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HDR y Tone Mapping

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 ~10⁸ cd/m². Pero el rango de respuesta es bastante menor. Dynamic Range.

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Presentation Transcript

  1. HDR y Tone Mapping

  2. 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 ~10⁸ cd/m². • Pero el rango de respuesta es bastante menor.

  3. 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

  4. Lightmapping = *

  5. LDR vs HDR Lightmap HDR Lightmap LDR

  6. LDR vs HDR Lightmap HDR * 0.5f Lightmap LDR * 0.5f

  7. LDR vs HDR Lightmap HDR * 0.25f Lightmap LDR * 0.25f

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

  9. Monitor HDR • Dolby/Brightside DR37-P • Contraste 200000:1 • Luminancia 0 cd/m² a 4000 cd/m² • Precio: ~45000 USD

  10. Monitor LDR vs HDR

  11. Monitor LDR vs HDR

  12. Monitor LDR vs HDR

  13. Problema • Dinero… • Representación de datos HDR en medios LDR

  14. Solucion • Tone Mapping

  15. 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.

  16. 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 ~10⁸cd/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.

  17. 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.

  18. 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.

  19. Modelado de receptores • Armando el rompecabezas: • Donde la luminancia es:

  20. 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.

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

  22. Resultado

  23. 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.

  24. ?Preguntas?

  25. Gracias. pablo@pablo-zurita.com.ar

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