我正在嘗試使用 WIC 將加載的 HDR 影像浮點陣列轉換為 10 位 DWORD。

加載檔案的型別是 GUID_WICPixelFormat128bppPRGBAFloat，我得到了每個顏色 4 個浮點數的陣列。

當我嘗試將這些轉換為 10 位時，如下所示：

struct RGBX
{
    unsigned int b : 10;
    unsigned int g : 10;
    unsigned int r : 10;
    int a : 2;
} rgbx;

（這是 NVIDIA 編碼庫為 10 位 rgb 請求的格式），

然后我假設我必須將每個浮點數除以 1024.0f 才能將它們放入 DWORD 的 10 位內。

但是，我注意到一些浮點數 > 1，這意味著它們的范圍不是 [0,1]，因為當影像為 8 位時會發生這種情況。

他們的范圍是多少？如何將浮點顏色存盤為 10 位整數？

我正在嘗試使用 NVidia 的 HDR 編碼器，它需要像上述結構一樣的 ARGB10。

一種顏色的 10 位資訊如何存盤為浮點數？

順便說一句，我嘗試使用 WIC 進行轉換，但從 GUID_WICPixelFormat128bppPRGBAFloat 轉換為 GUID_WICPixelFormat32bppR10G10B10A2 失敗。

HRESULT ConvertFloatTo10(const float* f, int wi, int he, std::vector<DWORD>& out)
    {
        CComPtr<IWICBitmap> b;
        wbfact->CreateBitmapFromMemory(wi, he, GUID_WICPixelFormat128bppPRGBAFloat, wi * 16, wi * he * 16, (BYTE*)f, &b);
        CComPtr<IWICFormatConverter> wf;
        wbfact->CreateFormatConverter(&wf);
        wf->Initialize(b, GUID_WICPixelFormat32bppR10G10B10A2, WICBitmapDitherTypeNone, 0, 0, WICBitmapPaletteTypeCustom);

// This last call fails with 0x88982f50 : The component cannot be found. 
}

編輯：我找到了一篇論文（https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01704278/document），這與這個問題有關嗎？

uj5u.com熱心網友回復：

大于 0..1 范圍的浮點顏色內容是高動態范圍 (HDR) 內容。如果您將其簡單地轉換為 10:10:10:2 UNORM，那么您正在對超過 1 的值使用“剪輯”。這不會產生好的結果。

特別提款權 10:10:10 或 8:8:8

您應該使用色調映射，在轉換為 10:10:10:2 之前或作為轉換的一部分，將 HDR 信號轉換為 SDR（標準動態范圍又名 0..1）。

色調映射有許多不同的方法，但一個常見的“通用”解決方案是Reinhard 色調映射算子。這是一個使用DirectXTex的實作。

std::unique_ptr<ScratchImage> timage(new (std::nothrow) ScratchImage);
if (!timage)
{
    wprintf(L"\nERROR: Memory allocation failed\n");
    return 1;
}

// Compute max luminosity across all images
XMVECTOR maxLum = XMVectorZero();
hr = EvaluateImage(image->GetImages(), image->GetImageCount(), image->GetMetadata(),
    [&](const XMVECTOR* pixels, size_t w, size_t y)
    {
        UNREFERENCED_PARAMETER(y);

        for (size_t j = 0; j < w;   j)
        {
            static const XMVECTORF32 s_luminance = { { { 0.3f, 0.59f, 0.11f, 0.f } } };

            XMVECTOR v = *pixels  ;

            v = XMVector3Dot(v, s_luminance);

            maxLum = XMVectorMax(v, maxLum);
        }
    });
if (FAILED(hr))
{
    wprintf(L" FAILED [tonemap maxlum] (X%ls)\n", static_cast<unsigned int>(hr), GetErrorDesc(hr));
    return 1;
}

maxLum = XMVectorMultiply(maxLum, maxLum);

hr = TransformImage(image->GetImages(), image->GetImageCount(), image->GetMetadata(),
    [&](XMVECTOR* outPixels, const XMVECTOR* inPixels, size_t w, size_t y)
    {
        UNREFERENCED_PARAMETER(y);

        for (size_t j = 0; j < w;   j)
        {
            XMVECTOR value = inPixels[j];

            const XMVECTOR scale = XMVectorDivide(
                XMVectorAdd(g_XMOne, XMVectorDivide(value, maxLum)),
                XMVectorAdd(g_XMOne, value));
            const XMVECTOR nvalue = XMVectorMultiply(value, scale);

            value = XMVectorSelect(value, nvalue, g_XMSelect1110);

            outPixels[j] = value;
        }
    }, *timage);
if (FAILED(hr))
{
    wprintf(L" FAILED [tonemap apply] (X%ls)\n", static_cast<unsigned int>(hr), GetErrorDesc(hr));
    return 1;
}

HDR10

更新：如果您嘗試將 HDR 浮點內容轉換為“HDR10”信號，則需要執行以下操作：

色彩空間從 Rec.709 或 P3D65 旋轉到 Rec.2020。
標準化為“紙白”/10,000 尼特。
應用 ST.2084 伽瑪曲線。
量化為 10 位。

// HDTV to UHDTV (Rec.709 color primaries into Rec.2020)
const XMMATRIX c_from709to2020 =
{
    0.6274040f, 0.0690970f, 0.0163916f, 0.f,
    0.3292820f, 0.9195400f, 0.0880132f, 0.f,
    0.0433136f, 0.0113612f, 0.8955950f, 0.f,
    0.f,        0.f,        0.f,        1.f
};

// DCI-P3-D65 https://en.wikipedia.org/wiki/DCI-P3 to UHDTV (DCI-P3-D65 color primaries into Rec.2020)
const XMMATRIX c_fromP3D65to2020 =
{
    0.753845f, 0.0457456f, -0.00121055f, 0.f,
    0.198593f, 0.941777f,   0.0176041f,  0.f,
    0.047562f, 0.0124772f,  0.983607f,   0.f,
    0.f,       0.f,         0.f,         1.f
};

// Custom Rec.709 into Rec.2020
const XMMATRIX c_fromExpanded709to2020 = 
{
    0.6274040f, 0.0457456f, -0.00121055f, 0.f,
    0.3292820f, 0.941777f,   0.0176041f,  0.f,
    0.0433136f, 0.0124772f,  0.983607f,   0.f,
    0.f,        0.f,         0.f,         1.f
};

inline float LinearToST2084(float normalizedLinearValue)
{
    const float ST2084 = pow((0.8359375f   18.8515625f * pow(abs(normalizedLinearValue), 0.1593017578f)) / (1.0f   18.6875f * pow(abs(normalizedLinearValue), 0.1593017578f)), 78.84375f);
    return ST2084;  // Don't clamp between [0..1], so we can still perform operations on scene values higher than 10,000 nits
}

// You can adjust this up to 10000.f
float paperWhiteNits = 200.f;

hr = TransformImage(image->GetImages(), image->GetImageCount(), image->GetMetadata(),
    [&](XMVECTOR* outPixels, const XMVECTOR* inPixels, size_t w, size_t y)
    {
        UNREFERENCED_PARAMETER(y);

        const XMVECTOR paperWhite = XMVectorReplicate(paperWhiteNits);

        for (size_t j = 0; j < w;   j)
        {
            XMVECTOR value = inPixels[j];

            XMVECTOR nvalue = XMVector3Transform(value, c_from709to2020);
// Some people prefer the look of using c_fromP3D65to2020
// or c_fromExpanded709to2020 instead.

            // Convert to ST.2084
            nvalue = XMVectorDivide(XMVectorMultiply(nvalue, paperWhite), c_MaxNitsFor2084);

            XMFLOAT4A tmp;
            XMStoreFloat4A(&tmp, nvalue);

            tmp.x = LinearToST2084(tmp.x);
            tmp.y = LinearToST2084(tmp.y);
            tmp.z = LinearToST2084(tmp.z);

            nvalue = XMLoadFloat4A(&tmp);

            value = XMVectorSelect(value, nvalue, g_XMSelect1110);

            outPixels[j] = value;
        }
    }, *timage);

你真的應該看看texconv。

參考

Reinhard 等人，“數字影像的攝影色調再現”，ACM Transactions on Graphics，第 21 卷，第 3 期（2002 年 7 月）。ACM DL。

uj5u.com熱心網友回復：

@ChuckWalbourn 的回答很有幫助，但是我不想將色調映射到 [0,1]，因為將色調映射到 SDR 然后再轉到 10 位 HDR 是沒有意義的。

我認為正確的是首先使用g_XMFour.

            const XMVECTOR scale = XMVectorDivide(
                XMVectorAdd(g_XMFour, XMVectorDivide(v, maxLum)),
                XMVectorAdd(g_XMFour, v));

然后使用一個專門的 10 位存盤，它按 255 而不是 1023 縮放：

void XMStoreUDecN4a(DirectX::PackedVector::XMUDECN4* pDestination,DirectX::FXMVECTOR V)
{
    using namespace DirectX;
    XMVECTOR N;
    static const XMVECTOR  Scale = { 255.0f, 255.0f, 255.0f, 3.0f };
    assert(pDestination);
    N = XMVectorClamp(V, XMVectorZero(), g_XMFour);
    N = XMVectorMultiply(N, Scale);
    pDestination->v = ((uint32_t)DirectX::XMVectorGetW(N) << 30) |
        (((uint32_t)DirectX::XMVectorGetZ(N) & 0x3FF) << 20) |
        (((uint32_t)DirectX::XMVectorGetY(N) & 0x3FF) << 10) |
        (((uint32_t)DirectX::XMVectorGetX(N) & 0x3FF));
}

然后是一個專門的 10 位負載，除以 255 而不是 1023：

DirectX::XMVECTOR XMLoadUDecN4a(DirectX::PackedVector::XMUDECN4* pSource)
{
    using namespace DirectX;
    fourx vectorOut;

    uint32_t Element;

    Element = pSource->v & 0x3FF;
    vectorOut.r = (float)Element / 255.f;
    Element = (pSource->v >> 10) & 0x3FF;
    vectorOut.g = (float)Element / 255.f;
    Element = (pSource->v >> 20) & 0x3FF;
    vectorOut.b = (float)Element / 255.f;
    vectorOut.a = (float)(pSource->v >> 30) / 3.f;

    const DirectX::XMVECTORF32 j = { vectorOut.r,vectorOut.g,vectorOut.b,vectorOut.a };
    return j;
}

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WIC中10位影像中的最大浮點值

特別提款權 10:10:10 或 8:8:8

HDR10

參考