Radiance HDR (.hdr)

Radiance Стандарт

Radiance RGBE (HDR) е основополагащият формат с висок динамичен обхват, разработен за системата Radiance за синтетични изображения. Той съхранява фотометрично точни стойности на яркостта чрез общ 8-битов експонент.

Изобретател: Greg Ward (Lawrence Berkeley National Laboratory)Година: 1989MIME: image/vnd.radiance

Проверка и метаданни

Операционните системи и файловите анализатори идентифицират HDR файлове чрез проверка на началната двоична байтова последователност:

Изберете или пуснете файлове тук

Поверително - файловете никога не напускат устройството ви

или поставете Ctrl+V

Гаранция за поверителност с нулево мрежово предаване: 0 байта са качени на външни сървъри. Цялата обработка се извършва локално в пясъчниците на вашия браузър.

Байтов подпис на заглавката (сигнатурни байтове)

HEX ПОДПИС (ОФСЕТ 0):

23 3F 52 41 44 49 41 4E 43 45 0A

ASCII ПРЕДСТАВЯНЕ: #?RADIANCE\n

Стандартизация: Radiance Synthetic Imaging System Standard

Технически спецификации

Контейнерна архитектура	ASCII заглавка, завършваща с празен ред, следвана от низ с резолюцията и двоични растерни редове с RLE кодиране
Компресия	Адаптивно кодиране на серии (RLE) за всеки растерен ред и канал
Поредност на байтовете (Endianness)	Ред от старшия към младшия байт (Big-Endian, мрежов ред на байтовете).
Цветови пространства	Линейно Rec.709 RGB с координати на цветност CIE
Канали и структура	RGBE: червен, зелен и син канал (8-битови мантиси) плюс общ 8-битов експонент
Максимални размери	Практически неограничен размер (низове с резолюция с беззнакови 32-битови стойности)
Прозрачност	Няма (измервания на физическата яркост на светлината)
Поточно предаване и прогресивно зареждане	Последователно поточно възпроизвеждане ред по ред

Техническа сравнителна матрица: HDR спрямо конкуренти

Технически атрибут	HDR (Текущ)	EXR	TIFF	JPEG
Кодиране на пиксела	32-битов RGBE (общ 8-битов експонент)	16-bit half / 32-bit float на канал	Цяло число 8/16-bit или 32-bit float	8-битово гама-кодирано цяло число
Основна употреба	360-градусово осветление на околната среда (IBL)	VFX многопасово композиране	Фотография и предпечат	Стандартна уеб графика
Обхват на динамичния диапазон	76 порядъка (10^-38 до 10^38)	Практически неограничен диапазон с плаваща запетая	Варира според цветовата дълбочина	Ограничен 8-битов SDR диапазон
Поддържани канали	Само RGB	Неограничени произволни канали	Множество произволни канали	RGB / CMYK

Често срещани видове повреди и ръководство за възстановяване на шестнадесетични данни

В изображението се виждат хоризонтални ивици по цялата ширина на кадъра.

Първопричина: Повреден байт за броя на последователните пиксели при RLE декомпресиране на растерен ред.

Възстановяване: Възстановете повредените маркери на растерните редове с HDR Repair на File2File.app или конвертирайте файла в EXR.

Анализ на сигурността и вектори на атака към парсера

Декодерите на Radiance HDR често парсват ASCII заглавни редове с неограничени низови функции, което може да доведе до препълване на стек буфера.

Известни вектори на атака

Неограничени извиквания на sprintf/sscanf при четене на низове с резолюцията („-Y %d +X %d“).
Запис извън границите на heap паметта при декодиране на неправилно формиран RLE растерен ред.
Целочислено препълване при заделяне на памет за целеви 32-битови буфери с плаваща запетая.

Най-добри практики за защита: Проверявайте дължината на ASCII заглавката и размерите на растерните редове, преди да заделяте буфери за изображението.

Исторически произход и етапи

2000Paul Debevec популяризира осветление, базирано на HDR изображения (IBL), в компютърната графика чрез Radiance .hdr файлове.

1997Стандартизирано е адаптивно RLE кодиране на растерните редове за намаляване на размера на файловете.

1989Greg Ward изобретява 32-битовото кодиране на пиксели RGBE и формата .hdr в Lawrence Berkeley National Laboratory.

Основни предимства

Компактен размер от 32 бита на пиксел с обхват от 76 порядъка във физическата яркост на светлината.
Поддържа се от много пакети за 3D рендиране за карти на околната среда, но поддръжката зависи от приложението.
Сравнително компактна файлова структура, която могат да реализират програми с поддръжка на Radiance HDR.

Технически ограничения и минуси

Заради общия 8-битов експонент в много тъмните области може да се появят ивици от квантуване.
RGB каналите не могат да съхраняват отрицателни числа или произволни слоеве с множество рендер пасове.
В голяма степен е заменен от OpenEXR за производство на визуални ефекти с множество рендер пасове.

Интересни технически факти

Всеки Radiance HDR файл започва с текстовия ред в заглавката „#?RADIANCE“ или „#?RGBE“.
Форматът е създаден за симулиране на физическо архитектурно осветление при проектиране на сгради преди построяването им.
В емблематичната си статия за SIGGRAPH от 1997 г., „Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs“, Paul Debevec използва този формат и преобразява CGI осветлението.

Често задавани технически въпроси

За какво се използва HDRI файл в 3D?

HDRI (.hdr) файловете служат като 360-градусови панорамни карти на околната среда, които осигуряват фотореалистично осветление от реалния свят, сенки и отражения върху 3D обекти.

Как работи 32-битовото кодиране RGBE?

Вместо три отделни числа с плаваща запетая RGBE използва по 8 бита за червения, зеления и синия канал плюс общ 8-битов експонент. Така пълният HDR динамичен обхват се побира в едва 4 байта на пиксел.

Мога ли да конвертирам HDR в JPG?

Да. File2File.app може да приложи тонално мапиране и да конвертира 32-битови Radiance HDR файлове в стандартни JPG или PNG направо в браузъра.