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ハイダイナミックレンジイメージ

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ハイダイナミックレンジイメージ
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ハイダイナミックレンジイメージ（英yīng語yŭ: High Dynamic Range Image、ハイダイナミックレンジ画huà像xiàng）は、高gaōい輝huī度dù幅fú（ハイダイナミックレンジ、HDR）を持chíつ画huà像xiàngのことである。デジタル画huà像xiàng用yòng語yŭ。頭toú文wén字zìからHDRIやHDR画huà像xiàngとも言yánう。

→「ハイダイナミックレンジ合hé成chéng」も参cān照zhaò

解jiě説shuō

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ハイダイナミックレンジ（HDR）画huà像xiàngは輝huī度dù幅fúが広guăngく、実shí際jìの明míngるさを表biaŏ現xiànすることが可kě能néngであるため、照zhaò明míngシミュレーションや3次cì元yuánコンピュータグラフィックス（3DCG）、コンピュータゲームなどに使shĭわれている。

HDR画huà像xiàngで使shĭわれるHalf Float（FP16）や各gè色sè12ビットのPQカーブ（SMPTE ST 2084）は、ディザリング処chŭ理lĭが無wúくてもカラーバンディング（英yīng語yŭ版băn）が見jiànえないようになっている[1]。

歴lì史shĭ

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非feīハイダイナミックレンジ（スタンダードダイナミックレンジ、SDR）の画huà像xiàng形xíng式shìは、ブラウン管guăn（CRT）のディスプレイで表biaŏ示shìする際jìに十shí分fēnな明míng暗ànや色sèのデータを持chíつよう設shè計jìされてきた。そのため、画huà像xiàngの色sè空kōng間jiānはsRGB色sè空kōng間jiān（ガンマ約yuē2.2、黒heī色sè点diăn輝huī度dù1cd/m2[2]、白baí色sè点diăn輝huī度dù80cd/m2[2]）やRec. 709色sè空kōng間jiān（ガンマ2.4[3]、白baí色sè点diăn輝huī度dù100cd/m2[3]）となっていた。1998年nián、Adobeはよりダイナミックレンジの広guăngいAdobe RGB色sè空kōng間jiān（英yīng語yŭ版băn）（ガンマ約yuē2.2[4]、黒heī色sè点diăn輝huī度dù0.5557cd/m2[4]、白baí色sè点diăn輝huī度dù160cd/m2[4]）をPhotoshopに搭dā載zaìし、その色sè空kōng間jiānは印yìn刷shuā業yè界jièで標biaō準zhŭn的deに使shĭわれるようになった。なお、トーンマッピング（英yīng語yŭ版băn）や露lù光guāng融róng合hé（英yīng語yŭ版băn）などによりハイダイナミックレンジデータをSDR画huà像xiàng形xíng式shìへと詰jiéめ込むことも行xíngわれている。

一yī方fāng、建jiàn築zhú可kě視shì化huàや3DCGにおいては、現xiàn実shíの照zhaò明míngをコンピューター上shàngで再zaì現xiànするために、現xiàn実shí世shì界jièの明míng暗àn（闇àn夜yèから太taì陽yáng光guāngまで）の記jì録lùが必bì要yaòとなった。そのため、照zhaò明míngシミュレーションソフトウェア「Radiance（英yīng語yŭ版băn）」において、独dú自zìハイダイナミックレンジ画huà像xiàngであるRadiance HDR形xíng式shì（英yīng語yŭ版băn）（*.hdr）が作zuòられた。Radiance HDR形xíng式shìは浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shùを元yuánにしているものの、その指zhĭ数shùを赤chì（R）/緑lw（G）/青qīng（B）の三sān色sèで共gòng有yoŭしている（RGBE方fāng式shì）ため、精jīng度dùの問wèn題tíが存cún在zaìした[5]。一yī方fāng、TIFF形xíng式shìは32bit浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shù画huà像xiàngに対duì応yīngしていたものの、サイズが大dàきいという欠qiàn点diănがあった。インダストリアル・ライト&マジック（ILM）社shèは新xīnたに16bit浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shù画huà像xiàng（Half Float）へと対duì応yīngするOpenEXR形xíng式shìを開kaī発fāし、1999年niánにそれをオープンソースとして公gōng開kaīした。その後hoù、Adobeは同tóng社shèのTIFF実shí装zhuāngを拡kuò張zhāngして、OpenEXRと同tóng等děngのHalf Float画huà像xiàngへと対duì応yīngさせた[6]。浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shùを元yuánにしたHDR画huà像xiàng形xíng式shìはリニアガンマ（ガンマ1.0）が基jī本běnとなっている。

ゲームにおいてもHDRのレンダーパイプラインが使shĭわれるようになり、テクスチャマッピングに向xiàngけてHDRテクスチャ圧yā縮suō方fāng式shìのBC6H（Direct3D 11以yĭ降jiàng）[7] / BPTC FLOAT（OpenGL 4.2以yĭ降jiàng[注zhù釈shì 1][8]）[9]が登dēng場chángした。ファイル形xíng式shìは一yī般bān的deなテクスチャと同tóngじDDS形xíng式shìやKTX形xíng式shìとなる。

また、フィルムのデジタル加jiā工gōng（デジタル・インターミディエイト）のために、フィルムの特tè性xìngに合héうLogガンマを用yòngいた画huà像xiàng形xíng式shìが登dēng場chángした。CineonシステムのためにCineon形xíng式shì（.cin）が作zuòられ、それが標biaō準zhŭn化huàされてDigital Picture Exchange（DPX）形xíng式shìとなった。これらは一yī般bān的deなSDR画huà像xiàngより輝huī度dù幅fúが広guăngいものの、一yī般bān的deなHDR画huà像xiàngより輝huī度dù幅fúが狭xiáいため、ミディアムダイナミックレンジ（MDR）形xíng式shìと呼hūばれている[10][11]。また、Logガンマをハイダイナミックレンジに適shì用yòngさせた形xíng式shìとして、Logluv TIFF（英yīng語yŭ版băn）が登dēng場chángした。Logガンマの掛guàかった画huà像xiàngは基jī本běn的deに、加jiā工gōngの前qiánにルックアップテーブル（LUT）などでリニアガンマ（ガンマ1.0）へと戻lìす必bì要yaòがある。

2010年nián代daìになると民mín生shēng用yòngのHDRディスプレイが登dēng場chángし、スマートフォンにもHDRディスプレイが搭dā載zaìされるようになり、HEIF形xíng式shì[12]（*.heif/*.heic）やAVIF形xíng式shì[13]（*.avif）、JPEG XL形xíng式shì（*.jxl）などのHDRへと対duì応yīngする一yī般bān的deな画huà像xiàng形xíng式shìが登dēng場chángした。これらは知zhī覚juéに基jīづくPQカーブ（SMPTE ST 2084）などを用yòngいており、加jiā工gōng向xiàngけではなく表biaŏ示shì向xiàngけとなっている。

主zhŭなHDR画huà像xiàng形xíng式shì

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Radiance HDR形xíng式shì（英yīng語yŭ版băn）（*.hdr）
1985年niánにグレゴリー・ワード（Gregory Ward）により作zuò成chéngされた、照zhaò明míngのシミュレーションソフトであるRadianceのレンダリングエンジンで使shĭ用yòngされた画huà像xiàng形xíng式shì。ファイル形xíng式shìとしてはRGB毎meĭに各gè8ビットの仮jiă数shù部bùとし、これに8ビットの指zhĭ数shù部bù（E）を加jiāえた32ビットの浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shù表biaŏ現xiàn（RGBE）を画huà素sùとして保baŏ持chíしており、これを連lián長cháng圧yā縮suōで圧yā縮suōしている。OpenEXRが登dēng場chángするまでの間jiānによく使shĭ用yòngされており、現xiàn在zaìでも多duōくのソフトウェアパッケージでサポートされているものの、精jīng度dùが低dī下xiàするためOpenEXR形xíng式shìの方fāngが望wàngましい[5]。
OpenEXR（*.exr）
インダストリアル・ライト&マジック社shèが開kaī発fāしたHDR画huà像xiàng形xíng式shì。1999年niánに開kaī発fāされ2003年niánにオープン標biaō準zhŭnとして公gōng開kaīされた。TIFFが標biaō準zhŭnでRGB各gè色sè32ビットの浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shù表biaŏ現xiànのみだったのに対duìし、OpenEXRはRGB各gè色sè16ビットの浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shù表biaŏ現xiàn（Half Float）の形xíng式shìもサポートしており、圧yā縮suō方fāng式shìも連lián長cháng圧yā縮suō、gzipの他tā、pizの3種zhŏng類leìをサポートしている。また、2.2で非feī可kě逆nì圧yā縮suō形xíng式shìのDWAにも対duì応yīngした。
JPEG XT
JPEG画huà像xiàngの拡kuò張zhāng仕shì様yàngの一yīつであり、HDR浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn画huà像xiàngに対duì応yīngしている[14]。複fù数shùのプロファイルがある。

また、TIFF形xíng式shìにも浮fú動dòng小xiaŏ数shù点diăn数shùのHDR画huà像xiàngデータを入rùれることが可kě能néngとなっている（通tōng称chēng「Floating Point TIFF」）。対duì応yīngするかはソフトウェアにより異yìなる。

脚jiaŏ注zhù

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[脚jiaŏ注zhùの使shĭい方fāng]

注zhù釈shì

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  1. ^ OpenGL 4.2より前qiánにおいても実shí装zhuāngが対duì応yīngしていればARB_texture_compression_bptc拡kuò張zhāng経jīng由yoúで使shĭうことができる。

出chū典diăn

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  1. ^ HDR Rendering on NVIDIA GPUs P.14-19 NVIDIA 2017年nián
  2. ^ a b sRGB インターナショナル・カラー・コンソーシアム
  3. ^ a b BT.709 インターナショナル・カラー・コンソーシアム
  4. ^ a b c Adobe RGB（1998） インターナショナル・カラー・コンソーシアム
  5. ^ a b 『The HDRI Handbook 2.0: High Dynamic Range Imaging for Photographers and CG Artists』 P.73 Christian Bloch 2013年nián1月yuè14日rì ISBN 978-1-937538-16-3
  6. ^ Adobe Photoshop TIFF Technical Note 3 P.2 2005年nián4月yuè8日rì
  7. ^ Texture Block Compression in Direct3D 11 Microsoft
  8. ^ BPTC Texture Compression Comes To Nouveau After Intel's Work Phoronix 2014年nián7月yuè23日rì
  9. ^ ARB_texture_compression_bptc クロノス・グループ
  10. ^ 『The HDRI Handbook 2.0: High Dynamic Range Imaging for Photographers and CG Artists』 Christian Bloch 2013年nián ISBN 978-1-937538-16-3
  11. ^ 『High Dynamic Range Imaging, Second Edition: Acquisition, Display, and Image-Based Lighting』 P.104-105 Erik Reinhard、Wolfgang Heidrich、Paul Debevec、 Sumanta Pattanaik、Greg Ward、Karol Myszkowski 2010年nián ISBN 978-0-12-374914-7
  12. ^ Apple and iOS 11 could revolutionize smartphone photography with a next-generation image file format PhoneArena 2017年nián9月yuè19日rì
  13. ^ AV1 Image File Format（AVIF）v1.0.0 Alliance for Open Media 2019年nián
  14. ^ Overview of JPEG XT Joint Photographic Experts Group

関guān連lián項xiàng目mù

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