WebGL 学习之 HDR 与曝光\
2023-11-16 13:42:57
WebGL 中的高动态范围渲染 (HDR)
简介
在 WebGL 中使用高动态范围 (HDR) 渲染，可以重现比传统渲染更广泛的光照范围，从而带来更逼真的图形体验。HDR 技术可以存储超出标准 8 位颜色范围的高亮度值，从而准确地再现真实世界的场景，无论是最暗的阴影还是最明亮的光源。
曝光和 HDR
曝光是指照射到场景或表面的光量。在 WebGL 中，曝光受环境光照和材质属性的影响。环境光照定义了场景的整体照明条件，而材质属性定义了物体如何与光线交互。
HDR 技术通过浮点纹理扩展（OES_TEXTURE_FLOAT）将 HDR 数据存储为 32 位浮点数。通过将浮点纹理附加到渲染目标，可以以 HDR 颜色格式呈现到该纹理的数据。
曝光调整
曝光调整对于再现逼真的场景至关重要。可以通过调整光照分量和材质属性来实现曝光调整：
- 光照分量： 调整光源强度和颜色，调节场景亮度和阴影。
- 材质属性： 调整物体对光的反应，例如反射率、镜面反射和粗糙度。
HDR 在 WebGL 中的应用
HDR 技术在各种应用中都有应用，包括：
- 建筑可视化： 再现逼真的室内外场景，展示建筑设计。
- 游戏： 增强游戏体验，创造具有更高视觉保真度和照明效果的场景。
- 电影和动画： 提供视觉震撼的电影和动画，重现逼真的灯光和颜色。
技术指南：在 WebGL 中使用 HDR
必备扩展：
OES_TEXTURE_FLOAT：浮点纹理扩展EXT_blend_minmax：最小化和峰值化颜色分量的扩展
步骤：
- 创建浮点纹理：
const hdrRenderTarget = gl.createRenderTargetOES();
gl.bindRenderTargetOES(gl.RENDER_TARGET_OES, hdrRenderTarget);
gl.createTexImage2DOES(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.width, gl.height, 0, gl.RGBA, gl.FLOAT, null);
gl.bindRenderTargetOES(gl.RENDER_TARGET_OES, null);
- 将浮点纹理附加到渲染目标：
gl.bindRenderTargetOES(gl.RENDER_TARGET_OES, hdrRenderTarget);
- 调整曝光：
- 调整光照分量：
gl.lightModelf(gl.LIGHT_AMBIENT, [0.2, 0.2, 0.2, 1.0]);
gl.lightModelf(gl.LIGHT_DIFFUSE, [0.8, 0.8, 0.8, 1.0]);
- 调整材质属性：
material.setAmbient([0.2, 0.2, 0.2, 1.0]);
material.setDiffuse([0.8, 0.8, 0.8, 1.0]);
- 渲染场景：
gl.clear(gl.DEPTH_BUFFER_BIT);
gl.drawScene();
- 合成 HDR 图像：
gl.blendEquation(gl.FUNC_REENEZCE_MIN, gl.ONE, gl.ONE);
gl.blending(gl.MIN);
gl.bindRenderTargetOES(gl.RENDER_TARGET_OES, hdrRenderTarget);
结论
HDR 技术为 WebGL 提供了更高的视觉保真度，增强了图形体验的真实性和沉浸感。通过掌握 HDR 的基础知识，你可以为你的网页和应用程序创造引人入胜的视觉效果，让你的内容脱颖而出。
常见问题解答
1. HDR 是否在所有 WebGL 平台上都可用？
否，HDR 并非在所有 WebGL 平台上都原生支持。需要检查平台是否支持 OES_TEXTURE_FLOAT 和 EXT_blend_minmax 扩展。
2. HDR 图像需要更多的内存和带宽吗？
是的，HDR 图像由于存储了更高的亮度值，因此需要比标准图像更多的内存和带宽。
3. 正确校准 HDR 场景和材质需要什么？
正确的校准需要经验和专业知识，涉及对灯光分量和材质属性的调整，以确保逼真的场景呈现。
4. 并非所有的纹理格式都支持 HDR 吗？
是的，并非所有的纹理格式都支持 HDR。例如，常用的 UNSIGNED_BYTE 格式不支持存储超出 8 位范围的值。
5. HDR 渲染是否适用于移动设备？
是的，HDR 渲染可以通过移动设备上的 WebGL 支持，但由于内存和性能限制，可能需要进行优化和权衡取舍。
