶外場景假設所有的光度範圍是1000度 而你的相機一次只能涵蓋200度 所以就是拍攝1000/200=5次 便可以得到涵蓋所有範圍的影像了

HDRI理論雖然複雜 但是應用在3D繪圖當中卻是非常直觀 甚至用不到High dynamic rage 這樣的功能. High dynamic rage image高動態影像 簡單的說就是ㄧ張影像 但是你可以調整這張影像的亮度/曝光程度 與ㄧ般的圖片差別最大就在這裡.

在3D繪圖當中 HDRI最大的功能就是讓照明更真實 原因就是把HDRI當成ㄧ個球型或是方形的光源 去照明場景當中的物體 這樣一來 場景的天光skylight不再是均勻的藍色 而是富涵顏色變化的光源了 這就是為何HDRI照明的算圖結果 能夠產生逼真的效果. 而這樣的效果 不ㄧ定要調整HDRI當中的亮度 就可以達到.

電影當中的HDRI應用 最重要就是讓CG影像和實景能夠無縫的融合在一起 原因就是使用相同的光源. 例如在拍攝蜘蛛人時 現場實景拍攝時 電影工作人員除了拍攝真實的演員外 他們還會另外利用反光球(類似聖誕節買到的裝飾球)收集當時場景的光源---HDRI影像 再利用這個HDRI影像對CG合成的蜘蛛人進行打光 這樣當把實景與CG合成的人物結合在一起時 因為光源ㄧ致 CG影像和實景就能夠無縫的融合在一起了.