我们应该如何用平方根来固定亮度？

#1 楼

视频中谈论的内容称为伽马校正，这是图形程序员非常熟悉的话题。 John Hable关于Uncharted 2渲染的演讲的前30分钟是我最喜欢的介绍，“为什么图形程序员应该关心伽玛”，也是对HDR渲染的很好介绍。如果您不想观看演讲（尽管我极力推荐），那么“线性的重要性”也是一篇不错的文章，Charles Poynton的Gamma FAQ涉及了更多技术细节并解释了所使用的术语。
顺便说一下，平方根/平方根只是一个近似值； sRGB伽玛曲线是实际中最常用的曲线（请参见其中提及$ C_ \ text {srgb} $和$ C_ \ text {linear} $的公式）。另请参阅有关伽玛和色彩空间的此相关问题。话题比视频听起来要复杂。 :)
要回答您的特定问题：是的，大多数图像数据都以伽马格式存储，因此像素值不代表线性亮度。我不会将其描述为“不正确的”，因为伽玛编码具有将更多的值置于黑暗中的有用特性，这对于感知精度更好（如视频中所述）。对于每个RGB分量只有8位的图像来说，绝对必要使用Gamma编码。如果存储了线性值，则每个组件需要更多的12位才能在黑暗中获得足够的精度。


要更物理上正确，在模糊图像时，应将其转换为线性亮度，然后进行模糊处理（高斯或其他方式），然后将其转换回原始色彩空间。


监视器接收伽玛格式的图像数据。因此，像素值不代表线性亮度，并且输出亮度与像素值不成线性比例。
如果它是高质量的经过校准的显示器，则它将接受特定颜色空间（例如sRGB或Adobe RGB）中的数据，并根据该颜色空间的定义准确地再现颜色。如果这是一台未经校准的废话显示器，那么谁知道您会得到什么，但这有点像sRGB。


GPU可以在此处配置为执行各种操作。现代GPU具有硬件支持，可以在对纹理进行采样或将值存储到帧缓冲区时自动在gamma和线性之间转换值，但是程序员必须使用Direct3D或OpenGL之类的API明确启用该功能。


计算机图形学人员当然确实了解此主题，因此在为电影，AAA游戏等构建逼真的渲染器时，使其正确至关重要。但是，更多的“日常”应用程序，例如Web浏览器和图像编辑器（甚至如视频所述，甚至是Photoshop）也无法真正正确地处理伽玛。
这不是处理能力的问题；它不是处理能力的问题。也许这是20年前的问题，但是今天，即使是手机，也具有足够的处理能力，可以在伽马和线性之间转换图像。网络浏览器和图像编辑器仍然无法正确解决这个问题的原因是：（a）无知，（b）不相信伽玛足够重要以至于值得纠正，以及（c）坚持不良行为因为这种方式已经存在了很长时间，并且用户已经开始期待它了，所以如果有什么变化，他们会很害怕。


如前所述，在构建渲染器时，我们必须考虑很多有关伽玛的问题。大多数计算（例如照明）应在线性空间中进行，但输入纹理和输出图像应在伽马空间中。另外，也许渲染的某些部分（例如UI合成）应该在伽玛空间中发生，因为它对艺术家更熟悉（它更像是Photoshop图层合成等）。另外，我们必须决定内部渲染目标是存储在线性空间还是伽马空间中，因为这会影响精度。而且我们必须正确处理所有转换，以便在渲染过程中的正确位置在线性和伽马之间转换数据。