Discussion :

[Fabien Henon]

Bonjour à tous,

Alors voilà, je suis passionné par la programmation 3D, et dans ma soif de savoir je voudrais en savoir plus sur l'effet HDR, notamment au niveau de sa programmation dans les jeux, cependant je n'arrive pas à trouver ce que je cherche sur le net
Peut être que je cherche mal, ou bien peut être que je suis tombé sur des sites qui me semblaient sans intérêt alors qu'en fait ils l'étaient. Quoi qu'il en soit je n'arrive pas à en savoir plus sur cet effet, et donc je compte sur vous pour me mettre dans la bonne direction.

En fait ce que j'aimerais savoir concrètement c'est:
- Comment fonctionne cet effet physiquement dans la réalité? (qu'est-ce que c'est exactement comme effet?)
- Comment arrive t-on à le simuler dans les jeux? (d'un point de vue algorithmique surtout)

Merci d'avance de vos réponses, tout lien utile ou explication sera la bienvenue

++

[Ange_blond]

Personnellement je n'en sais pas beaucoup plus mais...



http://en.wikipedia.org/wiki/High_dynamic_range_imaging
http://en.wikipedia.org/wiki/High_dy...ange_rendering

[raptor70]

En fait, le HDR est une technique de mise en valeur de l'éclairage ou plutôt de la luminosité. Si je me rappelle bien, plus la frame est clair plus l'écran est éclairci et inversement. Cela donne l'effet d'adaptation de l'œil à la lumière ambiante.

Je crois que l'exemple le plus frappant est lorsque l'on sort d'un tunnel. La luminosité dans le tunnel est très faible car les images que l'on voit son très sombre. Lorsque l'on sort du tunnel, le paysage est très éclairé ainsi la luminosité est forte.

Il me semble que c'est ce genre d'effet.

[Laurent Gomila]

Il ne faut pas confondre le HDRL (ne pas oublier le L de Lighting, sinon ça ne veut rien dire -- on peut aussi mettre un R pour Rendering) qui est une notion assez globale, avec les différents effets graphique qui peuvent le caractériser.

J'imagine que tu parles de l'effet d'adaptation de la luminosité, donc je vais répondre dans ce contexte.

- Comment fonctionne cet effet physiquement dans la réalité? (qu'est-ce que c'est exactement comme effet?)

Cet effet reproduit le temps d'adaptation de l'oeil (de la rétine en fait) à la luminosité ambiante. Donc oui, c'est extrêmement proche de la réalité physique.

- Comment arrive t-on à le simuler dans les jeux? (d'un point de vue algorithmique surtout)

Dans les jeux n'utilisant pas de HDRL, les scènes ne sont composées que de couleurs. Ainsi, un mur et le soleil auront strictement la même couleur (blanc par exemple), et le joueur les verra donc exactement de la même manière.

Le HDRL apporte un paramètre supplémentaire : l'intensité lumineuse. Dans l'exemple précédent, on pourra donner au mur une intensité de 1 (il ne fait que diffuser la lumière ambiante) et au soleil une intensité de 1 million (grosse source lumineuse). Cette différence permettra de rendre les deux objets différemment, par exemple d'éblouir le joueur lorsqu'il regardera le soleil et non lorsqu'il regardera le mur.

Au niveau technique, la clé est l'augmentation de la précision des pixels. Pour y arriver, on utilise des textures stockant non plus des entiers 32 bits, mais des flottants allant jusqu'à 128 bits. Ainsi on peut, en plus de la couleur, stocker l'intensité lumineuse.

Ensuite, on peut utiliser toute sorte d'algorithmes selon l'effet que l'on veut rendre :
- un flou pour faire du glow selon l'intensité lumineuse de chaque pixel
- un filtre pour calculer la luminosité globale de la scène en fonction de l'intensité lumineuse perçue par la caméra
- un effet de retard (pas grand chose de graphique dans celui-là) pour simuler le temps d'adaptation de l'oeil

Pour le reste, Wikipédia donne plus d'informations qu'il n'en faut
Après tu trouveras également plein de papiers et de démos chez ATI / nVidia ou sur des pages persos.

[bafman]

en fait, il faut juste savoir que HDR est un terme marketing gnagnagna pour décrire le fait qu'on utilise des buffer à plus haute précision que les buffer classique comme l'a dit Laurent.

en fait, je vais rétablir la vrai vérité : IL N'EXISTE PAS D'EFFET HDR !!!

par contre, il existe pleins d'effets se basant sur le fait d'utiliser des buffer en virgule flottante, par exemple :
- le tone mapping qui consiste à adapter la colorimétrie de l'image en fonction de la luminosité ambiante
- le bloom qui consiste à flouté les partie très brillantes de l'image
- tout effet pouvant tirer partie d'un buffer en virgule flottante (motion blur au pixel et autre)

Une fois qu'on sait ça, c'est très simple de comprendre pourquoi tu ne trouve rien sur le net concernant l'effet HDR... c'est un peut comme recherche de la doc sur l'effet Texture . Le HDR est un moyen de faire un effet, pas une finalité

[shenron666]

rah ce que je peux détester l'utilisation (abusive) de cet effet dans les jeux
tout comme le motion blur d'ailleurs
pourquoi essayer de (mal) simuler artificiellement ce que l'oeil fait naturellement

[Fabien Henon]

Tout d'abord merci de vos réponses.
Je vois déjà mieux ce que ça peut être

Mais donc si je comprends bien le HDRL serait plus une catégorie d'effets qu'un effet en lui même? Ainsi l'effet de bloom serait du HDRL? (je dis peut être n'importe quoi là )

J'ai aussi été faire un tour sur le wiki anglais du HDRR et j'ai vu à la fin un lien intéressant sur l'effet HDRR en OpenGL, et si j'ai bien compris le processus c'est:
Avoir des textures prévues pour (donc avec des composantes de couleur sur 16 bits floatant par exemple => il me semble que c'est le cas pour le format .hdr), après il faut aussi un framebuffer object pouvant stocker des valeurs aussi grandes. On fait notre effet: réflexion, bloom, ... Et enfin on doit faire un tone-mapping pour avoir au final une image correspondant au format du framebuffer à savoir des pixels de 32 bits.
Est-ce que vous pouvez me confirmer que ça fonctionne bien comme ça?

Donc voilà, il reste donc à priori encore un point que je ne suis pas sûr de comprendre, à savoir si le HDRL est plus une catégorie d'effets se basant sur la lumière, ou bien si c'est vraiment un effet à part entière qui consiste à avoir une plus grande luminosité pour plus de réalisme. Mais si c'est ça, alors je ne vois pas encore bien comment mettre en place un tel effet, car le PDF que j'ai lu sur l'implémentation du HDR qvec OpenGL ne faisait qu'utiliser du bloom avec aussi un peu de fresnel, ...

Merci d'avance de vos réponses

[shenron666]

savoir si le HDRL est plus une catégorie d'effets se basant sur la lumière, ou bien si c'est vraiment un effet à part entière qui consiste à avoir une plus grande luminosité pour plus de réalisme.

augmenter la luminosité fait augmenter le réalisme ?
en fait l'effet de base utilisé c'est la surexposition des couleurs

une couleur claire renverra plus de lumière qu'une couleur sombre et la couleur paraitra éblouissante pour l'observateur (effet de bloom)
les dessins animés (principalement les japonais) utilisent le bloom pour les lumières (et les kaméhas ) pour donner un aspect encore pus lumineux

tout ça c'est du post traitement, un filtre à appliquer une fois que ton rendu est terminé et qui nécessite donc une passe supplémentaire, un traitement sur l'image finale

[LeGreg]

HDR = réalité. C'tout. c'est pas du marketing ou un effet.

Dans la réalité (le monde quand vous sortez de chez vous ou meme chez vous a la lumiere de votre bougie) les valeurs d'éclairage ne sont pas limités artificiellement. Donc un jeu qui voudrait être *photoréaliste* (ou stylise mais vraisemblable cf les films PIXAR/Dreamworks) se DOIT d'utiliser une plus grande précision lors de ses calculs internes.

Problème : si le calcul interne intervient à une grande précision, l'affichage lui se fait toujours sur des ecrans a l'intervalle de luminosite limité (noir relatif, noir relatif + valeur min, noir relatif + valeur min * 255).
Donc pour faire rentrer cet intervalle et cette precision non limite dans un intervalle limite on effectue ce que l'on appelle du tone mapping.

Voir ce vieil article que je dois mettre a jour depuis super longtemps..

High dynamic range

Pour l'implementation dans les jeux il y a autant d'implementations que de jeux differents.

Quelques grandes tendances :
- le tone mapping se fait par une division simple par une constante. Le plus simple mais qui risque le plus de presenter des artefacts (Half life 2, oblivion, far cry etc.).
- le tone mapping suit la courbe d'exposition pseudo-photographique (crysis et un des modes de far cry, les samples du DX SDK).
- le tone mapping a une adaptabilite locale plutot que globale pour toute l'image (pas utilise a ma connaissance dans aucun jeu)
- le tone mapping se fait dans la passe de rendu (Half Life 2) voire le controle de la lumiere se fait carrement en amont (probablement utilise dans des jeux lo-tech).
- le tone mapping se fait dans une deuxieme passe ce qui permet d'utiliser la texture haute resolution et overbright pour une passe de blooming (qui est aussi un artefact mais souvent voulu par la direction artistique).
- le tone mapping se fait avec un algorithme complique de resolution d'equations aux derivees partielles (pas utilise dans les jeux a ma connaissance).
- le tone mapping utilise un espace etendu limite a la precision de 16 bits flottants par canal de couleur (sur PC).
- le tone mapping utilise un espace plus reduit limite a la precision de 10 bits fixes ou 11 bits fixes ou flottants par canal (sur console). C'est a peine plus que le LDR (low dynamic range) mais c'est vraiment pas cher (il faut les aider les pauvres consoles).

toute compression entraine des pertes, le choix de l'algo de tone mapping revient donc a faire un choix sur ou vous voulez voir ces pertes (couleur, contraste local ou global, etc), le tout en jouant sur la perception (psycho-visuel et illusions optiques).

LeGreg

[LeGreg]

Sinon si vous allez sur Flickr vous allez voir ce genre d'images dites "HDR"

http://www.flickr.com/groups/hdr/

Ne vous laissez pas berner.. Elles ne sont pas plus HDR que les photos que je prends moi (ou plus exactement "pas plus et pas moins"). Elles utilisent juste une forme de tone mapping adaptatif popularisee par un logiciel en particulier (Photomatix). Et la mode chez ces gens la evidemment c'est quand il y a un "bouton a pousser" c'est de le mettre "tout a fond", comme ca on voit bien qu'ils ont utilise le logiciel. Bref soyez "scientifiques" et n'adoptez pas la mentalite "push-button".. Merci :/

LeGreg

[Fabien Henon]

en fait, il faut juste savoir que HDR est un terme marketing gnagnagna pour décrire le fait qu'on utilise des buffer à plus haute précision que les buffer classique comme l'a dit Laurent.

en fait, je vais rétablir la vrai vérité : IL N'EXISTE PAS D'EFFET HDR !!!

par contre, il existe pleins d'effets se basant sur le fait d'utiliser des buffer en virgule flottante, par exemple :
- le tone mapping qui consiste à adapter la colorimétrie de l'image en fonction de la luminosité ambiante
- le bloom qui consiste à flouté les partie très brillantes de l'image
- tout effet pouvant tirer partie d'un buffer en virgule flottante (motion blur au pixel et autre)

Une fois qu'on sait ça, c'est très simple de comprendre pourquoi tu ne trouve rien sur le net concernant l'effet HDR... c'est un peut comme recherche de la doc sur l'effet Texture . Le HDR est un moyen de faire un effet, pas une finalité

Ca répond à ma question de savoir si c'est un effet a part entière ou plutot une categorie d'effets (je pensais avoir actualisé la conversation avant de poser cette question, mais on dirait que non car je n'avais pas vu ton message (pour ceux qui se demanderaient pourquoi j'ai posé cette question alors que la réponse était écrite plus haut ^^ ))

Sinon je vous remercie de vos réponses, je pense que je commence à bien comprendre ce que c'est et j'ai trouver un PDF qui explique lui aussi que le HDR c'est, en plus du fait de gérer l'exposition, une combinaison d'effets comme le Glare, le streak, le lens flare, ...

Cependant si vous avez d'autres choses à ajouter sur le sujet, ce sera avec plaisir que je lirai vos réponses

[sebh]

Ca répond à ma question de savoir si c'est un effet a part entière ou plutot une categorie d'effets (je pensais avoir actualisé la conversation avant de poser cette question, mais on dirait que non car je n'avais pas vu ton message (pour ceux qui se demanderaient pourquoi j'ai posé cette question alors que la réponse était écrite plus haut ^^ ))

Sinon je vous remercie de vos réponses, je pense que je commence à bien comprendre ce que c'est et j'ai trouver un PDF qui explique lui aussi que le HDR c'est, en plus du fait de gérer l'exposition, une combinaison d'effets comme le Glare, le streak, le lens flare, ...

Cependant si vous avez d'autres choses à ajouter sur le sujet, ce sera avec plaisir que je lirai vos réponses

Je répond a ce thread résolu car non, le HDR n'est pas un terme marketing (HD oui) et non ce n'est pas une combinaison d'effets : c'est une manière de stocker des valeurs.

Les réponse de LeGreg et Laurent_Gomila contiennent de bon éléments de réponse.

HDR signifie "interval de haute dynamicité". Lorsque que l'on parle d'une scène HDR, cela veut dire que les couleurs (composante R,G et B) affichées à l'écran ne sont plus contenues dans l'intervalle [0,1] mais [0, X] X dépendant du format de stockage. Le problème, c'est qu'au dessus de la valeur 1, les couleurs seront très saturées lorsqu'elles seront affichées sur un écran normal (LDR : low dynamic range). C'est pour cela que les écrans HDR existent car il peuvent affiché des couleurs très intenses (attention, pas les écrans HD qui sont eux seulement des écrans de haute résolution). Il est possible d'être éblouie avec un écran HDR puissant. (PS : à quand un écran HDR avec génération d'UV intégré pour le bronzage? MDR)

Oui, il est possible de simuler du HDR avec des composantes couleurs stockés en 8bits et une scale factor. Bon cela n'est plus du HDR et la qualité de rendu serai ridicule : il en résulterait de grande bande de couleur horrible à l'écran (encore plus visible s'il y a une adaptation à la luminosité ambiante).

C'est la qu'interviennent les buffers à virgule flottante (16 ou 32 bit) qui permettent de stocker un gamme de couleur ayant une très haute dynamique. Le problème est que lorsque l'on veut afficher ces images sur un écran normal LDR, les zone surexposées vont saturer. C'est la qu'interviennent les algorithmes de tone-mapping. Leur rôle est de permettre l'affichage d'une image HDR sur un périphérique LDR en essayant de garder tout les détails de cette images (Les image de très haute dynamicité doivent même être tone mappé pour être affiché sur les écrans HDR qui n'ont tout de même pas une dynamique de couleur infinie). C'est une problématique très complexe et une simple adaptation de luminance ou égalisation d'histogramme ne suffit pas toujours. Je vous conseil de regarder du coté des publications de Debevec, Pattanaik ou encore Reinhard à de grande conférence comme Siggraph.

Sinon, attention, le tone-mapping ne correspond pas vraiment à l'adaptation à la luminosité de l'image pour simuler l'adaptation de notre système visuelle (bien qu'un tone-mapping naturel existe à l'intérieur de notre système visuel).

Ceux qui veulent implémenter un rendu HDR devraient aussi se renseigner sur la correction gamma.... (un très bon article est présent dans GPU Gems 3)

Les effets que tu décris (Glare, lens flare, motion blur, etc) existent depuis longtemps dans des jeux qui ne sont pas "HDR" (bloom dans ennemy territory quake wars, lense flare dans serious sam, etc). Ces effets seront juste plus "réaliste" avec un rendu HDR et corresponderont mieu à l'image rendue.

[Fabien Henon]

Merci de ta réponse, en fait j'avais continué à me renseigner sur ce sujet et c'est aussi ce que j'ai fini par comprendre (notamment avec l'aide de LeGreg qui me disait que le bloom par exemple n'est pas du HDR).

[Kurisu]

Pour plus d'infos, je te conseille 2 bouquins: Real-Time Render (3eme édition) et OpenGL SuperBible (4eme edition). Ils traitent tous les 2 aussi du HDR Rendering, ou plutôt des effets blooming etc.

[Fabien Henon]

Merci j'essaierai de me renseigner dessus