HDRI环境贴图制作原理和应用介绍，新手一篇搞懂HDRI

什么是HDRI？

HDRI 是 High Dynamic Range Image 的缩写，意为“高动态范围图像”，是 一种环绕图像主要用于照明和背景目的。常见的图片格式有 hdr，exr 等。与之相对的概念叫做“LDRI（Low Dynamic Range Image，低动态范围图像）”，我们每天使用的 jpeg，png 格式的图像，都属于 LDRI。

HDRI 图像是怎么来的？

通常是使用摄影机以不同曝光档位拍摄同一场景，得到若干张 LDR 图片，使用软件，把这些 LDR 信息合并成一张图片（从最暗的阴影到最亮的高光），得到 HDR 图片。它以浮点精度存储 RGB 标度的三个颜色值，一张HDR图像每个通道像素包含 32 位颜色数据，而传统JPEG图像，每个通道像素只保存8位数据。

所以HDR 图片中的颜色数值从最亮的部分到最暗的部分的跨度很大，即所谓的“动态范围”很高。

使用 HDRI（High-Dynamic Range Image 高动态范围图像）不仅可作为背景，还可以照亮整个场景。

为什么要使用HDRI？

这里使用一个直观的例子来演示 HDRI 的优势，在 Photoshop 中打开同一张图片的低动态和高动态版本，并置在一起（HDR 图片来源：Sunflowers HDRI • Poly Haven）

其中，上方图片为 jpeg 格式，位深度：8位/通道。下方图片为 hdr 格式，位深度：32 位/通道。

在默认情况下，两张图片在屏幕上看起来是一样的，这是因为屏幕显示的位深度也是 8 位/通道，超出这个范围的信息，会在屏幕上呈现“过曝”的纯白色，或者严重曝光不足带来的纯黑色。

我们给两张图片都添加“曝光度”调整图层，并且把曝光档位同样压低3档：

差距显现了：下方的 HDR 图片中，原本过曝变白的区域，显示出了更多的内容：云的细节，蓝天，太阳等。而上方的 LDR 图片的过曝区域，只是从纯白色变成了暗淡的灰色，因为这些过曝区域中本来就没记录任何细节信息。

我们使用这两张图片，作为天空环境背景，来渲染模型，差距也是显著的。

天空细节的区别：

反射细节的区别：

需要注意HDRI 中的太阳，可以渲染出投影：

挑选HDRI的时候要注意什么？

D5 渲染器所使用的 HDRI 天空环境图片，是“球形（spherical）投影的全景图”，除此之外，常见的全景图投影方式还有六面体（cubic），镜子球（mirror ball）等。球形投影的全景图的特征有以下几点：

1. 图片宽高比为2:1

2. 地平线通常在画面中间高度。

3. 画面内容可以完整涵盖摄影机周边所有的角度

以下是一张典型的适于 D5 渲染器使用的 HDRI 图的外观（为网页显示需要，已经压缩成低动态图片），我们要使用这种类型的图片作为天空环境：

为了使下载的高质量HDRI贴图在画面场景渲染中发挥最佳效果，可以使用D5渲染器。

D5拥有自主研发的全局照明技术D5 GI，能够准确表现光照和阴影效果，让渲染更加高效。D5内置了高质量的HDRI调节工具，方便用户快速调整天空光照和地理天空系统，以达到真实世界的自然光照效果。这样，即使在快节奏的工作中，也能够保证渲染出的照明和阴影效果都能够满足要求，让你的作品更具艺术性和专业性。