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 al brillo. Por otro lado, una pantalla de equipo 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 a un intervalo más limitado. La asignación de tonos aplicada a la representación CGI puede mejorar considerablemente la cantidad de detalles de iluminación representados, lo que permite ver los detalles en las áreas más oscuras y proporcionar contraste en áreas que son tan brillantes, que aparecen quemadas. Las escenas resultantes se representan con detalles de iluminación mucho más visibles.

HdrLighting Sample es un ejemplo de SDK que muestra la iluminación HDR.

Asignación de tonos

La asignación de tono generalmente simula fenómenos ópticos que no pueden deberse a la recuperación ante desastres del monitor. Algunos ejemplos de esto son los brotes o la 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 acoplada (CCD).

La asignación de tonos divide el intervalo de valores de luminancia de 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: proporción de la luminancia de escena más alta a la luminancia de escena más baja
• Clave: medición objetiva de la iluminación de la escena: varía de la luz a la moderada a la oscuridad.

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 ) ) ]

Donde:

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

Donde:

• 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 luminancias altas:

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

Donde:

• 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 luminancias 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.

Temas relacionados

Temas avanzados