Representación de alto rango dinámico: Desbloqueando el espectro visual: técnicas avanzadas en visión por computadora

Por Fouad Sabry

¿Qué es el renderizado de alto rango dinámico?

El renderizado de alto rango dinámico, también conocido como iluminación de alto rango dinámico, es la representación de escenas de gráficos por computadora mediante el uso de iluminación. Cálculos realizados en alto rango dinámico (HDR). Esto permite conservar detalles que pueden perderse debido a relaciones de contraste limitadas. Los videojuegos, las películas generadas por ordenador y los efectos especiales se benefician de esto, ya que crea escenas más realistas que con modelos de iluminación más simplistas.

Cómo se beneficiará usted

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Renderizado de alto rango dinámico

Capítulo 2: Renderizado (gráficos por computadora)

Capítulo 3: Iluminación global

Capítulo 4: Captura HDR multiexposición

Capítulo 5: Mapeo de tonos

Capítulo 6: Iluminación por píxel

Capítulo 7: Bloom (efecto de sombreado)

Capítulo 8: Iluminación basada en imágenes

Capítulo 9: Alto rango dinámico

Capítulo 10: Wolfgang Heidrich

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre el renderizado de alto rango dinámico.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso del renderizado de alto rango dinámico en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de educación superior. Representación de rango dinámico.

 

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 4 may 2024

Vista previa del libro

Capítulo 1: Renderizado de alto rango dinámico

Mediante el uso de cálculos de iluminación de alto rango dinámico, el renderizado de alto rango dinámico (HDRR o renderizado HDR) crea imágenes fotorrealistas en gráficos por ordenador (HDR). De esta manera, se pueden conservar detalles que de otro modo podrían perderse debido al bajo contraste. Como resultado de esto, se pueden crear escenarios más realistas en videojuegos, películas CGI y animaciones de efectos especiales.

Desarrolladores de unidades de procesamiento gráfico Nvidia ofrece una sinopsis de tres puntos de la justificación del HDR: Las cosas pueden ser tan oscuras como tengan que ser o tan claras como tengan que ser para ver los detalles, y viceversa.

En 1985, Greg Ward fue pionero en el uso de imágenes de alto rango dinámico (HDRI) en gráficos por computadora con el lanzamiento de su programa de simulación de iluminación y renderizado gratuito y de código abierto Radiance. Durante más de una década, el progreso de HDRI se estancó debido a limitaciones en la velocidad de procesamiento, el almacenamiento de datos y las técnicas de adquisición. La tecnología para implementar en la práctica el IDH ha surgido recientemente. Estos dos estudios sentaron las bases para hacer sondas de luz de alto rango dinámico (HDR) de un lugar y luego emplear esas sondas para iluminar una escena generada.

Desde entonces, las imágenes de alto rango dinámico (HDRI) y la iluminación de alto rango dinámico (HDRL) han encontrado un uso generalizado en escenas 3D donde la incorporación de un elemento 3D en un entorno real requiere el uso de datos de sonda de luz para crear efectos de iluminación plausibles.

La investigación de Spencer fue la base para un sombreador de postprocesamiento HDRI utilizado en el videojuego de 1997 Riven: The Sequel to Myst. Cuando Epic Games demostró Unreal Engine 3 y Valve anunció Half-Life 2: Lost Coast en 2005 en el E3, junto con motores de código abierto como OGRE 3D y juegos de código abierto como Nexuiz, la frase una vez más adquirió un uso generalizado.

El renderizado HDR tiene la ventaja de conservar los detalles más finos en escenas de alto contraste. Sin alto rango dinámico (HDR), las imágenes con demasiado blanco o negro se ajustan automáticamente. La tecnología los convierte en un valor de coma flotante de 0,0 para completamente negro y 1,0 para completamente blanco.

El uso de señales perceptuales adicionales para aumentar el brillo aparente es otra faceta de la representación HDR. Los fenómenos ópticos como los reflejos y las refracciones, así como los materiales transparentes como el vidrio, también se ven afectados por el tratamiento de preservación de la luz de la representación HDR. Las luces muy fuertes (como el sol) están limitadas a un valor de luminancia de 1,0 en la representación LDR. En este caso, el resultado debe ser menor o igual a 1,0 cuando se refleja esta luz. Sin embargo, en el renderizado HDR, las fuentes de luz extremadamente fuertes pueden tener un brillo superior a 1,0 para representar sus valores reales. Esto permite que las fuentes de luz brillantes y realistas se reflejen en los objetos.

La relación de contraste dinámico promedio que el ojo humano puede detectar es de aproximadamente 1.000.000:1. Se necesita tiempo para que el iris se adapte y para que el cuerpo sufra los modestos cambios químicos necesarios para que se produzca la adaptación (por ejemplo, el retraso en la capacidad de ver cuando se cambia de una iluminación brillante a una oscuridad total). El ojo tiene un rango estático más estrecho, del orden de 10.000:1. Esto, sin embargo, todavía está fuera del rango de funcionamiento normal de la mayoría de los dispositivos de visualización.

Aunque muchas marcas cuentan con cifras impresionantes, las pantallas de plasma, las pantallas LCD y las pantallas CRT solo pueden producir una pequeña fracción de la relación de contraste que se encuentra en el mundo real, e incluso entonces, solo en condiciones perfectas. En condiciones de visualización típicas, el contraste simultáneo del contenido real es mucho menor.

La atenuación automática de la iluminación para entornos con poca luz es una forma de mejorar el rango dinámico de los monitores LCD. Digital Fine Contrast es el nombre de LG para esta tecnología; El rango dinámico de las pantallas OLED es mayor que el de las LCD; Son comparables al plasma en este sentido, pero consumen menos electricidad. El espacio de color HDTV está definido por la Rec. 709, mientras que el espacio de color UHDTV está definido por la Rec. 2020, que es más expansiva pero aún no completa.

La floración es causada por la dispersión de la luz en el cristalino humano y es vista por el cerebro humano como un área de mayor brillo. Una fuente de luz fuerte en el fondo, por ejemplo, puede proyectar una sombra sobre los elementos frontales. Puedes usar esto para engañar a otros para que piensen que el punto brillante es más brillante de lo que realmente es.

El destello es causado por la difracción de la luz en el cristalino humano y se manifiesta como rayos de luz provenientes de luces muy cercanas. Debido al ángulo de visión limitado, es más obvio en las luces puntuales.

Los sistemas de renderizado HDR, para representar con precisión lo que el ojo humano vería en el escenario producido, deben mapear todo el rango dinámico del sistema visual humano en las capacidades del dispositivo. Para representar el polvo en el