Éclairage HDR (Direct3D 9)

L’éclairage dans le monde réel contient une plage dynamique très élevée (HDR) de valeurs de luminance. Le monde réel a environ 10 commandes de plage dynamique (DR) pour les valeurs de luminance réparties dans le spectre de l’obscurité à la luminosité. En revanche, un écran d’ordinateur a un gamut d’affichage très limité (ou plage de valeurs de luminosité) : environ deux ordres de plage dynamique. Le défi de produire des images rendues HDR consiste à mapper les valeurs HDR réelles dans la gamme limitée d’un écran d’ordinateur.

Le mappage de tonalité est la technique utilisée par DirectX pour mapper les informations HDR dans une plage plus limitée. Le mappage de tonalité appliqué au rendu CGI peut considérablement améliorer la quantité de détails d’éclairage rendu, ce qui permet aux détails dans les zones les plus sombres d’être visibles et de fournir un contraste dans les zones si brillantes, elles apparaissent brûlées. Les scènes résultantes s’affichent avec des détails d’éclairage beaucoup plus visibles.

HDRLighting Sample est un exemple de KIT de développement logiciel (SDK) qui illustre l’éclairage HDR.

Mappage des tonalités

Le mappage de tonalité simule généralement des phénomènes optiques qui ne peuvent pas être provoqués par la récupération d’urgence du moniteur. Par exemple, les éruptions ou les floraisons (qui sont principalement des propriétés de lentilles), le décalage bleu qui se produit dans l’œil humain dans des conditions de faible lumière et d’autres adaptations qui sont le résultat de la biochimie de l’œil. Si la récupération d’urgence de l’écran était assez grande, le mappage de tonalité ne serait pas aussi nécessaire, sauf pour fournir des effets artistiques ou certaines des propriétés d’une lentille de caméra ou d’un appareil couplé à charge (CCD).

Le mappage de tonalité divise la plage de valeurs de luminance dans une scène en un ensemble de zones. Chaque zone englobe une plage de valeurs de luminance.

HDR utilise les termes suivants :

• Zone : plage de valeurs de luminance
• Gris moyen - région de luminosité moyenne de la scène
• Plage dynamique : ratio de la luminance de scène la plus élevée à la luminosité de la scène la plus basse
• Clé : mesure subjective de l’éclairage de scène : cela varie de la lumière à la lumière jusqu’à l’obscurité

Pour calculer la luminance à partir de valeurs RVB, utilisez ceci :

L = 0.27R + 0.67G + 0.06B;

La luminance moyenne du journal est une approximation utile pour la clé d’une scène. Une équation générale ressemble à ceci :

L_w = exp[ 1 / N( sum[ log( delta + L_w( x, y ) ] ) ]

Where:

• L_w - log-average luminance
• N - nombre de pixels dans l’image
• delta - un petit facteur pour éviter les problèmes de pixels noirs
• L_w( x, y ) - la luminance d’espace du monde pour pixel ( x, y )

Pour mapper ceci à une valeur gris intermédiaire, voici un opérateur de mise à l’échelle de la luminance :

L( x, y ) = a * L_w( x, y ) / L_w

Where:

• L( x, y ) - luminosité mise à l’échelle pour pixel ( x, y )
• a - valeur de clé d’image après l’application de la mise à l’échelle

Enfin, voici un opérateur de mappage de tonalité simple pour compresser les luminosités élevées :

L_d( x, y ) = L( x, y ) / ( 1 + L( x, y ) )

Where:

• L_d( x, y ) - luminosité compressée et mise à l’échelle pour pixel ( x, y )
• a - valeur de clé d’image après l’application de la mise à l’échelle

Cet opérateur met à l’échelle les luminosités élevées de 1/L et de faible luminosité par 1. Pour plus d’informations, consultez le document suivant.

Reinhard, Erik, Mike Stark, Peter Shirley et James Ferwerda. « Reproduction de tonalités photographiques pour les images numériques ». ACM Transactions on Graphics (TOG), Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques (SIGGRAPH), pp. 267-276. New York, NY : ACM Press, 2002.

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