HDR

数字图像处理中的HDR简介
HDRI文件
HDR{tx}
分类
和bloom效果的关系
通信系统中的HDR简介
发展简史




发展概况
特点和优势
发展前景
数字图像处理中的HDR 简介
HDRI文件
HDR{tx}
分类
和bloom效果的关系
通信系统中的HDR 简介
发展简史
发展概况
特点和优势
发展前景
 

　　
[编辑本段]数字图像处理中的HDR
简介
　　HDR的全称是High Dynamic Range，即高动态范围，比如所谓的高动态范围图象（HDRI）或者高动态范围渲染（HDRR）。动态范围是指信号{zg}和{zd1}值的相对比值。目前的16位整型格式使用从“0”（黑）到“1”（白）的颜色值，但是不允许所谓的“过范围”值，比如说金属表面比白色还要白的高光处的颜色值。 　　在HDR的帮助下，我们可以使用超出普通范围的颜色值，因而能渲染出更加真实的3D场景。也许我们都有过这样的体验：开车经过一条黑暗的隧道，而出口是耀眼的阳光，由于亮度的巨大反差，我们可能会突然眼前一片白光看不清周围的东西了，HDR在这样的场景就能大展身手了。 　　下面是由OpenEXR网站提供的HDR的一个简单例子。OpenEXR是由工业光魔（Industrial Light & Magic）开发的一种HDR标准。工业光魔则是一家世界闻名的加州工作室，该工作室创造过许多惊人的CG和视觉效果，比如1977年版的电影《星球大战》中的很多{tx}。 　　最左边的是原始图片，树木非常暗因为整体曝光受到远处高亮光的影响；中间图片的亮度提高了3级；而右边图片的亮度提高了7级，树木的细节很容易辨别，而背景极度明亮。 　　总之简单来说，HDR可以用3句话来概括： 　　1.亮的地方可以非常亮 　　2.暗的地方可以非常暗 　　3.亮暗部的细节都很明显 　　HDR是目前追求画面逼真度{zx1}{zxj}的手段。Crytek已经准备把它加入Far Cry 的1.3补丁中，以及他的史诗大作Unreal Engine 3。根据最近透露出来的消息，他们正在为半条命2：迷失海岸制作特殊的HDR效果，同时，FarCry将通过Shader Model 3执行HDR，这些，将只能工作在NVIDIA{zx1}的显卡上。半条命2通过Shader Model 2执行HDR，主要是考虑到ATI显卡的目前情况
HDRI文件
　　HDRI文件是一种文件，扩展名是hdr或tif格式，有足够的能力保存光照信息，但不一定是全景图。Dynamic Range（动态范围）是指一个场景的最亮和最暗部分之间的相对比值。一张HDR图片，它记录了远远超出256个级别的实际场景的亮度值，超出的部分在屏幕上是显示不出来的。可以这样想象：在photoshop里打开一张从室内往窗外外拍的图片，窗外的部分处在强烈的阳光下，曝光过度，呈现的是一片白色，没有多少细节。你将毫无办法，调暗只会把白色变成灰色而已，并不会呈现更多的细节。但如果同一场景是由hdr纪录的话，你减低曝光度，原来纯白的部分将会呈现更多的细节。
HDR{tx}
　　现在将HDR和游戏联系起来。HDR在游戏中特指HDR{tx}。HDR{tx}是通过ShaderModel实现的的图像渲染{tx}。想要实现HDR{tx}，首先，游戏开发者要在游戏开发过程中，利用开发工具（就是游戏引擎）将实际场景用HDRI记录下来，当然开发技术强的开发组会直接用小开发工具（比如3D MAX的某些{tx}插件）创造HDRI图像；其次，我们的显卡必须支持显示HDR{tx}，nVIDIA的显卡必须是GeForce 6系列或更高，ATI显卡至少是Radeon 9550或以上。HDR{tx}最早是在nVIDIA的显卡实现的，但是ATI的SMARTSHADER技术也包含HDR技术，不过这种HDR从实现原理上与nVIDIA的还是有区别的，只不过这种区别对于玩家来讲没有什么意义。 　　HDR是nVIDIA提出的概念，早先开发商都是通过Shader Model 3.0来实现HDR{tx}，因此只有nVIDIA的GF 6XXX和GF 7XXX系列能够实现HDR。有人说ATI的显卡也可以实现HDR，ATI自己也是这么宣称的，其实ATI面对竞争压力，也效仿nVIDIA实现了RADEON显卡的模拟HDR的支持，注意，仅是模拟，而且是通过Shader Model 2.0实现的。
分类
　　实际上，HDR分为三个种类，即FP16 HDR、FP24 HDR和FP32 HDR，《孤岛惊魂》v1.31版支持的HDR是FP16 HDR，FP16 HDR是一种特殊硬件加速的HDR，这种HDR还没有被当前（至少2005年9月之前）的ATI的显卡所支持。模拟HDR不需要特殊硬件加速方法实现，《半条命2：失落的海岸》实现的HDR就是模拟的HDR，毕竟Valve要照顾ATI的显卡，不过还有一种说法是，《半条命2：失落的海岸》一直在拖延发布日期，是因为ATI要求Valve必须等待R520显卡上市之后才可以发布《半条命2：失落的海岸》，因为R520可能会真正支持FP16 HDR，所以有可能《半条命2：失落的海岸》也支持FP16 HDR。
和bloom效果的关系
　　现在很多玩家在争论HDR和bloom效果的区别。其实，从游戏表现出的画面效果来看，两者的差别不是很大，但是他们的技术成分就相差千里。今年年初，有国外玩家制作了一个《半条命2》的MOD，能够模拟出HDR效果，注意，这仅是模拟，这个MOD实现的{tx}与bloom效果差别不大，几乎可以说就是bloom效果。那么HDR与bloom效果的差别到底在什么地方呢？ 　　{dy}，HDR效果就是超亮的光照与超暗的黑暗的某种结合，这个效果是光照产生的，强度、颜色等方面是游戏程序可动态控制的；bloom效果则是物体本身发出的光照，仅仅是将光照范围调高到过饱和，是游戏程序无法动态控制的。 　　第二，bloom效果无需HDR就可以实现，但是bloom效果是很受限的，它只支持8位RGBA，而HDR{zg}支持到32位RGBA。 　　第三，bloom效果的实现很简单，比如《半条命2》的bloom MOD就是一个很小的很简单的MOD，而且bloom效果不受显卡的规格的限制，你甚至可以在TNT显卡上实现bloom效果（当然效果很差）！而HDR，必须是6XXX以上的显卡才能够实现，这里的HDR是指nVIDIA的HDR。这时有必要谈nVIDIA和ATI的显卡所实现的HDR，两者还是有区别的，具体区别就很专业了，总之从真实性表现来看，nVIDIA的显卡实现的HDR更好一些。HDR是nVIDIA提出的概念，从技术上来讲，ATI当然无法严格克隆nVIDIA的技术，所以ATI的HDR是另一种途径实现的尽可能接近的HDR，不能算“真”HDR，据传ATI的R520能够真正实现FP16 HDR。 　　事实上，游戏开发商往往会将两种{tx}一起使用以达到一个最终的效果。两者的区别可以举一个最简单的例子：你在游戏中，从黑暗的房间中走到太阳地中，你眼前的景物会很刺眼，随后亮度会降低，xx就同现实中的情况一致。很神奇！这就是HDR{tx}的威力。而bloom效果实现的光照强度可能不会很真实，同时也是不可变的。
[编辑本段]通信系统中的HDR
简介
　　HDR(high data rate，高速数据传输技术)是面向CD MA所开发的高速无线接入技术，它可以在以传输电话语音为主的通道以外，引进可以满足高速数据通信需求的技术。 　　第三代（3G）移动电话IMT—2000的无线存取方式决定采用CDMA，关于这一方面的争论刚刚尘埃落定，然而紧接着就如何引进高速数据通信技术方式又掀起了一场新的竞争大战。 导火线是推崇CDMA方式之一的cdma2000阵营提出了多个方案，主张在以传输电话语音为主的通道以外，另外引进可以满足高速数据通信需求的技术。HDR（high　data　rate）就是其中的一种方式， IMT—2000标准化团体3GPP2已于2000年9月份完成技术规范，预计2002年投入商用。 　　HDR是由美国高通公司提出的。HDR技术在1999年底正式亮相。这种通信新技术被认为成本低、功能强，适用于多种固定和移动通信设备（包括移动电话、手持计算机、笔记本电脑无线调制解调器），支持互联网通信协议，用于移动通信时传输率高达2.4Mbps。 　　专家认为，HDR作为现今速率较低的无线通信设备与未来高速率的第三代移动通信技术之间的一种过渡通信技术，有着一定的应用前景。美国西部电信公司和斯普林特公司，1999年初曾对HDR技术进行了测试。市场观察家指出，HDR作为现有技术的升级解决方案，对硬件要求不高，因此采用这种技术的成本非常低廉。高通也正是把这作为一个卖点来推销HDR技术的。
发展简史
　　l CDMA的发展历程 　　从基于IS—95A架构的cdmaOne(14．4kbp／s)到： 　　基于IS—95B架构的cdmaOne(64bp／s)到： 　　CDMA-HDR技术(1．4M/s)，再发展到： 　　第三代(3G)CDMA(>2M／s)。 　　{dy}阶段：架构cdmaOne网络 　　cdmaOne是增长最快的无线通信技术。该技术自开始商用短短的六年以来，其用户已经达到了5000万。到第三代系统实现商用之时，cdmaOne用户预计将超过1亿。 　　目前cdmaOne网络不但可以提供高容量、优质话音和先进的低速数据服务，而且可在近期过渡到可以提供更快和更有效的数据服务。具体说来，目前大面积部署的cdmaOne 网是基于IS－9 5A架构，该网络可以支持速纺为1．44bps诸如电子信件、网上浏览和企业需要。而最近在世界上某些国家部署的IS－95B cdmaOne网则可支持64bps的数据传输，通过高通公司具有整合话音和数据功能的移动终端和无线本地环路产品，用户可以进行因特网访问，查阅股票即时行动和妥善安排时间。 　　第二阶段：cdma2000一期和高速数据传输技术（HDR）相结合 　　未来的话音和数据通信要求系统具有更大容量、更高频谱效率、更高数据传输速率和提供更多样的服务。cdma2000一期和 HDR正是满足这些需要互补的新技术。 　　作为第三代CDMA技术开发和标准化的前期成果，cdma2000一期使运营商能使现有cdmaOne网络的容量扩大两倍，同时能提供降值速率为144bps的分组和电路数据服务。 　　对于需要在现有无线频谱下提供更高数据传输速率服务的运营商来说，HDR这项技术为现存的cdmaOne网络特别量身定制，可以使cdmaOne服务商们向用户提供峰值速率超过2．4Mbps的高速数据传输服务，或者在不影响现有网络话音通信容量的前提下，向大量用户提供数据服务。这种具有高频谱效率和高容量的技术由于采用与现有cdmaOne系统同样的射频参数并在标准载频下运作，从而保证了与现有cdma One网络{zd0}的兼容性，并{zd0}限度地保护了cdmaOne运营商的现有网络投资。 　　此外HDR技术也是一种可以与有线调制解调器、ADSL、ISDN和其他有线数据解决方案相媲美的、为大范围用户提供高速无线数据服务经济可行的技术方案。 HDR系统可以与运营商现有的话音系统协调运作或作为独立的系统提供服务，通过将HDR系统与CDMA运营商现有的话音系统结合起来，运营商在语音和数据服务进行独立的优化组合，在不增加系统复杂性和简化网管的前提下，在同一网络同时提供具有更大容量和更优性能的语音和数据服务。同时运营商也避免了确定话音和数据服务的优先等级，以及平衡负载等繁琐的网络操作。 　　高速无线数据传输技术不但能提供更为有效的因特网访问，电子邮件、数据传输、和信息提示服务，而且能够支持声音和图像的多媒体应用。 　　随着cdmaOne系统用户继续迅速增加，对高速数据服务的需求也会日益增长。由于cdma2000一期和HDRxx互补的特性，该技术解决方案能使运营商在xx成熟的第三代技术推出之前，以经济、灵活和高效的方式满足无线通信目前和将来独特的需求，特别是像中国这样无线通信迅猛增长的国家。同时在整个过渡过程中，运营商可以积累宝贵的运营和网络经验，取得更大成功。
发展概况
　　高通公司在1998 年9月公开展示了HDR技术，并在U．S West和Cisco系统上做了现场试验。基于Qualcomm公司提出的HDR(High Data Rate)技术，支持平均速率为650kbps，峰值速率为2.4Mbps的高速数据业务，不支持话音业务。2000年9月完成技术规范，2002年左右可商用。 　　高通公司与多家企业合作，以开发和推广应用HDR技术。 　　高通公司和日立制作所在以HDR方式的无线因特网方面进行了合作。两公司共同开发HDR方式的通信系统，并将进行区域性试验。在该试验中将对HDR的无线部分的特性、功能、网络结构、接驳点等进行评估。日立将根据试验的结果开发制造商品。 　　1999年底决定购买高通公司手机业务的日本京瓷公司也对开发HDR终端显示了积极的姿态。 　　高通公司与朗迅科技公司一直在合作开发HDR技术。朗讯和Sprint PCS公司从2000年7月开始进行高速移动因特网实验，该高速移动因特网使用了现行的CDMA制式的移动电话网络。实验地点位于堪萨斯州Lenexa的Sprint　PCS的技术综合中心。两公司所使用的技术是以高通公司的HDR为基础的。 　　据悉，日本IDO从2000年7月份开始进行HDR实验，韩国、澳大利亚的通信服务商也将开始实验。 　　目前，QUALCOMM公司公开了开发高速无线数据通讯技术“HDR”(high data rate)强化版的计划。 　　现有的HDR是面向cdmaOne以及cdma2000等扩散频带带宽为1.25MHz的系统(被称为1x)所开发的技术。QUALCOMM计划的强化版HDR被称为“3xHDR”，其扩散频带带宽将是1x的3倍，即3.75MHz(3x)。通过扩大扩散频带带宽，来进一步提高数据通讯能力。 　　但目前尚未明确3xHDR的实现时间和具体规格，其数据通讯速度预计{zd0}传输率在3M～5Mbit/s左右。
特点和优势
　　在HDR中，不是去控制功率而是通过非常xx地控制数据速度，来实现高效率的数据通信的。不过与此同时，由于HDRxx忽略对电话通信的所有要求，因此HDR通道不能用于电话用途。也许有人会问，不能用来打电话的移动电话通道有什么意义呢。高通公司之所以提出HDR方案，是因为该公司认为便携式数据通信今后将会急剧增长的缘故。 　　在HDR方式中，通过相当于cdma2000电话1个通道的带宽1.25MHz带宽，就可以进行{zg}2.4Mb／s，平均600kb／s的高速数据通信。由于与电话的带宽相同，因此可以直接使用cdma2000基站。不过由于HDR根据终端—基站＂间的距离进行控制的方法与电话的控制方法不同，因此HDR与电话必须使用不同的通道。例如假设有一个可以容纳8个通道的基站，那么就需要在这8个通道中分配电话用通道数与HDR通道数。 　　当然，电话用终端与HDR终端也不同。由于HDR不能用来打电话，一般将会连接到笔记本电脑等终端使用。不过，要想如i模式那样使用手机电话进行因特网通信，就需要使用同时配备普通手机和HDR两个通道的双模终端。 　　当在没有设置对应HDR的基站的地区使用时，或者HDR通道全部被占用，只有电话用通道空闲时，就需要使用Modem上网。另外，还可以做为HDR通信不能顺利进行时的备用方案使用电话用通道。从满足这些需求的意义上说，双模式的终端有可能先流行起来。 　　HDR的主要特点如下： 　　1、高速率、高性能价格比的数据通信解决方案，最适合互联网接入的1．25MHz带宽数据通信系统。 　　2、支持移动和固定环境并提供至IP主干网的无缝连接。 　　3、HDR系统的空中接口采用CDMA技术， 可以兼容第三代(如CDMA 2000)移动电话。 　　4、无需更大的设备投资便可接入现有的IP网络，在移动环境中可随时随地接入互联网，如手机上网和车载应用终端。
发展前景
　　CDMA—HDR的出现有其必然性。随着对数据传输速度及容量要求的提高， 目前第二代的GSM，cdma—One等数字蜂窝电话系统提供的低速数据服务已不能满足要求，而承诺提供高速数据服务的第三代技术(3G)实现商用尚需时日，CDMA—HDR的技术方案已成为满足目前无线通信数据及多媒体传输需求的一种好方法。 　　各cdma2000推动集团相继提出了在IMT-2000中实现的高速通信技术方式，促成这种局面的可以说是NTT DoCoMo的i模式。在仅仅1年半期间i模式争取到了1000万个用户，获得了巨大成功，从而向全世界揭示了便携式数据通信的巨大潜在需求。 　　全球使用无线电话获取数据的用户预计在今后4年将增长l0倍，达到3．85亿。目前全球使用CDMA制式用户已超过7，000万，这个数字正以每两年增加一倍的速度上升。国际电联要求下一代无线电通信技术中充分体现数据通信的功能。按信息产业部规划，到2001年， 中国CDMA手机容量将达到lO00万门。因此CDMA-HDR的市场前景良好，当然由于政治的因素的影响，也可能出现变数。