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一.HDR是个什么？

实质上，HDR 严谨的讲，应该叫 HDRI。HDRI 即 High-Dynamic Rangeimage 的缩写，也就是高动态范围图像的意思。在它之前，它还有个前辈叫SDR（标准动态范围），它的前辈老眼昏花，能够显示的亮度范围比较窄，在实际应用中经常出现颜色不均甚至失真，为了解决这个这个问题，催生了我们今天要讲解的 HDR，它相较于 SDR 而言，有着更高的能力显示更大的亮度范围（动态范围）（从最暗到最亮）。话不多说，上图对比，左边是HDR，右边是SDR。

二.为什么HDR比传统的显示效果好？好在哪里？

我们知道。影响图像的质量的五个要素为：分辨率、位深度、帧速率、色域和亮度（动态范围），而 HDR 主要的作用就是在动态范围上做出了惊人的改进。要想说明白动态范围改进的这件事，还得上个图。

如上图，人眼可见的亮度（动态范围）差异为10−6至106，在 SDR 中，它的最大的调节范围只有103，而在 HDR 上，创新的将其突破至105，整个亮度显示范围直接增加了 100 倍，因此，对比于 SDR，HDR 有着更好的显色范围，更大程度上的避免了因为动态范围不足而导致的图像失真。

三.HDR的原理

那么，HDR的原理是什么呢？

首先，再读一遍 HDR 的定义：HDR(High Dynamic Range,高动态范围)是一种图像后处理技术，是一种表达超过了显示器所能表现的亮度范围的图像映射技术。高动态范围技术能够很好地再现现实，产生逼真的效果。通常，显示器能够显示 R、G、B 分量在[0,255]之间的像素值。而对这 256 个不同的亮度级别来说，显然不能表示自然界中所有的亮度情况。比如，太阳的亮度可能是一个灯管的数千倍，远远超出了一台显示器的亮度表现力。这时，我们可以 将一个宽广的亮度范围映射到纸张或屏幕能表示的亮度范围（类似于照相机的曝光功能）。通过相机的光圈，控制进入感光器的光线数量，感光器将得到的明暗程度经过一定的处理，就可以得到一张比较合规的照片。（相机是一个典型的从高动态范围映射到低动态范围的例子）类似地，我们模拟相机的工作原理，就可以在屏幕上显示高动态范围的图像。（而对于人眼或镜头，过亮的光线射入时会产生光晕效果，也可以通过其它技术模拟）动态曝光控制和光晕效果结合起来，就构成了一个经典的高动态范围渲染器

所以我们知道，HDR 渲染的两个步骤，一是曝光控制，即将高动态范围的图像映射到显示器可以显示的的范围内。二是对于高亮模拟出光晕效果。其中，曝光控制是 HDR 渲染的核心环节，光晕效果对表现高亮的像素起了重要的作用。我们将高动态范围的图像每一个像素都由浮点分量 R,G,B 分量表示，这样对于渲染器而言，就变成了一个浮点纹理。然后通过创建光照贴图，使用OpenGL 的 FBO（帧缓冲对象）将绑定了浮点光照贴图的场景渲染到一个同屏幕大小一致的浮点纹理中。然后加上光晕效果。所谓光晕效果，就是抽出场景中色彩比较亮的部分，然后加以模糊，使这些较量的像素扩散到周边像素中，再把模糊后的图像叠加在色调映射之后的图像上。最终经过软件一系列的操作，生成一张所谓的 HDR 图片或者是一段视频。

四.结语

HDR 作为现今的一个通用显示技术，已经更加的接地气，配置 HDR 技术的显示设备价格已经不再是高不可攀。而我们也有充分的理由相信，随着科技的进步，更优于 HDR 的动态范围的显示技术也必不再是难于攀登的高峰，在现代科技的加持下，世界，触手可及。

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