HDR - Leia e entenda o que isso significa!!

**Maurivillas** · 26-09-05 18:28

Aí vai uma colcha de retalhos de artigos, transformados em um único texto, para que todos entendam o que é, na realidade, o famoso High Dynamic Range, ou HDR:

Teoria de Paul Debevec:

"Câmeras convencionais foram desenvolvidas para gravar a luz, assim, ela poderia ser reproduzida em papel fotográfico, câmeras digitais e poderiam ser reproduzidas na tela do computador. Nem as telas do computador nem o papel fotográfico podem chegar perto de representar o HDR (High Dinamic Range – a proporção entre as regiões claras e escuras) como é apresentada no mundo real e, como resultado, as câmeras não são desenhadas para capturar nem de perto tal proporção. Entretanto, tirando uma série de fotos com ajustes de exposição diferentes, todo o raio de ação pode ser coberto. Com esta técnica, tal série de imagens pode ser combinada em uma única grande extensão dinâmica (HDR) chamada Mapa de Radiância.
Os mapas de radiância são úteis para representar os valores de iluminação real em aplicações de renderização baseadas em imagens, e são úteis para gravar a iluminação incidente e usar essa luz para iluminar os objetos CG (?) para uma composição realista da imagem. Trabalhos recentes propõem técnicas para usar as imagens de HDR como mapas de texturas em aplicações gráficas em tempo real."

HDR: Que diabos isso significa?

O olho humano pode ver uma grande gama de níveis de claridade, da sombra mais escura ao brilho cegante do sol. Mas imagens em papel e nas telas de computadores sofrem de uma deficiência na proporção (range) e na comparação: a cor mais clara que um pedaço de papel pode mostrar é limitada pela luz na qual ela é lida, e o branco mais claro que um monitor de computador pode mostrar é limitado pelo seu tubo (ou a luz de fundo em um monitor LCD). Nem os papéis fotográficos nem as telas de computador podem mostrar toda a extensão dos níveis de brilho visível ao olho humano. Usar tempos de exposições diferentes explica como um fotógrafo pode escolher uma escala específica de brilho para capturar um sentimento específico para uma cena.

Enquanto esta técnica trabalha na fotografia para capturar uma imagem estática, existem algumas desvantagens. Detalhes (tais quais as partes mais escuras das nuvens), que são visíveis apenas a longos níveis de exposição tornam-se invisíveis em baixos níveis de exposição. Entretanto, longas exposições tendem a ‘lavar’ as áreas mais claras de uma fotografia. Cada foto compromete os detalhes de objetos escuros e objetos mais claros.
Isto não é, geralmente, um problema grave com fotografias. Elas são capazes de capturar acuradamente as cores ricas e as texturas do mundo real. Entretanto, para os gráficos dos computadores, a extensão limitada tende a produzir imagens estáticas, sem-vida. E em um FPS (jogo em primeira pessoa), onde o objeto deve simular o que uma pessoa deveria ver enquanto percorre ambientes realistas, isto só piora as coisas.

É onde entra Paul Debevec. Em 1997, ele apresentou um relatório na SIGGRAPH, a feira líder da indústria gráfica (leia um pedaço da teoria de Debevec acima). Ele trouxe à baila a idéia de que uma grande extensão de níveis de claridade poderia ser capturada em se combinando múltiplas exposições da mesma imagem. As diferenças nos brilhos das várias exposições poderiam, então, ser armazenadas no que seria chamado de Mapas de Radiância, que poderiam ser adicionadas à informação das cores da imagem. Por exemplo, a maioria dos pixels é armazenadas em níveis variáveis de vermelho, verde e azul, ou RGB. Com a geração de um mapa de radiância, um quarto valor, A, poderia ser adicionado a cada pixel, e o arquivo resultante seria guardado em um formato RGBA.

Okay, então agora você tem mapas de radiância mostrando o que é conhecido como informação de sobre-brilho (overbright), ou áreas onde os pixels deveriam ser mais claros do que seriam capazes de ser mostrados em um monitor RGB, mas o que você pode, realmente, fazer com essa informação extra? Você não pode simplesmente mostrá-la em um monitor, já que a informação extra será simplesmente descartada e você estará de volta aonde começou. Mas o que Paul descobriu é que você pode fazer várias coisas interessantes com esta informação enquanto cria imagens em movimento, ou imagens dinâmicas, tão bem quanto fazer com que imagens comuns geradas por computador pareçam mais realistas.

Uma idéia que Paul incansavelmente investigou foi a de gerar o Motion Blur (literalmente, borrão do movimento). Sem um mapa de radiância, gerar um borrão de uma imagem estática resulta em uma imagem ‘lavada’ (sem-vida). Entretanto, usando a informação extra de overbright, gera uma imagem que é muito próxima do que se é obtido quando giramos a câmera enquanto o obturador está aberto.

Outra possibilidade era o fenômeno conhecido como bloom, onde as luzes claras parecem rodear certos objetos colocados à frente delas. Uma versão limitada desta técnica foi usada em jogos como o Far Cry. Possibilidades adicionais para o HDR incluem simular os ajustes que o olho humano experimenta quando se move de áreas claras para escuras, gerando reflexos mais realistas de luzes brilhantes (como o sol) na água e em metais e criando uma iluminação mais realista também, usando uma técnica de renderização chamada radiosidade.

Aqui, a imagem do mapa Lost Coast foi renderizada com apenas uma fonte de luz: o sol.

Radiosidade é um método de renderizar uma imagem usando apenas fontes visíveis de luz e calculando todos os caminhos que essa luz percorrerá destas fontes para iluminar a cena, levando em conta o fato de que a luz golpeia os objetos inúmeras vezes. Nos jogos 3D tradicionais, o reflexo da luz só era calculado uma única vez, e como resultado as áreas interiores freqüentemente tinham que trapacear colocando luzes invisíveis preenchendo salas para o jogador poder ver qualquer coisa. Entretanto, como a claridade diminui drasticamente a cada golpe numa parede, sem as técnicas de HDR, o fluxo de iluminação de dentro de uma fonte para fora dela nunca seria clara suficiente para preencher uma sala. Ademais, usando a radiosidade, é possível simular o comportamento da luz quando ela passa por objetos translúcidos, tal qual o efeito de quando a luz verte através do vidro das janelas.

Traduzido por Maurício Villegas (Maurivillas)

Bem, fiz uma tradução de vários pedaços de artigos que fui encontrando, mas achei que a explicação do que realmente é o HDR ficou bastante boa.
Como foram de várias fontes, não tenho aqui comigo de onde as peguei. Espero que me perdoem por isso. Tem mais coisa, mas muito relacionadas à Valve. Depois posto algumas coisas que o Newell falou. Talvez vocês gostem.

No mais, leiam e aproveitem!!

Até

Aqui vai uma referência de um dos sites de onde tirei esse material:
http://arstechnica.com/articles/culture/lostcoast.ars/2

**~~Lord Nikon~~** · 26-09-05 18:36

fixa ai o topico moderadores q ele merece, belo topico parabens, e entendi agora o que eh hdr vlw

**Frank.BR** · 26-09-05 18:42

Valeu pela explicação mas mesmo assim é complicado

**FagnerK** · 26-09-05 18:46

Parabens pelo tópico cara, ta muito bem explicado.
Se me permite dar uma opnião, ficaria ainda melhor se vc colocasse algumas screens comparando o HDR ligado/desligado. Se eu puder ajudar me diga.

Grande abraço

**D3lta** · 26-09-05 18:49

Eu tinha lido este artigo em algum site do Debevec, senão me engano, realmente ele é muito bom e dá uma noção boa do que é HDR.

Alias, este cara é praticamente o pai do HDR...

Parabéns grande Professor.

Seria melhor, se a Adrenaline tivesse um Forum especifico para Tecnologias3D e este tópico estivesse lá. Aliás, já sugeri pra todos os moderadores, mas até agora, só recebi alguns "No futuro"........

Abraço

**Smile=P** · 26-09-05 18:57

Belo tópico.. essas horas o armored tá imprimindo isso pra poder ler antes de dormir.. huauhauhau

**Fratini** · 26-09-05 19:33

Parabens cara..
Bem legal mesmo!!

**Xhycko** · 26-09-05 19:51

Postado originalmente por FagnerK

Parabens pelo tópico cara, ta muito bem explicado.
Se me permite dar uma opnião, ficaria ainda melhor se vc colocasse algumas screens comparando o HDR ligado/desligado. Se eu puder ajudar me diga.

Grande abraço

Não só screens, mas um vídeo pequeno seria bem vindo. Só se vê o hdr "de vera" quando jogamos. Far Cry ou qq outro aí

**Maurivillas** · 26-09-05 20:24

Obrigado aos amigos do fórum pelos elogios.
Nas minhas andanças pela net pra juntar essas informações eu vi algumas screens, mas acabei não as pegando. Vou procurar mais algumas coisas e, assim que encontrar, vejo se posso anexá-las ao artigo.
Sei que, mesmo depois dessa explicação o lance é um pouco complicado, mas acho que pelo que está escrito aí, já temos uma melhor idéia de o que é e de como surgiu o HDR.
Desculpem se a tradução não ficou melhor explicativa, mas eu usei o material de que dispunha. Confesso que em alguns momentos até eu me confundi na hora de traduzir e dar o melhor sentido às frases. Como eu sempre digo, tradução é uma arte parecida com a escrita; cada um imprime o seu estilo, diferentemente do autor.

Até

**Armored_Spiderman** · 27-09-05 09:05

Postado originalmente por Smile=P

Belo tópico.. essas horas o armored tá imprimindo isso pra poder ler antes de dormir.. huauhauhau

acabo a tinta da impressora

tive que ler aqui no trampo mesmo

nossa....muito boa a matéria. É bom reler isso umas 3 vezes pra entender bem mesmo. (pra eu q sou burro tem q ser assim

)

eu nao sabia que o canal A tinha surgido por causa do HDR....canal A que ele diz ali seria o Alpha ne?

**wololo** · 27-09-05 09:24

a NV fala bastante desse negocio de radiosidade nas G70, sera q eh soh do HDR?

**Lacerdik** · 27-09-05 09:46

Vou ver com o pessoal se tem condições de fixa-lo ao menos por uns dias, afinal, é um assunto de interesse de todos e chegou na hora certa.

Parabéns Maurivillas, =)

Vlw

**D3lta** · 27-09-05 10:29

Postado originalmente por Armored_Spiderman

eu nao sabia que o canal A tinha surgido por causa do HDR....canal A que ele diz ali seria o Alpha ne?

Nem, o Canal Alfa não surgiu devido ao HDR, na verdade o Alfa, vem dos primórdios da geração de imagens.

É que a técnica usava o canal Alpha para para armazenar o "brilho" ou radiança da imagem, com isso eles poderiam utilizar o formato RGBA facilmente.

Abraço Aracno...

**Maurivillas** · 27-09-05 10:47

Postado originalmente por Lacerdik

Vou ver com o pessoal se tem condições de fixa-lo ao menos por uns dias, afinal, é um assunto de interesse de todos e chegou na hora certa.

Parabéns Maurivillas, =)

Vlw

Thanks, Lacer.

O mais legal é ver que o artigo foi bem aceito e que a galera entendeu o assunto. Vou ver se hoje mesmo traduzo algumas coisas interessantes que o Newell falou sobre isso para a Valve e acrescento ao post.

Até

**Fla3DMadness** · 27-09-05 10:51

Postado originalmente por D3lta

Nem, o Canal Alfa não surgiu devido ao HDR, na verdade o Alfa, vem dos primórdios da geração de imagens.

É que a técnica usava o canal Alpha para para armazenar o "brilho" ou radiança da imagem, com isso eles poderiam utilizar o formato RGBA facilmente.

Abraço Aracno...

Exato, utilizando o canal alpha pra armazenar o irradiance foi uma gambiarra que fizeram pra criar uma imagem HDR reduzida. O certo é não precisar do mapa de irradiance e em vez disso usar canais de 32-bit em ponto flutuante pra aumantar o "range" do atual RGB que só tem 8-bit por cor.

**cuca** · 27-09-05 11:32

Muito legal o artigo, mais uma dúvida q tenho é se somente as VGA's top da NVidia que tem suporte ao HDR, é isso?

**Maurivillas** · 27-09-05 21:22

Postado originalmente por cuca

Muito legal o artigo, mais uma dúvida q tenho é se somente as VGA's top da NVidia que tem suporte ao HDR, é isso?

Na verdade, o lance de suporte não é um monopólio da nVidia, pois desde as Radeon 9500 já se sabia da capacidade das VGAs de usarem esse recurso.
Como trata-se de algo que tem sido melhor aproveitado usando-se o DirectX 9.0c, diz-se que as GeForce da série 6 aproveitam-no melhor, o que não deixa de ser uma meia-verdade, não é?

Até

**Maurivillas** · 01-10-05 14:16

Bom, vou dar um upzinho básico aqui.

Acho que é de interesse geral que mais gente leia essa parada e, como estamos em um fim de semana, fica mais fácil disso acontecer.

Até

**Jack.** · 02-10-05 02:49

Acho que tá ai a explicação pruma pergunta q eu sempre tive..
Eu adoro tirar foto do sol, com nuvens e etc, mais sempre me perguntava pq nenhuma foto ficava tão boa quanto o que eu via de fato com meus olhos hehehe
Enfim, ótimo post, adorei.

**SKINNER-BH71** · 02-10-05 04:16

Postado originalmente por Maurivillas

Bom, vou dar um upzinho básico aqui.

Acho que é de interesse geral que mais gente leia essa parada e, como estamos em um fim de semana, fica mais fácil disso acontecer.

Até

Fixado em destaque por duas semanas*, em função da boa receptividade do tópico, bem como pela qualidade das informações prestadas.

>> Moderação <<

* sujeito a alterações por parte dos administradores da Adrenaline, independentemente de aviso prévio.

**AlettoGrosso** · 02-10-05 10:08

opa, blz
cara tem como vc posta uma foto de algum game no mesmo lugar, com e sem HDR
falow

**SHAFT** · 02-10-05 12:39

É um bom resumo do resumo sobre HDR.

Ae Fla, tá na hora de usar coisas do tipo no suas animações heim

PS.

baby hehehehe

**Maurivillas** · 02-10-05 13:10

Fico contente que tenha sido aprovado pelo pessoal.
Acrescentei algumas figuras que demonstram um pouco melhor o High Dinamic Range e, assim, podem ajudar a entender o efeito.
O engraçado é que, na internet, o que mais se encontra são sites de fotografia falando sobre o assunto. Poucas coisas são faladas em sites de jogos e/ou gráficos de computadores. Como é um assunto relativamente novo, acredito que ainda vamos ouvir (ler) falar muito sobre isso, sem contar nas evoluções que ainda veremos!!!

Ainda bem!!!

**D3lta** · 03-10-05 21:13

Bom, alguém já parou para se perguntar se o HDR que vemos nas telas de nossos monitores convencionais é o verdadeiro HDR?

Pois bem, de acordo com o artigo abaixo, os monitores que usamos não tem o contraste necessário para que o HDR se apresente verdadeiramente, tendendo ao LDR na maioria das vezes na tela do monitor.

Saibam que monitores LCDs de baratos a caros, apresentam em média contraste de 300:1 a 1000:1, insuficientes para ver todo o espectro de luz gerado pelo HDR. Por isso que alguns afirmavam que o HDR da Nvidia era na verdade LDR, por causa da baixa taxa de constraste dos monitores.

Agora, que acham de um monitor de 200,000:1 de contraste?

Pois bem, a Bit-Tech, fez uma analise do BrightSide DR37-P HDR , um mega monitor patenteado que se propôe até no nome a apresentar o HDR na sua pleninute, onde as cores Negras e Brancas serão 10x mais nítidas.

Outra coisa interessante, que aquele Bloom que os programadores usavam sobre o HDR, para deixar mais realistico, é feito de forma natural e automatica no BrightSide... :ohjesus:

Inumeras informações interessantes neste link, sem falar da diferença de imagem entre o Bright e a concorrência que é absurda... O Editor fala que as cameras digitais não tem constraste suficiente para capitar a real geração de cores do Bright!!!

http://www.bit-tech.net/hardware/200...hdr_edr/1.html

Abraço