Radiance HDR (.hdr)

Radiance Standard

Radiance RGBE (HDR) er det grundlæggende format med stort dynamisk omfang, der blev udviklet til Radiance-systemet til syntetisk billeddannelse, og som gemmer fotometrisk nøjagtige luminansværdier ved hjælp af en delt 8-bit-eksponent.

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

Undersøgelse og metadata

Operativsystemer og filanalysatorer identificerer HDR-filer ved at inspicere den indledende binære bytesekvens:

Byte-niveau Header-signatur (Magic Bytes)

Operativsystemer og filanalysatorer identificerer HDR-filer ved at inspicere den indledende binære bytesekvens:

HEX-SIGNATUR (OFFSET 0):

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

ASCII-REPRÆSENTATION: #?RADIANCE\n

Standardisering: Radiance Synthetic Imaging System Standard

Tekniske specifikationer

Containerarkitektur	ASCII-header, der slutter med en tom linje, efterfulgt af opløsningsstreng og binære RLE-scanlinjer
Komprimering	Adaptiv RLE-kodning anvendt på hver kanals scanningslinjer
Byte-rækkefølge	Big-Endian / netværksbyterækkefølge
Farverum	Lineær Rec.709 RGB med CIE-kromaticitetskoordinater
Kanaler og struktur	RGBE: rød, grøn, blå (8-bit mantisser) + fælles 8-bit eksponent
Maks. dimensioner	Praktisk talt ubegrænset (opløsningsstrenge med unsigned 32-bit-heltal)
Gennemsigtighed	Ingen (fysiske målinger af udstrålet luminans)
Streaming og progressiv	Sekventiel streamingafspilning scanlinje for scanlinje

Teknisk sammenligningsmatrix: HDR sammenlignet med konkurrenterne

Teknisk attribut	HDR (Aktuel)	EXR	TIFF	JPEG
Pixel-kodning	32-bit RGBE (delt 8-bit eksponent)	16-bit half / 32-bit float pr. kanal	Heltal 8/16-bit eller 32-bit float	8-bit gammakkodet heltal
Primær anvendelse	360-graders miljøbelysning (IBL)	VFX-sammensætning med flere gennemløb	Fotografi og prepress	Standard webgrafik
Dynamisk omfang	76 størrelsesordener (10^-38 til 10^38)	Praktisk talt ubegrænset flydende kommatalområde	Varierer med bitdybden	Begrænset 8-bit SDR-område
Understøttede kanaler	Kun RGB	Et vilkårligt antal kanaler	Flere vilkårlige kanaler	RGB / CMYK

Almindelige korruptionstilstande og hex-gendannelsesvejledning

Billedet viser vandrette stribebånd på tværs af hele billedets bredde.

Grundlæggende årsag: Korrupt tællerbyte for kørselslængde ved RLE-dekomprimering af en scanningslinje.

Gendannelse: Gendan beskadigede scanningslinjemarkører med File2File.app HDR Repair, eller konverter filen til EXR.

Sikkerhedsanalyse og parser-angrebsvektorer

Radiance HDR-dekodere behandler ofte ASCII-headerlinjer med strengrutiner uden længdebegrænsning, som kan udløse bufferoverløb på stakken.

Kendte angrebsvektorer

sprintf/sscanf-kald uden længdebegrænsning ved læsning af opløsningsstrenge i headers ('-Y %d +X %d').
Skrivning uden for heap-bufferens grænser under dekodning af misformet RLE-scanningslinje.
Heltalsoverløb ved allokering af destinationsbuffere til 32-bit flydende kommatal.

Defensive bedste praksisser: Valider længden af ASCII-headeren og scanningslinjedimensionerne før allokering af billedbuffere.

Historisk oprindelse og milepæle

2000Paul Debevec populariserer HDR-billedbaseret belysning (IBL) i computergrafik ved hjælp af Radiance .hdr-filer.

1997Adaptiv scanline run-length-kodning standardiseres for at reducere filstørrelser.

1989Greg Ward opfinder RGBE 32-bit pixel-kodningen og .hdr-formatet på Lawrence Berkeley National Laboratory.

Vigtige fordele og styrker

Kompakt hukommelsesaftryk på 32 bit pr. pixel, samtidig med at det spænder over 76 størrelsesordener i fysisk lysluminans.
Understøttes af mange 3D-renderingsprogrammer til miljøkort, men understøttelsen afhænger af programmet.
En forholdsvis kompakt filstruktur, som software med Radiance HDR-understøttelse kan implementere.

Tekniske begrænsninger og ulemper

Kvantiseringsbånd kan forekomme i ekstreme mørke områder på grund af delt 8-bit eksponentkodning.
RGB-kanaler kan ikke gemme negative tal eller vilkårlige lag med flere gennemløb.
Stort set erstattet af OpenEXR til produktion af visuelle effekter med flere gennemløb.

Interessante tekniske fakta

Enhver Radiance HDR-fil starter med tekstoverskriften '#?RADIANCE' eller '#?RGBE'.
Formatet blev skabt til at simulere fysisk arkitektonisk belysning i bygningsdesign, før strukturerne blev opført.
Paul Debevecs ikoniske SIGGRAPH-artikel fra 1997 'Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs' brugte dette format til at revolutionere CGI-belysning.

Ofte stillede tekniske spørgsmål

Hvad bruges en HDRI-fil til i 3D?

HDRI (.hdr) filer bruges som 360-graders panoramiske miljøkort til at skabe fotorealistisk belysning, skygger og refleksioner på 3D-objekter.

Hvordan fungerer 32-bit RGBE-kodning?

I stedet for at gemme tre separate flydende kommatal bruger RGBE 8 bit hver for rød, grøn og blå plus en delt 8-bit eksponent, så hele HDR-dynamikområdet kan rummes på kun 4 bytes pr. pixel.

Kan jeg konvertere HDR til JPG?

Ja. File2File.app kan tone-mappe og konvertere 32-bit Radiance HDR-filer til standard JPG- eller PNG-billeder direkte i din browser.