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明暗順応 (自動露出)

明暗順応、または自動露出は、明るい環境から暗い環境へそして逆もまた同様に、人間の視覚が体験する効果を再現するために、シーンの露出を自動的に調整します。

カメラの露出

エディタの設定

レベル エディタの露出制御では、[EV100] スライダーと [View Mode (ビューモード)] ドロップダウンメニューの [Game Settings (ゲーム設定)] チェックボックスを使用します。

クリックして最大化

[Game Settings] が有効になると、レベル ビューポートは露出の動作に対してゲーム設定の構成を使用します (以下のセクション参照)。 [GameSettings] を有効にしなかった場合、ユーザーは [EV100] スライダーで -10 から 20 の範囲内で上書きが可能となります。そして、リアルなシーンの照明を使うことで、非常に暗いシーンから明るいシーンまでカバーできます。

レベル ビューポート以外のビューポートでは、[Game Settings] チェックボックスは [Auto] チェックボックスに置き換えられ、自動露出の動作を実装します。

ゲーム設定

バージョン 4.19 以降のリリースでは、一部の設定の名前が変更されましたが、以前に使用した設定と互換性があります。

露出のゲーム内設定は、ポストプロセス設定内で制御されます。 様々な [Metering Modes (測光モード)] を選択すると、選択したメソッドに関連する設定は編集可能になり、そうでないものはグレーアウトします。 

EA_CameraExposure_02.png

次の Metering Modes から選択可能です。 

  • [Auto Exposure Histogram (自動露出ヒストグラム)] は 64 bin のヒストグラムを構成して、高度な設定できめ細かく自動露出を制御することができます。 

  • [Auto Exposure Basic (自動露出ベーシック)] はダウン サンプリングによる単一値を計算する高速なメソッドです。

  • [Manual] を使用することで、露出設定ではなくポストプロセス ボリューム内の カメラ 設定で露出を制御できるようになります。

マニュアル測光モード

マニュアル 測光モードはポストプロセス カメラ の、 [Shutter Speed (シャッター スピード) (1/t)][ISO (S)] および [Aperture (絞り値)(N)] の設定により定義されたカメラ露出の値を使用します。

カメラ露出スケールの計算に使用される公式は次のとおりです。  

  • 露出= 1 / (1.2 * 2^EV100)

および、

  • EV100 = log2( N²/t * 100/S )

ここでの 露出 は、トーンマッパーと露出補正 (下記参照) が適用される前のシーンのサーフェイスの輝度 (cd/m² あたりの L) とピクセルの明るさ (B) の関係を定義しています。

  • B = Exposure * L

このことは、[Show Flags] の [Tonemapper] を無効にして、ピクセル インスペクターでシーンの明るさを調べれば確かめられます。 注: EV100 エディタは 直接上書きしてこの式の EV100 設定します。

クリックして最大化

露出補正 (ExpComp) は、現行の測光モードにより計算された露出に加えて、 2^ExpComp の尺度を追加で定義します。ただし、EV100 エディタの上書き使用時を除きます。

事前露出

前のフレームのシーンの露出が、シーン カラーに書き込まれる前にシェーダー内に適用されることにより、エンジンが (露出後に) 最後に使用した色の 1 つと同様の範囲内でシーンをレンダリングできます。 これにより、非常に明るいライトの使用時に精度の低いレンダー ターゲット フォーマットによる算術桁あふれのリスクを減らします。 また、 Auto Exposure Basic の測光モードの質を高めます。 

シェーダー内で適用される露出の量を 事前露出 といい、[プロジェクト設定] の [Apply Pre-exposure before writing to the scene color (シーンカラーに書き込む前に事前露出を適用する)] または、コンソールの変数 [r.UsePreExposure] によって有効化できます。 事前露出は r.EyeAdaptation.PreExposureOverride で上書きできます。

現状、 [Apply Pre-exposure before writing to the scene color] は Windows のみでサポートされています。

暗く

明るく

上の比較は、暗い環境から明るい環境へ進む例を示しています。

明暗順応は ヒストグラム ベースで、以下の手法を使用します。

  • たとえば、露出の [Low Percent (最低割合)] を 80% とし、 [High Percent (最高割合)] を 95% とします。

  • ここで 2 つの値のヒストグラムを検索します。 

    • 80% のスクリーン ピクセルは、輝度値 A よりも色が暗くなります。

    • 95% のスクリーン ピクセルは、輝度値 B よりも色が暗くなります。

    • A と B の平均値は現在の輝度値 (C) です。

  • 時間が経つにつれて目が現在の輝度値に順応していきます。 暗い環境への順応には時間を要する場合が多いので、移行期間を調節するための 2 つの値、すなわち [Speed Up][Speed Down] があります。

  • 暗すぎる、または明るすぎる環境へ完全に順応しないように、適用範囲は、 [Min Brightness][Max Brightness] (またはプロジェクト設定で拡張した輝度範囲が自動露出で有効になっている場合は [EV100 Min][EV100 Max]) を使用して定義された範囲にクランプされます。

ヒストグラム

[Histogram] プロパティは 自動露出ヒストグラム に使用されます。この機能は、シーン カラーのヒストグラムを調査してカメラまたは視覚をシーンへなじませます。 有効にするには、レベル ビューポートの [Show > Visualize > HDR (Eye Adaptation)] を使用します。

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  1. ポストプロセスの露出設定とそれらの設定値や範囲。

  2. 最小値、最大値で範囲を設定したヒストグラム。

  3. ピクチャーインピクチャーの HDR シーンを表示

シーンのヒストグラムの 最小 最大 の範囲を定義するには、 Histogram Log Min / Max または Histogram EV100 Min / Max (プロジェクト設定で有効の場合) を使用します。

HDRSceneRepresentation1.png

この HDR シーンの表示では、ヒストグラムの輝度の範囲を表すために色を使用しています。 青色はヒストグラムの輝度レベルが最低、一方赤色はヒストグラムの範囲で輝度レベルが最高であることを示しています。

測光モードの設定

自動露出で使用される輝度計算メソッドを設定する [Metering Mode (測光モード)] を利用可能なものから選択します。 これらは [Lens > Exposure] および [Lens > Camera] のポストプロセス ボリュームの設定から設定可能です。

Auto Exposure Histogram (自動露出ヒストグラム)

[Metering Mode][Auto Exposure Histogram] を使用すると以下の設定が利用できます。

Exposure_Histogram.png