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Über die Formate
HDR (auch bekannt als RGBE oder Radiance HDR) ist ein High-Dynamic-Range-Bildformat, das von Greg Ward Larson als Teil des Radiance)-Lichtssimulationssystems entwickelt wurde, das ab 1985 am Lawrence Berkeley National Laboratory entstand, wobei das HDR-Format um 1989 erschien. Das Format speichert Gleitkomma-RGB-Pixelwerte in einer kompakten 32-Bit-pro-Pixel-Kodierung namens RGBE (Red, Green, Blue, Exponent): Drei 8-Bit-Mantissenbytes teilen sich einen einzigen 8-Bit-Exponenten und repräsentieren Leuchtdichtewerte über einen Bereich von etwa 76 Grössenordnungen, während die Dateigrössen mit Standard-24-Bit-Bildern vergleichbar bleiben. HDR-Dateien beginnen mit einem Text-Header mit Rendering- und Belichtungsmetadaten, gefolgt von den RGBE-Pixeldaten, komprimiert mit einem scanline-orientierten Lauflängenkodierungsschema. Das Format erfasst den vollen Leuchtdichtebereich realer Szenen — von tiefen Schatten bis zu direktem Sonnenlicht — und ermöglicht physikalisch korrekte Lichtberechnungen, Tone Mapping für verschiedene Anzeigebedingungen und Belichtungsanpassungen nach der Aufnahme ohne die Clipping-Artefakte, die 8-Bit-Formaten inharent sind. Ein Vorteil ist die grundlegende Rolle des Formats in der HDR-Bildgebung: Radiance HDR war Pionier des Konzepts, reale Leuchtdichtewerte in Bilddateien zu speichern, und das .hdr-Format wurde zum Standard für Lichtsondenbilder und Environment Maps, die im Image-based Lighting der 3D-Rendering-Branche verwendet werden. Die kompakte Kodierung des Formats ist eine weitere praktische Stärke — das RGBE-Schema bietet weit mehr Dynamikumfang als 8-Bit-Formate bei nur 33% mehr Speicher pro Pixel. HDR-Dateien werden von Photoshop, GIMP, ImageMagick, Blender und allen großen 3D-Renderern unterstützt.
DDS (DirectDraw Surface) ist ein Containerformat zur Speicherung komprimierter und unkomprimierter Texturen, Cube Maps, Volumentexturen und Mipmap-Ketten, eingeführt von Microsoft mit DirectX 7.0 am 22. September 1999. DDS-Dateien sind für GPU-native Verwendung konzipiert: Die Pixeldaten werden in Formaten gespeichert, die Grafikhardware direkt während des Renderings dekomprimieren kann — hauptsächlich S3TC/DXTn-Blockkomprimierung (DXT1, DXT3, DXT5) und in späteren DirectX-Versionen BC4 bis BC7 — wodurch der CPU-seitige Dekomprimierungsschritt entfällt, den Formate wie PNG oder JPEG erfordern. Die Dateistruktur beginnt mit einer Kennung und einem 124-Byte-Header mit Breite, Höhe, Pixelformat, Mipmap-Anzahl und optionalem DX10-erweitertem Header für neuere Komprimierungsmodi, gefolgt von den rohen Oberflächendaten. DDS unterstützt 2D-Texturen, Cube Maps (sechs Seiten für Environment Mapping), Volumen-/3D-Texturen und Textur-Arrays, jeweils mit vorberechneten Mipmap-Ketten, die es der GPU ermöglichen, in verschiedenen Entfernungen passend große Versionen abzutasten. Ein Vorteil ist die Rendering-Leistung: Da die GPU DDS-Daten direkt ohne Dekomprimierungs-Overhead liest, ist das Texturladen dramatisch schneller als bei herkömmlichen Bildformaten, und die komprimierten Daten bleiben im Videospeicher komprimiert, sodass mehr Texturen gleichzeitig in den VRAM passen. Die Dominanz des Formats in der Spieleentwicklung ist eine weitere zentrale Stärke — DDS ist das Standard-Texturformat für DirectX-Anwendungen, nativ unterstützt von Unreal Engine, Unity und praktisch jeder PC-Spiele-Engine sowie von Bildbearbeitungsprogrammen wie GIMP (mit Plugin), Paint.NET, Photoshop (über NVIDIA-Plugin) und ImageMagick.