Изображение Radiance RGBE (.hdr)

Radiance Стандарт

Radiance RGBE (HDR): основополагающий формат с расширенным динамическим диапазоном, разработанный для системы синтетической визуализации Radiance; в нем фотометрически точные значения яркости хранятся с использованием общей 8-битной экспоненты.

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

Анализ и метаданные

Операционные системы и анализаторы файлов идентифицируют файлы HDR по начальной двоичной последовательности байтов:

Выберите или перетащите файлы сюда

Конфиденциально - файлы никогда не покидают ваше устройство

или вставьте Ctrl+V

Гарантия конфиденциальности без передачи по сети: 0 байт загружено на внешние серверы. Вся обработка выполнялась локально в песочнице Вашего браузера.

Сигнатура заголовка на уровне байтов (Magic Bytes)

HEX-СИГНАТУРА (СМЕЩЕНИЕ 0):

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

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ASCII: #?RADIANCE\n

Стандартизация: Radiance Synthetic Imaging System Standard

Технические спецификации

Архитектура контейнера	ASCII-заголовок, заканчивающийся пустой строкой, за которой следует строка разрешения и двоичные RLE-строки сканирования
Сжатие	Адаптивное RLE-кодирование применяется к строкам каждого канала
Порядок байтов (Endianness)	С прямым порядком байтов / сетевой порядок байтов
Цветовые пространства	Линейный Rec.709 RGB с координатами цветности CIE
Каналы и структура	RGBE: красный, зеленый, синий (8-битные мантиссы) + общий 8-битный показатель степени (экспонента)
Максимальные размеры	Практически неограниченный размер (строки разрешения с 32-битными беззнаковыми значениями)
Прозрачность	Отсутствует (физические измерения лучистой яркости)
Потоковая передача и прогрессивная загрузка	Потоковое воспроизведение построчно

Техническая матрица сравнения: HDR с конкурентами

Технический атрибут	HDR (Текущий)	EXR	TIFF	JPEG
Кодирование пикселей	32-битное RGBE (общая экспонента 8 бит)	16-битное число половинной точности / 32-битное число с плавающей запятой на канал	Целочисленный формат 8/16 бит или 32-битное число с плавающей запятой	8-битное целочисленное значение с гамма-кодированием
Основной вариант использования	360-градусное освещение окружения (IBL)	Многопроходный композитинг VFX	Фотография и препресс	Стандартная веб-графика
Масштаб динамического диапазона	76 порядков величины (от 10^-38 до 10^38)	Практически бесконечный диапазон с плавающей точкой	Зависит от глубины цвета	Ограниченный диапазон 8-битного SDR
Поддерживаемые каналы	Только RGB	Неограниченные произвольные каналы	Множество произвольных каналов	RGB / CMYK

Распространенные сценарии повреждения и руководство по восстановлению в HEX

По всей ширине кадра видны горизонтальные полосы.

Первопричина: Поврежден байт со счетчиком длин серий при построчной распаковке RLE.

Восстановление: Восстановите поврежденные маркеры строк с помощью File2File.app HDR Repair или конвертируйте в EXR.

Анализ безопасности и векторы атак на парсер

Декодеры Radiance HDR часто анализируют строки заголовков ASCII с помощью функций работы со строками неограниченной длины, что может вызвать переполнение буфера стека.

Известные векторы атак

Неограниченные вызовы sprintf/sscanf при чтении заголовков строки разрешения ('-Y %d +X %d').
Запись за пределами кучи во время некорректного декодирования RLE строк сканирования.
Целочисленное переполнение при выделении целевых буферов с плавающей точкой 32 бита.

Лучшие практики защиты: Проверяйте длину заголовка ASCII и размеры строк сканирования перед выделением буферов изображения.

История происхождения и ключевые этапы

2000Пол Дебевек популяризирует освещение на основе изображений HDR (IBL) в компьютерной графике с помощью файлов Radiance .hdr.

1997Стандартизировано адаптивное построчное кодирование длин серий для уменьшения размеров файлов.

1989Грег Уорд изобретает 32-битную пиксельную кодировку RGBE и формат .hdr в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.

Ключевые преимущества и плюсы

Компактный объем памяти 32 бита на пиксель при охвате 76 порядков величины физической яркости света.
Универсальная поддержка во всех пакетах 3D-рендеринга (Blender, Unreal Engine, Unity, Cinema 4D) для 360-градусных карт окружения.
Простая, надежная структура файла, легко реализуемая на всех программных платформах.

Технические ограничения и минусы

Из-за кодирования с общей 8-битной экспонентой в крайне темных областях могут появляться полосы, вызванные квантованием.
Каналы RGB не могут хранить отрицательные числа или произвольные многопроходные слои.
В значительной степени вытеснен форматом OpenEXR для производства многопроходных визуальных эффектов.

Интересные технические факты

Каждый файл Radiance HDR начинается с текстового заголовка '#?RADIANCE' или '#?RGBE'.
Формат был создан для симуляции физического архитектурного освещения при проектировании зданий до их возведения.
Знаковая статья Пола Дебевека для конференции SIGGRAPH 1997 года «Восстановление карт яркости с высоким динамическим диапазоном по фотографиям» описывала использование этого формата, которое произвело революцию в освещении компьютерной графики.

Часто задаваемые технические вопросы

Для чего используется файл HDRI в 3D?

Файлы HDRI (.hdr) используются как панорамные карты окружения на 360 градусов, чтобы реалистично освещать 3D-объекты, создавать тени и отражения с учетом условий реального мира.

Как работает 32-битное кодирование RGBE?

Вместо хранения трех отдельных чисел с плавающей запятой RGBE использует по 8 бит для красного, зеленого и синего, а также общую 8-битную экспоненту, вмещая полный динамический диапазон HDR всего в 4 байта на пиксель.

Могу ли я конвертировать HDR в JPG?

Да. File2File.app может применять тональную компрессию и конвертировать 32-битные файлы Radiance HDR в стандартные изображения JPG или PNG прямо в Вашем браузере.