HDRI e Mapeamento de tons
Asla Sá
[email protected]
Setembro 2005
Objetivo:
Combinar imagens para gerar uma imagem HDR.
+
+
Luminâncias ↔ Radiance Maps
=
Limitação das imagens LDR
• Apesar de uma imagem 24bits sRGB ser razoável para se
trabalhar com monitores CRT,
isso é muito limitado
comparado ao que é
alcançado pelo olho humano.
• Imagens 24-bits foram uma
revolução tecnológica no
momento em que passaram a
ser viáveis
computacionalmente, agora
estamos diante de uma nova
mudança tecnológica de
grandes proporções.
Corte bidimensional dos espaços 3D –
sRGB color gamut comparado ao CIE Luv
Frentes de pesquisa
• Aquisição de imagens HDR
– Novos Hardwares: cameras HDR.
– Hardwares já no mercado: aquisição de um conjunto
de imagens com variação de exposição e
combinação dessas imagens por software.
• Formatos de imagens HDR
– Conveniência dos formatos para armazenamento,
compressão, desenvolvimento e edição das imagens.
• Visualização das imagens HDR
– Em midias com gamute limitado
mapeamneto de tons.
– Novos Hardwares: display HDR.
conhecido como
Aquisição de HDRI
• Para fotografia
– Bracketing (conceito de exposição)
– HDRShop
– Hardware: novos sensores
• Para vídeo
– Video HDR
– Hardware: novos sensores para vídeo
Obs.: Softwares de renderização baseados no conceito de propagação de
radiância (como o RADIANCE) geram grandezas naturalmente HDR.
Por esse motivo o problema de mapeamento de tons vem sendo estudado
Desde que o conceito do RADIANCE foi proposto, no entanto a formalização
do conceito de HDR é posterior.
Fotografia Básica
• Exposição
– Tempo de exposição (shutter).
– Abertura do diafragma.
– Sensibilidade do filme/sensor (ISO/ASA).
Exposição
Intensidade de luz que atinge o sensor
Tempo de exposição do sensor
Intervalo de exposição que o sensor
é capaz de registrar
Intensidade registrada pelo sensor
Para recuperar a informação do
mundo se soubermos a função
característica e o tempo de exposição:
Input image from Nikon D100 (Exposure time: 1/10 sec., Aperture: f/8, ISO: 100) –
Image is © 2005 Harlan Hambright, St. Simons Island, GA, USA
Input image from Nikon D100 (Exposure time: 1/30 sec., Aperture: f/8, ISO: 100) –
Image is © 2005 Harlan Hambright, St. Simons Island, GA, USA
Input image from Nikon D100 (Exposure time: 1/100 sec., Aperture: f/8, ISO: 100) –
Image is © 2005 Harlan Hambright, St. Simons Island, GA, USA
HDR Shop
• Conceito de software para HDRI.
– [mostrar o software]
• Obs.: O Photoshop CS2 já é capaz de ler
formatos HDR.
Formatos HDRI
• Formatos de Imagem HDR
– Extensões de formatos de imagem clássicos
podem ser propostos, assim como novos
formatos.
– Obs.: O Photoshop CS2 já é capaz de ler
alguns formatos HDR.
• Formatos de Vídeo
– Em vídeo a questão de compressão se torna
mais grave.
Radiance Format (.pic, .hdr)
(145, 215, 87, 149) = (145, 215, 87) * 2^(149 -128) = (1190000, 1760000, 713000)
(145, 215, 87, 103) = (145, 215, 87) * 2^(103 -128) = (0.00000432, 0.00000641, 0.00000259)
• 8 bits por canal: 3 mantissas + 1 expoente
• Formato simples com código fonte livre
• Não cobre todo o gamut...
Portable FloatMap (.pfm)
•
•
•
•
É a representação com maior precisão!
12 bytes por pixel, 4 por canal
Similar ao floating point TIFF
Os arquivos ficam enormes...
Visualização de HDRI
• Mapeamento de tons
Principais diferenças
• Operadores Locais X Globais
• Espaço de cor utilizado
• De onde vem a inspiração:
–
–
–
–
Simulação da visão,
fotografia clássica,
conveniências matemáticas,
conveniências de implementação.
• O que importa:
– Qualidade perceptual,
– velocidade de aplicação,
– iteratividade com o usuário.
Mapeamento de tons básicos
TMO linear
TMO Larson
No site http://www.cgg.cvut.cz/~cadikm/tmo/
É feita uma comparação com código disponível
de muitos TMOs propostos na literatura
Clipping on value 1
G. Ward 1994
A contrast-based scalefactor for luminance display
G. Ward Larson, H. Rushmeier, C. Piatko 1997
A Visibility Matching Tone Reproduction Operator for High Dynamic Range Scenes
http://positron.cs.berkeley.edu/~gwlarson/pixformat/Larsonetal.html
Alguns operadores...