41、高动态范围色彩空间探索

高动态范围色彩空间探索

1. 高动态范围色彩空间基础

高动态范围色彩空间指的是视觉范围，而动态范围则是指在单个场景（或显示器）中同时遇到的亮度水平范围。自然场景中会遇到各种各样的动态范围：
- 漫射照明和哑光物体的场景动态范围可能非常低，例如 20:1。
- 同样的物体在更具方向性的照明下，动态范围可能显著提高，例如 100:1。
- 如果场景经过修改，包括产生深阴影所需的几何形状和产生反射高光所需的表面特性，动态范围可达到数千比一。
- 当存在直接可见的光源时，场景的动态范围会进一步增加，甚至可能达到百万比一。不过，由于散射和间接照明进入阴影区域，如此高的动态范围极为罕见。

在三维和高动态范围场景中探索颜色时，会出现一个有趣的现象：场景中的某些元素亮度水平会明显高于漫射白色（CIELAB 亮度的参考点），这会导致计算出的 L 值大于 100，这引发了对这些 L 值有效性以及比色法在其设计范围之外含义的质疑。

2. HDR 摄影调查

为了研究高动态范围场景和图像的测量、成像、外观和再现，需要一组可靠的数据来测试算法和数据。HDR 摄影调查的目标就是创建这样一组用于计算和心理物理测试的图像及相关数据。该调查借鉴了美国早期的一些摄影调查，最终创建了一个独特的集合，包括图像、比色场景数据、场景外观数据和校准数据。这个包含 100 多张图像及其相关数据的集合可在网上免费获取（http://www.cis.rit.edu/fairchild/HDR.html）。

对于大多数场景，图像数据通过多次曝光收集，每次曝光间隔一档，然后将这些曝光组合成浮点 HDR 图像。比色数据使用点色度计在场