HDR y Tone Mapping

Luminancia Es lo que mas comúnmente llaman “brillo”. Medida fotométrica de la intensidad luminosa por unidad de área de luz en una dirección. Podemos ver desde ~10 ⁻⁶ cd/m² hasta ~10 ⁸ cd/m². Pero el rango de respuesta es bastante menor.

Dynamic Range La razón aritmética entre el mínimo valor posible y el máximo valor posible de una cantidad dinámica. Low Dynamic Range Formatos JPG, TGA, PNG, etc. Medios Monitores CRT/LCD standard, impresoras, etc. High Dynamic Range Formatos OpenEXR, Radiance HDR, TIFF, etc. Medios Monitores HDR

Lightmapping * =

LDR vs HDR Lightmap LDR Lightmap HDR

LDR vs HDR Lightmap LDR * 0.5f Lightmap HDR * 0.5f

LDR vs HDR Lightmap LDR * 0.25f Lightmap HDR * 0.25f

Monitor LDR Westinghouse LVM-37W1 Contraste 1500:1 Luminancia 0.50 cd/m² a 550 cd/m² Precio: 1550 USD

Monitor HDR Dolby/Brightside DR37-P Contraste :1 Luminancia 0 cd/m² a 4000 cd/m² Precio: ~45000 USD

Monitor LDR vs HDR

Problema Dinero… Representación de datos HDR en medios LDR

Solucion Tone Mapping

Operadores de Tone Mapping Globales Operan sobre cada pixel basado en un promedio para toda la imagen. Son los operadores mas baratos a nivel performance. Sumamente paralelizables. Locales Operan basados en un promedio local a cada pixel. Mantienen detalle local a diferencia de los operadores globales. Permiten una mayor compresión de rango dinámico sin tanta perdida de información.

Visión humana y tone mapping Los factores mas importantes son: La pupila. No es tan significante como se cree. Fotorreceptores: Conos Responsables por la visión fotópica (de ~10 cd/m² a ~10 ⁸ cd/m²). Responsables de la percepción de colores. Bastones Responsables por la visión escotópica (de ~10 ⁻ ² cd/m² a ~10 ⁻⁶ cd/m²). No sumamente sensibles a la luz pero no a los colores.

Modelado de receptores Ecuación de Michaelis-Menten: es la respuesta del fotorreceptor. es la respuesta máxima. es la intensidad de la luz. es una constante de semisaturacion. es exponente para control de sensibilidad donde Modificando sigma es posible representar las curvas de respuesta de los conos y bastones.

Modelado de receptores Ecuación de Xie-Stockham: indexan al pixel que se esta evaluando. es el promedio de luminancia alrededor del pixel. Es preferible usar filtros para evitar halos alrededor de los bordes.

Modelado de receptores Armando el rompecabezas: Donde la luminancia es:

Modelado de receptores Ecuación de Jensen - Premoze: Es la vision mesopica con valores entre 0 y 1. Se utiliza para computar la respuesta final en un pixel.

Modelado de receptores Ecuación de Pattanaik: Y finalmente para aplicar al pixel final

Resultado

Notas de implementacion La iluminación debe estar en cd/m². Es un proceso de dos pasos Primero luminancia general. Segundo tone mapping. Lo mas costoso es la obtencion de la luminancia general y el filtrado de la luminancia local. El modelo se puede expander facilmente a modelado de adaptacion a travez del tiempo.

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