hdr圖像技術論文

　　HDR(High-Dynamic Range)在漢語中被譯為高動態(tài)范圍圖像。學習啦小編整理了hdr圖像技術論文，有興趣的親可以來閱讀一下!

　　hdr圖像技術論文篇一

　　淺析HDR技術在平板電視中的應用

　　摘 要 隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，人們對于生活質量的要求顯著提升，在電視機方面，人們越來越追求高清的畫面和豐富的色彩，而科學技術的進步為滿足人們需求提供了有力的援助。HDR技術源自攝影領域，電視機引入HDR技術后，其提供的畫面亮度和色彩都得到了顯著的提升，呈現(xiàn)出更加繽紛異彩的畫面，成為當今全世界電視機制造商競相追求的技術。對此，本文以HDR技術在平板電視中的應用為研究主題，對上述的問題進行了分析和考察，希望能夠為相關部門提供參考和借鑒。

　　【關鍵詞】HDR技術 平板電視 應用

　　HDR電視技術在2014年的CES展會上便初露鋒芒，到今天，HDR技術成為眾多電視制造廠家競相追捧的熱點?？梢哉f，如果誰掌握了HDR技術在電視中的應用，誰就獲得了電視制造的核心競爭力。

　　1 HDR技術簡介

　　HDR(High-Dynamic Range)在漢語中被譯為高動態(tài)范圍圖像。HDR技術最早應用在攝影中，相較普通的照片，使用HDR技術拍攝的照片可以提供更多的亮暗動態(tài)范圍，同時具有更多的色彩和圖像的細節(jié)，能更好地反映所拍攝內容的真實效果。本文所要探討的在平板電視中應用的HDR技術與之基本類似。

　　2 HDR技術在電視中的作用

　　2.1 HDR技術可以提供更多的亮度信息

　　在現(xiàn)實生活中我們不難發(fā)現(xiàn)，在同一環(huán)境下，肉眼直接所見的景象較經過屏幕間接展示的畫面更加清晰和明亮。這是因為，在現(xiàn)實中的亮度動態(tài)范圍是十分廣泛的，即使在一些昏暗的角落中，也是存在亮度的，對于這些亮度，人眼是可以直接捕捉到的。但是，經過拍攝后的影像在設備播放下，是很難展現(xiàn)這些亮度范圍的而導致亮度失真的原因很多，包括視頻格式有誤、視頻壓縮過度、顯示器顯示能力不足等。

　　為了更好地滿足人們視覺的需求，展現(xiàn)出畫面的更多色彩和細節(jié)，需要使用更加高端的拍攝設備。與此同時，為了更好地展現(xiàn)出拍攝設備所記錄的畫面，輸出設備也需要進行技術革新，而HDR技術無疑出色地完成了這個任務。帶有HDR技術的電視，可以呈現(xiàn)出更多的亮度信息，為觀眾帶來精彩的視覺盛宴。

　　2.2 HDR技術可以提供更多的色彩和細節(jié)

　　HDR技術在幫助電視畫面增加亮度信息的同時，也使得依托在所增加的亮度上的色彩和細節(jié)得以展現(xiàn)。

　　對此，我們可以舉例說明。當我們用設備拍攝煙火時，常常會遇到顯示設備難以較好地顯示出煙火中心色彩的情況，這是煙火中心亮度過高而導致的。但是，如果在拍攝的視頻中有水面，我們卻可以在水的倒影中看清煙火中心的顏色，這是因為在水的倒影中，煙火中心的亮度已經降低了好多個層次，從而使得顏色得以展現(xiàn)而出。而HDR技術正是增加了畫面的亮度信息，使得過去畫面中由于亮度限制而被遮蔽的色彩和細節(jié)可以展現(xiàn)出來，更加真實地反映拍攝的景象。

　　2.3 平板電視實現(xiàn)HDR所需的技術基礎

　　2.3.1 在顯示屏幕方面

　　需要實現(xiàn)高對比度和廣色域空間。亮度對比度方面目前主要依靠區(qū)域背光技術實現(xiàn)。海信在這方面有專利技術，其他廠商也有類似的技術在使用。色彩方面，量子點技術是目前高效提高電視機色域的最佳方案。該技術可以改變波長，能呈現(xiàn)出純正白光的紅藍綠三個組成顏色，讓色彩更純更真。目前索尼、三星、TCL等廠商都將量子點作為重點技術部署。

　　此外，OLED屏以其完全不同于傳統(tǒng)液晶屏幕的自發(fā)光無需背光方式，暗畫面完全沒有漏光，極大增強對比度。其色域上也有先天優(yōu)勢。目前是高端HDR電視方案的選擇。

　　2.3.2 在解碼芯片方面

　　HDR片源涵蓋了更多的色彩和亮度信息，所以解碼芯片和算法都要更加強大，目前業(yè)界以10bit的HDR解碼為參考標準，10bit解碼能輸出10.7億色，為HDR解碼帶來更強勁的動力。目前電視主流芯片廠晨星和瑞昱最新的中高端芯片大多都支持10bit HDR解碼了。

　　3 國內外電視HDR技術的應用狀況

　　3.1 國外電視HDR技術應用狀況

　　由于HDR標準最早就是在國外建立，目前主流有杜比標準和BBC的標準，所以國外的電視HDR技術已經發(fā)展得相對成熟，在HDR視頻拍攝到播放均有較為強大的硬件支持。國外廠商的杰出代表是日本的索尼公司，其本身便是老牌的攝影技術開發(fā)商。索尼擁有能夠記錄HDR高動態(tài)范圍的攝像機如F65、F55等。除了在攝影攝像技術上的獨當一面之外，索尼在HDR電視上也有著較為成熟的發(fā)展，在電視機畫質驅動芯片制造、電視機背光技術開發(fā)及圖像處理引擎上均有成熟的技術，這使得索尼公司的HDR電視有著強勁的表現(xiàn)。Sony推出的HLG技術可兼容普通電視，HLG可通過兩種不同的方式來分別對HDR信號當中所包含的高光和低光部分進行解碼，其中低光部分使用了標準伽瑪曲線，而高光部分則使用了對數(shù)曲線。

　　3.2 國內電視HDR技術應用狀況

　　盡管HDR技術是從國外引進的，其技術的國際標準與高端技術也掌握在發(fā)達國家手中。但是就國內的情況來說，國產電視商家的進步是十分可喜的。在HDR標準方面，中國電子商會聯(lián)合中國電子技術標準化研究院已經發(fā)布《HDR顯示技術認證規(guī)范》，還為首批通過認證的產品頒發(fā)了“HDR認證標志”。據(jù)悉國際標準大部分也將在年內完成。在日趨激烈的競爭中，國內的電視廠商紛紛開展大力的宣傳，以昂揚的姿態(tài)進入市場，表現(xiàn)出積極奮發(fā)的發(fā)展態(tài)勢。

　　國內電視制造較大的廠商如TCL、海信、創(chuàng)維、康佳等，都已經將HDR技術引入到電視機制造生產之中，并且也在盡全力完善相關的配套設施建設。從相關的公司了解到，目前TCL公司的電視HDR技術發(fā)展比較迅速，已經擁有了一套較為成熟的全生態(tài)HDR技術和產品生產線。

　　4 結語

　　HDR技術在圖像顯示上具有革新的重要意義，這與4K技術一起，為還原真實世界在觀眾面前貢獻出了巨大的能量。我們相信，隨著技術的不斷發(fā)展，HDR技術也會越來越成熟，與之相輔相成的硬件設施也會更加發(fā)達，從而為觀眾帶來異彩紛呈的視覺盛宴。

　　參考文獻

　　[1](美)卡爾(Carr，P.)，(美)科雷爾(Correll)，等.HDR技術[M].北京：人民郵電出版社，2011.

　　[2]王莎，戴青，喬靜.基于HDR技術的虛擬圖像生成[J].微計算機信息，2007，23(30)：300-301.

　　作者單位

　　冠捷顯示科技(廈門)有限公司 福建省廈門市 361100

　　hdr圖像技術論文篇二

　　HDR全景貼圖在三維場景中的應用流程

　　[摘 要] HDR全景貼圖在三維場景中的應用非常廣泛，本文結合在學習和制作過程中的體驗,對HDR全景貼圖在三維場景中的應用和制作流程進行了描述。包括如何用按一定曝光差拍攝的系列曝光照片制作HDR圖片、如何制作全景HDR貼圖以及三維動畫場景制作中如何運用HDR貼圖作為燈光和反射環(huán)境等方面的內容。

　　[關鍵詞] HDR 全景貼圖 三維場景 流程

　　1.HDR貼圖含義及在三維動畫中的用途

　　HDR是High-Dynamic Range的縮寫，即高動態(tài)范圍。高動態(tài)范圍是指設備在不損失暗部和高光部分細節(jié)的情況下，記錄的場景從黑暗到最亮之間的接近真實的亮度范圍。普通的圖形文件是8位，每個象素只有0 - 255的灰度范圍，圖片亮度等級在256個灰度單位以內。比如，一張普通的照片中如果有太陽和白云，那么太陽和白云在照片中呈現(xiàn)的是同樣的亮度――純白色，而太陽和白云的實際亮度差別是非常大的?？梢?，普通的圖形文件格式，遠遠沒有紀錄到現(xiàn)實場景真實的亮度關系。而HDR圖片則是通過對場景的同一角度按一定的曝光差進行多次曝光，得到的各個分段的亮度圖像信息，經過合成軟件合成后得到的32位寬動態(tài)范圍圖像，它的每一個像素除了普通的RGB信息，還有該點的實際亮度信息，亮度等級是2的32次方即幾十億，需要調整Exposure(曝光)值，才能看到整個圖的各個斷的細節(jié)。所記錄的細節(jié)信息量接近于人的眼睛所能看到的真實景象，這是普通圖像所無法企及的。因此，將其應用于三維動畫和三維游戲、影視、廣告等領域作為渲染三維場景環(huán)境和光照的貼圖，大大的提高了場景的細節(jié)真實度，也大大減輕了三維場景設計的工作量，縮減了制作成本，應用前景極廣。

　　2.制作HDR貼圖

　　2.1 拍攝原始照片素材

　　為了盡可能保留場景中豐富的細節(jié)，制作一張HDR貼圖最好拍攝5到7張同樣場景、不同曝光的照片進行合成。至于調整曝光的方法，如果采用調整光圈的方法，景深就會有變化;如果調整ISO，高ISO又會產生很多噪點。所以應該選擇改變快門速度的方法調整曝光。調整快門速度，有兩種方法：第一種可以調到快門優(yōu)先模式下，使用自動包圍曝光;第二種是進入手動控制模式，就不必進入菜單進行各種設置，可以更快更準。以1 EV曝光差拍攝5張至7張。手動對焦，可以防止焦點改變。將ISO設置到最低，同時將光圈調到最大。使用三腳架并且用快門線或無線遙控拍攝，可以保證合成時不錯位。格式用RAW，這樣可以記錄更完整的細節(jié)。

　　要制作一張全景的HDR貼圖，需要在拍攝點將周圍360度范圍分成8個等份，向8個方向用魚眼鏡頭分別拍攝5張至7張以1 EV曝光差曝光的RAW格式的全景照片。

　　2.2 合成HDR圖片

　　得到不同曝光的圖片以后，再用制作HDR的專業(yè)軟件合成，這類軟件大致有十幾款，如Artizen HDR、Dynamic-Photo HDR、easyHDR、Essential HDR、HDR Darkroom、HDR PhotoStudio、HDRShop、Photomatix Pro、Photoshop等等，通常比較流行的是用Photomatix和Photoshop這兩款軟件來合成HDR圖像，經過比較，覺得還是Photoshop的效果最好。下面分別介紹一下這兩個軟件的合成步驟：

　　2.2.1 Photomatix合成步驟：

　　打開軟件后，先點擊Generate HDR image(生成HDR圖像)導入RAW圖片，勾選Align source images(對齊多張圖片),一般選擇“By matching features(通過匹配特征)”。這樣會使多張照片根據(jù)特征對齊，但是如果是手持拍攝的照片，使用這個功能對齊后的效果并不理想，遠不如Photoshop的對齊效果完美。 “Reduce chromatic aberrations(減少色差)”與“Reduce Noise(減少噪點)”如果是使用RAW格式照片，則不需要勾選。

　　接下來的部分是“Attempt to reduce ghosting artifacts(嘗試減少人造拖影)”，如果場景中有移動的物體可以勾選這個選項，如果沒有，不要勾選，否則圖像會過分銳化。剩下的選項保持默認就可以，然后點擊面板上的“OK”， Photomatix就會把RAW文件處理為32位HDR圖像。得到HDR圖像后，在一般的顯示器上并不能觀看，因為一般的顯示器不能顯示32位的HDR圖像，所以要借助像HDRView這樣的專門的HDR瀏覽器來觀看HDR圖像的效果。

　　2.2.2 Photoshop合成步驟：

　　打開Photoshop，在“文件”菜單中，點擊“自動”→“合并到HDR…”，導入RAW圖片，將左下角“嘗試自動對齊源圖像”勾選上，

　　點擊“確定”即得到32位HDR圖像。點擊“圖層”面板下方的“創(chuàng)建新的填充或調整圖層”按鈕，在彈出的下拉面板中依次選擇“曝光度”和“照片濾鏡”對圖像進行微調，在“照片濾鏡”中，可以選擇“加溫濾鏡”或“冷卻濾鏡”，或使用HDR調色板選擇顏色對整體色調進行調整。調整完成后，保存為HDR格式。這樣，依次將8個方向拍攝的8套(每套5至7張)RAW圖片合成為8張HDR圖像。

　　2.3 制作HDR全景貼圖

　　打開HDRshop，在“文件”菜單中打開合成的HDR圖像，在“圖像”菜單中點擊“全景”→“全景轉化”，在“目標圖像”的格式欄，選擇“緯度/經度”，設置好寬和高。單擊“OK”,這樣就得到了一張長方形展開的HDR圖像。分別將另外7張HDR圖像作同樣處理，得到8張8個方向的展開的HDR圖像。將這8張HDR圖像在photoshop中進行對位拼接，并利用“調整圖層”中的“曝光度”和“照片濾鏡”對圖像進行微調。最終得到一張全景的HDR貼圖。

　　3.HDR全景貼圖在三維動畫場景制作中的運用

　　3.1 建立HDR貼圖照明環(huán)境

　　打開Maya,以金屬球的渲染為例，創(chuàng)建一個NURBS球體模型，在“渲染設置”中切換到mental ray渲染，在Final Gathering中勾選Final Gathering。在Environment中，點擊Image Based Lighting后邊的Create按鈕，在創(chuàng)建的環(huán)境球的圖像文件夾中導入“全景HDR貼圖”。在Render Options中，取消“普通燈光照明”的勾選。這樣就建立了基于圖像的燈光照明環(huán)境。

　　3.2 為模型創(chuàng)建材質。

　　在Hypershade中創(chuàng)建blinn材質球，將其賦給金屬物體。將其Raflectivity值調至最大，Diffuse調為0，此時渲染，可見金屬對環(huán)境的反射已經基本建立。

　　3.3 調整渲染。

　　試著在“渲染設置”面板中Final Gathering下的Accuracy值增大為400，Point Interpolation的值增大為20。在Final Gathering Quality中，將Filter值調大為2，將Raytrace/Scanline Quality中的Max Sample Level(最高采樣級別)值調大為2，它是處理圖像時每個像素使用的對象特定的最大采樣數(shù)。該值不能超過全局最高采樣級別值，超過的部分無效。渲染可見材質反射增加了很多細節(jié)。

　　此時，因為反射貼圖使用的HDR圖像的亮度反差很大，所以反射中的最亮部分和最暗部分的對比太大，暗的部分看不清細節(jié)，因此需要用mentalry材質節(jié)點中的mia_exposure_simple節(jié)點將亮度范圍壓縮調整到可接受的范圍，以適應顯示設備的限制。在mentalry的Lenses中，創(chuàng)建一個mia_exposure_simple節(jié)點，選擇攝像機，將mia_exposure_simple節(jié)點用鼠標中鍵拖給Perspshape面板上的mentalray中的Lens Shader屬性上，渲染可見，材質反射亮度對比已經比較合理，更加接近真實。至此，在三維場景中使用HDR全景貼圖建立光照和環(huán)境的工作基本完成。

　　4.結語

　　隨著 HDR相關的采集、顯示等等軟硬件技術的不斷發(fā)展，HDR必將在數(shù)字影像領域得到越來越廣泛的應用。對三維動畫、游戲、廣告…向高品質、 高信息量的方向發(fā)展起到了關鍵性的作用。學習和研究HDR貼圖在三維場景制作中的應用技術也將越來越具有應用價值。

　　參考文獻:

　　[1]朱秀明.高動態(tài)范圍圖像的合成及可視化研究 [D ].浙江:浙江大學 , 2008 .