基于物理的渲染—HDR Tone Mapping

在游戏引擎渲染管线中，我们对于R、G、B通道颜色信息的数值范围通常设置在[0,1]之间（或者是[0,255]）。其中，0代表没有光亮度，1代表显示器能够显示的最大光亮度。这个表示方式虽然直接易懂，但它并不能反映真实世界中光亮度的情况。在真实世界的光照环境中，光亮强度有时候会超过显示器能够显示的最大亮度。而且，人眼在观察真实世界的物体时，会根据光照强度进行自我调节。因此，更加真实的渲染方式是让颜色值超过1。这种光照计算方式或环境光照图就是我们常常在游戏引擎中看到的HDR（High Dynamic Range）光照或者HDR环境贴图。但是，采用HDR渲染出来的亮度值会超过显示器能够显示最大值。此时，我们需要将光照结果从HDR转换为显示器能够正常显示的LDR。这一过程我们通常称之为Tone Mapping。下图是Unity引擎对采用HDR渲染的图片使用了Tone Mapping和没有使用Tone Mapping的对比结果：在游戏引擎渲染管线中，我们对于R、G、B通道颜色信息的数值范围通常设置在[0,1]之间（或者是[