HDR

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1）什么是HDR

现实真正存在的亮度差，即最亮的物体亮度，和最暗的物体亮度之比为10^8， 而人类的眼睛所能看到的范围是10^5左右，但是一般的显示器，照相机能表示的只有256种不同的亮度。

但是我们可以多拍几张照片，2张，3张……甚至几十张，这些照片的曝光依次增大，随着照片曝光的增大，照片会依次变亮，换一种角度，照片所表示的细节会由亮处向暗处改变。
根据上面的原理，如果我们将照相机拍摄的很多张图片合成，结果图片的数量级一般为甚至更多。

根据上面的原理，如果我们将照相机拍摄的很多张图片合成，结果图片的数量级一般为10^16甚至更多。这样问题就出现了，或者更高数量级的亮度只能存在电脑里，而一般的显示器只能表示256个亮度数量级，用256个数字来模拟所能表示的信息，这种模拟的方法就是HDR技术核心内容之一，学名叫Tone-Mapping（色调映射）。用Tone-mapping压缩以后，合成的HDR影像就能很好地在显示器上显示。

2）phong模型中的颜色计算问题

在我们之前的光照计算中，对于phong模型，我们最终的结果是result = ambient + diffuse + specular; 这样相加的计算会导致一个结果，就是result的结果值可能会超过1，或者接近1，这样会导致第一个结果：图像太亮了，我们只能看到一堆的亮度，而看不到图像的内容。这是因为我们在framebuffer中，亮度和颜色的值会限定在0.0到1.0之间，当颜色值大于1.0的话，会强制设置为1.0，这样就导致了图像的过度曝光。
hdr

3）解决方案

我们可以在计算颜色时，只管直接计算就好了，不用管他们是否大于1，然后我们对最终的结果做一下Tone-Mapping，将其范围约束到0-1就好了。

4） Tone-Mapping

色调映射(Tone Mapping)是一个损失很小的转换浮点颜色值至我们所需的LDR[0.0, 1.0]范围内的过程
最简单的色调映射算法是Reinhard色调映射：

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void main()
{             
    const float gamma = 2.2;
    vec3 hdrColor = texture(hdrBuffer, TexCoords).rgb;

    // Reinhard色调映射
    vec3 mapped = hdrColor / (hdrColor + vec3(1.0));
    // Gamma校正
    mapped = pow(mapped, vec3(1.0 / gamma));

    color = vec4(mapped, 1.0);
}

曝光色调映射算法：

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void main()
{             
    const float gamma = 2.2;
    vec3 hdrColor = texture(hdrBuffer, TexCoords).rgb;

    // 曝光色调映射
    vec3 mapped = vec3(1.0) - exp(-hdrColor * exposure);
    // Gamma校正 
    mapped = pow(mapped, vec3(1.0 / gamma));

    color = vec4(mapped, 1.0);
}

5）后记

本章内容比较简单，就是用不同的算法将颜色值限定在0-1的范围内。但是HDR的内容可不是这么简单的，他有很多具体复杂的算法来实现调色，以实现更好的效果。

参考资料
https://learnopengl-cn.github.io/05%20Advanced%20Lighting/06%20HDR/

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