HDR究竟為何物?動態范圍深度全面解析
談論游戲畫面時常說的HDR到底是什么呢？HDR，本身是High-Dynamic Range（高動態范圍）的縮寫，這本來是一個CG概念。
計算機在表示圖象的時候是用8bit(256)級或16bit(65536)級來區分圖象的亮度的，但這區區幾百或幾萬無法再現真實自然的光照情況。HDR文件是一種特殊圖形文件格式，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。普通的圖形文件每個象素只有0 － 255的灰度范圍，這實際上是不夠的。想象一下太陽的發光強度和一個純黑的物體之間的灰度范圍或者說亮度范圍的差別，遠遠超過了256個級別。因此，一張普通的白天風景圖片，看上去白云和太陽可能都呈現是同樣的灰度/亮度，都是純白色，但實際上白云和太陽之間實際的亮度不可能一樣，他們之間的亮度差別是巨大的。因此，普通的圖形文件格式是很不精確的，遠遠沒有紀錄到現實世界的實際狀況。所以，現在我們就要介紹一下高動態范圍圖像（簡稱HDRI）。
什么是HDRI？
HDRI是High-Dynamic Range (HDR) image的縮寫，就是為了解決這個問題而發明出來的，簡單說，HDRI是一種亮度范圍非常廣的圖象，它比其它格式的圖像有著更大亮度的數據貯存，而且它記錄亮度的方式與傳統的圖片不同，不是用非線性的方式將亮度信息壓縮到8bit或16bit的顏色空間內，而是用直接對應的方式記錄亮度信息，它可以說記錄了圖片環境中的照明信息，因此我們可以使用這種圖象來“照亮”場景。有很多HDRI文件是以全景圖的形式提供的，我們也可以用它做環境背景來產生反射與折射。這里強調一下HDRI與全景圖有本質的區別，全景圖指的是包含了360度范圍場景的普通圖象，可以是JPG格式，BMP格式，TGA格式等等，屬于Low-Dynamic Range Radiance Image，它并不帶有光照信息。
什么是HDRI文件？
HDRI文件是一種文件，擴展名是hdr或tif格式，有足夠的能力保存光照信息，但不一定是全景圖。Dynamic Range（動態范圍）是指一個場景的最亮和最暗部分之間的相對比值。一張HDR圖片，它記錄了遠遠超出256個級別的實際場景的亮度值，超出的部分在屏幕上是顯示不出來的。可以這樣想象：在photoshop里打開一張從室內往窗外外拍的圖片，窗外的部分處在強烈的陽光下，曝光過度，呈現的是一片白色，沒有多少細節。你將毫無辦法，調暗只會把變成灰色而已，并不會呈現更多的細節。但如果同一場景是由hdr紀錄的話，你減低曝光度，原來純白的部分將會呈現更多的細節。
現在將HDR和游戲聯系起來。HDR在游戲中特指HDR特效。HDR特效是與Vertex Shader/ShaderModel/Soft shadows/Parallax Mapping等等并列的圖像渲染特效。想要實現HDR特效，首先，游戲開發者要在游戲開發過程中，利用開發工具（就是游戲引擎）將實際場景用HDR記錄下來，當然開發技術強的開發組會直接用小開發工具（比如3D MAX的某些特效插件）創造HDRI圖像；其次，我們的顯卡必須支持顯示HDR特效，nVIDIA的顯卡必須是GeForce 6系列或更高，ATI顯卡至少是Radeon 9550或以上。HDR特效最早是在nVIDIA的顯卡實現的，但是ATI的SMARTSHADER技術也包含HDR技術。
HDR特效是什么樣子的？
目前將HDR特效表現的比較完美的游戲之一是育碧的《細胞分裂：混沌法則》，大家先請看《細胞分裂3》高低端顯卡特效對比，文章里面右面的圖都是開啟了HDR特效的畫面，比如下面兩張畫面：
ShaderModel 1.1
ShaderModel 3.0/HDR/Soft shadows/Parallax Mapping
本文寫成之時，《細胞分裂：混沌法則》還沒有上市，因此現在先介紹一下04年的兩款大作《DOOM3》和《半條命2》的HDR效果：
《半條命2》打上HDR Mod之后的效果
《DOOM3》開啟和未開啟HDR效果的比較
《DOOM3》開啟和未開啟HDR效果的比較
《孤島驚魂》開啟HDR特效之后的畫面
《手足兄弟連：進軍30高地》開啟HDR之后的畫面
實現HDR效果并不復雜，但是如果想正常實現的話，你必須有GeForce 6系列或更高的nVIDIA顯卡，至少是Radeon 9550或以上的ATI顯卡。另外CPU和內存都要夠勁，CPU至少在奔騰4 2.8G以上。必須安裝DirectX 9.0c。盡量安裝最適合自己顯卡的驅動程序。
注意：根據目前的資料，只有《孤島驚魂》和《手足兄弟連》的HDR特效是真正的，其他的游戲的所謂HDR特效只是仿真的。下文不再強調全真和仿真。
1，DOOM3
首先介紹《DOOM3》如何實現模擬HDR特效。有國外的玩家專門針對ATI顯卡制作了一個HDR特效小工具“pssControl2”，這個工具由于開發較早，不保證對現在的ATI顯卡和現在的催化劑驅動都適用。pssControl2需要配合HDR的pss效果包來運行。
雙擊pssControl2.exe執行文件，點擊“Browse”，選擇pss效果包的“HDRish.pss”，不關閉窗口的前提下，運行《DOOM3》即可。如果需要恢復，則點擊“Turn off SMARTSHADER”并關閉pssControl2即可。
2，孤島驚魂
《孤島驚魂》必須安裝v1.3版或者v1.31版升級補丁，首先在顯示屬性的高級屬性中將所有顯卡設定調至最高，關閉抗鋸齒（也就是關閉3D平滑處理，因為nVIDIA的GeForce 6800系列硬件無法支持多重取樣下的16位精度的浮點渲染目標，不過事實上開啟抗鋸齒也可以運行），開啟《孤島驚魂》，在控制臺中鍵入：
r_hdrrendering 7
也可以在游戲快捷方式命令后加上：
-DEVMODE "r_hdrrendering 7"
這串的最前面要加一個空格，也就是類似 "d:\\FarCry.exe -DEVMODE "r_hdrrendering 1" 這樣就可以開啟《孤島驚魂》的HDR特效。
上面命令行中的數字 7 可以改成 0、1、10、20等數字，都有不同的表現度，大家可以試試。
3，半條命2
作為04年的以畫面而出眾的大作，《半條命2》開啟HDR特效足以令玩家將《半條命2》重玩一遍。利用Radi-8工作室開發的一個Mini-Mod就可以實現《半條命2》模擬的HDR特效，顯卡也不一定要GeForce 6系列。方法也很簡單，下載HL2 R8 HDR Bloom Mini-mod，之后就是安裝過程，如果你安裝《半條命2》之后沒有重裝系統，那么該MOD會自動搜索安裝目錄，關掉Steam重新啟動，這時該MOD就會出現在第三方游戲列表中。接下來的工作就不介紹了。
命令行：
mat_R8Bloom (默認: 1) : 0=關閉效果, 1=默認設置, 2=讓光暈效果模糊一些
mat_R8BloomLvl (默認: 0.55) : 控制光暈的亮度
mat_R8BloomGamma (默認: 0.75) :控制游戲的總體gamma值（當啟用效果時），值越低越亮。
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