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Standards photographiques

Ce document établit les bases théoriques des standards photographiques utilisés dans le moteur PBR.

Le gris moyen à 18 %

La référence de luminance centrale en photographie est le gris moyen à 18 %, qui correspond à la réflectance perceptuelle du gris neutre. Toutes les mesures d'exposition sont calibrées pour que 18 % de réflectance linéaire soit mappé au point médian de la courbe tonale.

\[L_{mid} = 0.18\]

Échelle EV (Exposure Value)

L'EV quantifie la quantité de lumière reçue par le capteur :

\[EV = \log_2\left(\frac{N^2}{t}\right)\]

où \(N\) est le nombre f (ouverture du diaphragme) et \(t\) est le temps d'exposition en secondes.

Correspondances EV typiques

EV Scène type Luminance (cd/m²)
−4 Nuit sans lune 0.001
0 Nuit étoilée 0.01
5 Crépuscule 1
10 Intérieur éclairé 50
14 Extérieur couvert 1 000
17 Soleil direct 10 000

Albédos des matériaux

Les albédos (réflectances diffuses) physiquement corrects pour les matériaux courants :

Matériau Albédo linéaire Albédo sRGB
Charbon 0.04 0.22
Gazon humide 0.08 0.31
Béton 0.14 0.41
Sable 0.22 0.50
Neige fraîche 0.80 0.91
Métaux Métal = 0.7–1.0 × F0 —

Courbes de tonemapping

Reinhard simple

\[L_{out} = \frac{L_{in}}{1 + L_{in}}\]

Avantages : Simple, stable. Inconvénients : Désature les hautes lumières.

Hable (Uncharted 2)

Conçue par John Hable pour les jeux vidéo, offre des ombres détaillées et des hautes lumières douces inspirées de l'aspect filmique.

ACES (Academy Color Encoding System)

Standard industriel used in cinema. L'approximation utilisée dans le projet :

vec3 aces_approx(vec3 v)
{
    v *= 0.6;
    float a = 2.51;
    float b = 0.03;
    float c = 2.43;
    float d = 0.59;
    float e = 0.14;
    return clamp((v * (a * v + b)) / (v * (c * v + d) + e), 0.0, 1.0);
}

Formules d'exposition automatique

EV cible depuis la luminance

\[EV_{target} = \log_2\left(\frac{\bar{L}}{0.18}\right)\]

Adaptation temporelle (œil humain)

\[EV_{current}(t) = EV_{current}(t-1) + (EV_{target} - EV_{current}(t-1)) \times (1 - e^{-k \Delta t})\]

où \(k\) est la vitesse d'adaptation (typiquement 0.05 pour reproduire la réponse de l'œil humain à la lumière).

Standards de couleur

Espace Gamma Gamut Usage
Linear 1.0 sRGB D65 Calculs GPU internes
sRGB ~2.2 sRGB D65 Affichage final
ACEScg 1.0 ACES AP1 Étalonnage cinématique
ACEScc Log ACES AP1 Grading colorimétrique

Tous les calculs PBR sont effectués dans l'espace linéaire. La conversion sRGB s'applique uniquement en sortie finale (ou via GL_FRAMEBUFFER_SRGB).

Voir aussi