Yüksek Dinamik Aralık (HDR)

Standart bir Framebuffer'da her bir RGB kanalı 8 bit ile saklanır (\([0, 255]\) veya \([0.0, 1.0]\)). Buna Düşük Dinamik Aralık (LDR - Low Dynamic Range) denir.

Gerçek dünyada ise bir mum alevi ile bir stadyum projektörü veya Güneş aynı parlaklıkta değildir! Güneş'in parlaklığı \(100.000\) iken iç mekan lambası \(1.0\) olabilir. Eğer tüm değerleri \([0.0, 1.0]\) aralığına zorlarsanız, tüm parlak alanlar saf beyaza (\(1.0\)) doyar ve detaylar kaybolur.

Yüksek Dinamik Aralık (HDR - High Dynamic Range), parlaklık değerlerini sınırsız kayan noktalı sayılar olarak saklayıp sahneyi çizme ve ardından ekrana uygun şekilde sıkıştırma sanatıdır.

---

Kayan Noktalı Framebuffer (GL_RGBA16F)

Renk tamponumuzun \(1.0\)'dan büyük değerleri kırpmaması (clamp etmemesi) için kayan noktalı bir FBO oluştururuz:

unsigned int hdrFBO;
glGenFramebuffers(1, &hdrFBO);

unsigned int colorBuffer;
glGenTextures(1, &colorBuffer);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, colorBuffer);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA16F, SCR_WIDTH, SCR_HEIGHT, 0, GL_RGBA, GL_FLOAT, NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, hdrFBO);
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, colorBuffer, 0);

Artık ışık şiddetlerimizi vec3(100.0, 100.0, 100.0) gibi devasa fiziksel değerlerle tanımlayabiliriz!

---

Ton Haritalama (Tone Mapping)

HDR tamponundaki sınırsız değerleri monitörün gösterebileceği \([0.0, 1.0]\) LDR aralığına sıkıştırma işlemine Ton Haritalama (Tone Mapping) denir.

İki popüler yöntem:

1. Reinhard Ton Haritalaması

Erik Reinhard'ın klasik formülü; yüksek parlaklıkları yumuşak bir eğriyle \(1.0\)'a yaklaştırır:

\[\text{Renk}_{\text{LDR}} = \frac{\text{Renk}_{\text{HDR}}}{\text{Renk}_{\text{HDR}} + 1.0}\]

2. Pozlama (Exposure) Ton Haritalaması

Fotoğraf makinelerindeki diyafram ve enstantane gibi çalışır:

\[\text{Renk}_{\text{LDR}} = 1.0 - e^{-\text{Renk}_{\text{HDR}} \times \text{Exposure}}\]

#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec2 TexCoords;

uniform sampler2D hdrBuffer;
uniform float exposure;

void main()
{             
    const float gamma = 2.2;
    vec3 hdrColor = texture(hdrBuffer, TexCoords).rgb;

    // Pozlama Ton Haritalama
    vec3 mapped = vec3(1.0) - exp(-hdrColor * exposure);

    // Gama düzeltmesi
    mapped = pow(mapped, vec3(1.0 / gamma));

    FragColor = vec4(mapped, 1.0);
}

Sonuç: Karanlık bir tünelden parlak güneşli bir güne çıktığınızda gözün veya kameranın ışığa alışması gibi dinamik pozlama efektleri uygulayabilirsiniz!