遊戲實時渲染中hdr入門介紹
雖然hdr這個概念絕大多數做遊戲的人都知道了，不過可能有的人會像我一樣一直對這個概念一知半解，這裡做下學習筆記，省的以後又忘了= =
1. 到底什麼是hdr？
2. hdr對於遊戲起什麼作用，和不用hdr比的話。
既然說到最後還是0~1，那麼hdr還有什麼作用呢？其中有一種原因是超過1的值會給做bloom，bloom是用來模仿人眼看超亮的東西產生的一種光向外溢位的效果，這個超亮並不是指大於1就一定是超亮，但是和hdr結合的話，用1作為閾值效果還不錯，所以就這麼用了，當然也可以設為其它值，比如設成0，那麼就是全屏高斯模糊（一般bloom的實現方式）了。為了只讓超亮的東西bloom，hdr是有必要的，不然沒有大於1的值，你只能設個0.8什麼的，那樣其實bloom的地方有很多，這樣會顯得影象很模糊。下面車的窗戶就是bloom效果。
有的同學可能會說我不用bloom，或者說我就自己調乙個閾值，效果其實還不錯，那hdr我就不用了行不行。hdr的作用並不只是配合bloom使用，它更基本的作用是讓渲染更加正確，更加真實（尤其是配合特別物理的pbr^_^人家pbr好不容易計算這麼真實，你沒hdr，結果全錯了。。。）。這麼說太虛了，具體解釋一下：在ldr（即非高動態範圍）中，因為範圍是0~1，那麼最後計算結果如果超過1的話（光照方程可沒限制結果必須小於1）那麼就會被clamp成1，啥細節都沒了，也就是說超亮的光照不能有。下圖就是被clamp的東東，細節啥都看不清。
美術同學在打光的時候如果出現這種事情，那麼本能的做法是降低光照強度，讓最後計算的結果處於0~1的範圍中，但這種做法會造成不好也不真實的渲染結果，畢竟你不能說陽光的強度和小手電的光照強度差不多吧？白天和夜晚的各種光源強度差不多？美術同學當然可以根據經驗（以前都是這麼做的）來調乙個可以接受的光照，但是這種結果並不是正確的，也會嚴重影響pbr的效果。材質已經是按照實際的物理來製作了，但是光源是經驗值，這樣出來的結果肯定不好看。正確的方式當然是可以大於1才行，這樣的話亮的東西能夠特別亮，暗的也能特別暗，然後細節還都能看得到。
上圖左邊是用了hdr的，右邊是沒用的，可以看出人臉上面紅色和綠色已經超過1了，clamp後過爆並且發黃。如果不想過爆，就得降低光照強度，這樣別的地方有可能會過暗，然後又可能得補光，最後就是整體畫面變「平」，各種錯誤疊加。
3. hdr環境貼圖是啥？
大概上網搜什麼環境cubemap，全景圖天空盒的時候經常會看見這個詞：hdr貼圖。這是啥？這個意思就是貼圖儲存的顏色是超過1的，不是用傳統的8位儲存。這個有啥作用呢？因為cubemap經常用於image based lighting，也就是間接光的光源用，這個光源不能說是只有0~1吧，超過1是很正常的，所以如果不是hdr的話效果其實不好也不對。尤其是渲染絕緣體的時候，因為pbr的理論，絕緣體的反射（即間接高光）很弱，也就是5%光強不到的樣子，這樣如果光強如果不到1的話，一乘，結果就是特別暗，就像下圖，所以hdr貼圖還是很有必要的。
5. automatic exposure是什麼？或者說更基礎的exposure是什麼，在hdr中起什麼作用？
看hdr資料的時候，經常會出現exposure，或者說**這個攝影用詞。為啥會有攝影用詞呢？可以說hdr本身，包括相關的各種色調調整等處理其實都是從電影行業傳過來的，演算法也都是和電影行業息息相關，隨著即時渲染越來越真實，其演算法也越來越貼近真實世界，或者說向電影業（作為先驅者已經對於影象處理有一套成熟理論了）借鑑學習。具體到**這個東西，在攝影中指的是進光量，也就是由光圈，快門速度決定多少光打到感光原件上。
一般由美術同學調整這個值，而automatic exposure則是自動完成這一過程，原理是檢測前幾幀的畫面平均亮度（這個需要compute shader），然後根據亮度來自動調整**度，讓整個畫面處於乙個適度的亮度中，比如從乙個暗房走出到陽光下的時候，開始會很刺眼啥都看不清，幾秒後就能看清了，這個就是自動**在調整，這個過程也是模擬了人眼在現實中的效果。
參考：1.
2.
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