高动态范围 (HDR) 输出

高动态范围 内容相比标准动态范围 (SDR) 内容具有更广的色域和更大的亮度范围。

URP 可以为支持该功能的显示器输出 HDR 内容。

如何启用 HDR 输出

按照以下步骤激活 HDR 输出：

  1. 在 Project 窗口下的 Assets > Settings 位置找到 URP 资源。

  2. 进入 Quality > HDR，勾选 HDR 复选框以启用 HDR。

  3. 进入 Edit > Project Settings > Player > Other Settings 并启用以下设置：

    • Allow HDR Display Output
    • Use HDR Display Output

注意：仅在需要主显示器使用 HDR 输出时启用 Use HDR Display Output。

如果切换到未启用 HDR 的 URP 资源，URP 将禁用 HDR 输出，直到切换回已启用 HDR 的 URP 资源。

注意：如果 HDR 输出处于激活状态，则色彩分级模式将回退到 HDR，即使 URP 资源中存在其他色彩分级模式。

URP 中的 HDR 色调映射

启用 Allow HDR Display Output 后，需要配置 色调映射 设置以匹配 HDR 输入。

为了有效配置这些设置，需了解与色调映射相关的某些值，它们决定了 HDR 输出的视觉特性。

重要的色调映射值

为了充分利用 HDR 显示器的能力，Tonemapping 配置必须考虑目标显示器的特性，特别是以下三个亮度值 (单位：nits)：

  • 最低支持亮度
  • 最高支持亮度
  • 纸白值 (Paper White Value)：此值表示显示器上呈现的纸张白色表面的亮度，决定了显示器的整体亮度。

注意：低动态范围 (LDR) 和高动态范围 (HDR) 内容在相同的纸白值下不会呈现相同的亮度。这是因为显示器会对 LDR 内容进行额外处理，使其亮度增加。因此，最佳实践是为应用程序实现一个校准菜单。

可用的用户界面取决于准确的纸白值

Unlit 材质不受光照影响，因此在用户界面中通常使用 Unlit 材质。在不专门针对 HDR 显示器的情况下，Unlit 材质的亮度定义在 0 到 1 之间，其中 1 代表白色，0 代表黑色。

然而，在 HDR 模式下，URP 使用 纸白值 来决定 Unlit 材质的亮度，因为 HDR 亮度值可能超过 0 到 1 的范围。

因此，在 HDR 模式下，纸白值决定了 UI 元素的亮度，特别是白色元素的亮度，它们的亮度与纸白值匹配。

配置 HDR 色调映射设置

可以在 Volume 组件设置中选择和调整色调映射模式。也可以使用脚本调整 HDR 色调映射的某些配置 (请参考 HDROutputSettings API)。

启用 Allow HDR Display Output 后，HDR 色调映射选项将在 Volume 组件中可见。

色调映射模式

URP 提供两种 Tonemapping 模式：Neutral 和 ACES。每种色调映射模式都有其独特特性。

  • Neutral 模式适用于不希望色调映射影响内容颜色的情况。
  • ACES 模式使用电影工业标准的 ACES 参考色彩空间，提供具有电影感的高对比度效果。

Neutral

属性 描述
Neutral HDR Range Reduction Mode 控制色调映射使用的曲线，选项包括：
  • BT2390 (默认)：基于 BT.2390 广播标准。
  • Reinhard：一种简单的色调映射算子。
此选项仅在启用 Show Additional Properties 时可见。
Hue Shift Amount 该值决定应用 HDR 设置后内容保留原始色调的程度。值为 0 时，色调映射仅影响亮度，尽量保持原始色相。
Detect Paper White 启用此选项后，URP 将使用显示器传递给引擎的纸白值。在某些情况下，该值可能不准确，建议为应用程序实现校准菜单，以确保用户在不同显示器上正确显示内容。
Paper White 显示器的纸白值。如果未启用 Detect Paper White，需要在此手动指定值。
Detect Brightness Limits 启用此选项后，URP 将使用显示器传递的最小和最大亮度值。但这些值可能不准确，因此建议实现校准菜单。
Min Nits 显示器的最低亮度值。如果未启用 Detect Brightness Limits，需要在此手动指定。
Max Nits 显示器的最高亮度值。如果未启用 Detect Brightness Limits，需要在此手动指定。

ACES

ACES 模式提供针对 1000、2000 和 4000 nits 亮度的固定预设。建议实现校准菜单，让用户选择合适的预设。

属性 描述
ACES Preset 色调映射预设，选项包括：
  • ACES 1000 Nits (默认)：适用于 1000 nits 显示器。
  • ACES 2000 Nits：适用于 2000 nits 显示器。
  • ACES 4000 Nits：适用于 4000 nits 显示器。
Detect Paper White 启用此选项后，URP 使用显示器传递的纸白值。建议实现校准菜单，以便用户调整显示效果。
Paper White 纸白值。如果未启用 Detect Paper White，需要手动指定值。

HDROutputSettings API

HDROutputSettings API 允许启用或禁用 HDR 模式，并查询某些值 (例如纸白值)。

离屏渲染 (Offscreen Rendering)

当使用离屏渲染技术时，并非所有相机都直接输出到显示器，例如渲染到 Render Texture。在这些情况下，相机的输出会在应用后处理前使用。

引擎不会对使用离屏渲染的相机应用 HDR 输出处理，以防止 HDR 处理被应用两次。

SDR 渲染

HDR 输出依赖于 HDR 渲染，以提供适用于色调映射和色彩编码的像素值。这些值通常大于 1，而 SDR 渲染的像素值在 0 到 1 之间。因此，在 HDR 输出中使用 SDR 渲染可能会导致图像曝光不足或饱和度过高。

HDR 调试视图

URP 提供三种 HDR 调试视图，可在 Window > Analysis > Render Pipeline Debugger > Lighting > HDR Debug Mode 中访问。

兼容性

URP 仅在以下平台支持 HDR 输出：

  • Windows (DirectX 11、DirectX 12、Vulkan)
  • macOS (Metal)
  • 游戏主机
  • 具有 HDR 支持的 XR 设备

注意：DirectX 11 仅在 Player 中支持 HDR 输出，不支持 Editor HDR 输出。