HDRI & TONE MAPPING


PARTIE 3 : QUEL HDRI POUR QUEL USAGE ?

Les HDRI ont (entre autres) deux usages qui nous intéressent particulièrement en infographie :

- l'éclairage de scène 3D via le procédé dit IBL (Image Based Lightning), également appelé "illumination globale".

- le tone mapping, dont il sera question plus bas,


1°) le rendu IBL

Pour rappel, on utilise dans cette technique une HDRI en tant que source de lumière pour éclairer une scène 3D. L'image HDR utilisée doit être panoramique, à 180° (demi-sphère) ou 360° (sphère complète). Elle englobe l'ensemble de la scène 3D.

* il faut s'imaginer la demi-sphère comme le ciel : il englobe tout notre monde, mais pas ce qui est sous l'horizon (du moins pour nous, au centre de notre scène).
* la sphère complète est nécessaire s'il faut illuminer un objet sous tous les angles : imaginez une maquette d'avion suspendu à un fil, dans une chambre d'enfant. Son monde, c'est cette chambre, et la lumière lui parvient de partout, du dessus (l'ampoule), du côté (une fenêtre) mais également du dessous, par le sol renvoie de la lumière (à moins qu'il ne soit complètement noir, mais dans une chambre d'enfant , c'est rare...). Pour simuler l'éclairage de cette chambre projetée sur cet avion, il faudra une HDRI en forme de sphère.

Bref. Il faut des équipements particuliers pour produire des images à 180° ou 360 ° ; la prise de plusieurs clichés à expositions différentes n'est alors qu'une formalité.

En IBL, le moteur de rendu va pouvoir exploiter toute la plage dynamique d'une HDRI en éclairant plus ou moins chaque zone de la scène selon la partie de l'image HDRI qui lui correspond. Chaque pixel de la sphère HDRI est projetée sur la scène, comme sur l'image ci-dessous : la demi-sphère bleu est le HDRI, qui projette de la lumière (les flèches) sur la scène (la tasse). Les flèches sont blanches, grises, noires... selon que le pixel projeté est plus ou moins lumineux :



Chaque pixel ayant une luminosité différente, le pixel de l'objet sur lequel il est projeté sera plus ou moins éclairé. En pratique, cela donne cela : voici une image HDRI issue de Bryce 6, représentée ici de 2 façons. C'est un panoramique à 360°.



Maintenant regardez sa projection sur la tortue, dans un matériau qui reflète :



Le bâtiment (un temple) est blanc, on l'aperçoit sur le côté droit du reflet. Le Soleil aussi est représenté comme étant "blanc" sur les 2 aperçus du HDRI. Mais cet aperçu est une image "8 bits". Dans le "vrai" HDRI, le "blanc" du Soleil est de milliers (millions ?) de fois plus lumineux que le blanc du temple.
Résultat : la différence de luminosité entre le reflet du soleil et le blanc du reflet du temple est très marquée. Baissons la lumière :



Toute notre scène est sombre, le reflet du temple est peu marqué... mais celui du soleil est presque toujours aussi présent ! pour le temple, on est peut-être passé de luminosité 50 à 10, pour le soleil, on est passé de 100'000 à 10'000, soit une dynamique toujours des milliers de fois supérieure.
Alors certes, le rendu est en 8 bits par couche, et du blanc, c'est du blanc, mais la luminosité relative des éléments de la scène varie fortement selon l'intensité des pixels du HDRI projetés dessus.


pour finir, et juste pour être sûr, on baisse encore la luminosité de notre scène (via le panneau de réglage du moteur IBL) :



pas de doute, le soleil a été enregistré comme étant bieeeeen plus lumineux que le reste de l'image, qui est quasiment dans le noir complet
avec la projection d'une image JPG (luminosité en 8 bits), le blanc du soleil serait à peine moins sombre que le temple, alors que là........


lire la suite...

Merci pour les images, il y en a une qui m'as déjà donnée une idée de Matte...
Je vais voir ça...

Hyper clair...

Clair en high dynamic range ! On comprend chaque nuance !

Bravo...

merci ! je vais attaquer la rédaction de la partie "tone mapping", et on finira avec l'intégration dans Bryce - ou n'importe quel logiciel 3D, puisque c'est une simple image JPG qui sera utilisée comme décor.

Cool, merci !

Superbe cours ! Complet, clair et très pédagogique.
Bravo !!!

Punaise !!! j' étais passé à coté de ce tuto , qui m' intéresse à mort , merci infiniment La_saucisse , t' es un chef !!! .
j' avais essayé à ma façon la même technique pour mon image WinterLands , avec ta manière c'est plus simple .

Encore merci !!!

il n'est pas encore fini, je m'y remettrai un de ces jours. Merci pour vos com'

HDRI & TONE MAPPING


PARTIE 4 : QUEL HDRI POUR QUEL USAGE ?

2°) le tone mapping

Ce qui est intéressant, en prenant une photo en bracketing d'exposition, c'est qu'on a tous les détails de l'image, que ce soit dans les tons sombres que dans les tons clairs. Un autre usage des HDRi va être de faire du "tone mapping", qui va consister à fusionner toutes ces images en une seule, en exploitant au mieux les détails des chacune, ce qui permettra d'avoir une image parfaitement exposée.
C'est la technique que j'ai utilisée pour mes ciels, afin de les intégrer dans Bryce en tant que décor d'arrière-plan.

Pour ce tuto, je vais utiliser Picturenaut (freeware, lien de DL dans le post initial), le principe sera le même dans les autres applications du même genre. Les paramètres proposés, les effets réalisables et le temps de rendu pourront toutefois varier fortement de l'un à l'autre.

Il vous faut des images prises à différentes expositions : pour essayer ce tuto, je vous propose d'utiliser les mêmes que moi :
télécharger les 4 photos (15,7 Mo)

J'ai préféré prendre de nouveaux clichés exprès pour ce tuto, plutôt que de vous proposer un jeu de ciels, car nous n'allons pas utiliser le même logiciel, et mes photos étaient moins contrastées que celles-ci : il faut que vous voyiez bien ce que ça donne !!

Pourquoi de si grosses photos ? Parce que je vous les propose non retouchées, afin de préserver les données EXIF, ce sont des données enregistrées en même temps que la photo qui indiquent tous ses paramètres de prise de vue, dont l'exposition.
Si j'y avais pensé avant, j'aurai pris les photos en 2M de pixels, ça aurait largement suffit, mais... donc voilà des 12M, que nous réduirons plus tard dans Picturenaut.

Je n'ai pas utilisé la fonction de bracketing d'exposition de mon APN, mais la mesure spot, que j'ai déplacée... bref, j'ai différentes expos, et les données EXIF contenues dedans permettront de les retrouver. Voici un aperçu de ces 4 images (il en faut au moins 3 pour faire un tone mapping correct, et plus si vous pouvez pour plus de finesse).

L'intérêt du bracketing d'exposition, c'est qu'il permet des variations d'exposition fixes, que l'on peut donc indiquer au logiciel s'il le demande. Si on demande du bracketing à +/-1 EV sur 3 photos, on sait qu'on aura une photo à -1EV, une à 0EV et enfin la 3ème à +1EV. C'est donc très pratique.
En cas de retouche des photos avant assemblage HDRi (pour les réaligner, par exmple), les données EXIF sont généralement supprimées. Cette méthode est donc plutôt conseillée, mais j'ai opté pour la mesure spot afin de bien contraster mes images, pour bien illustrer ce tuto.

On pourra reparler plus tard du bracketing, mais sachez qu'il est primordial que le cadrage soit exactement le même sur chaque cliché. Sinon, il faudra les réaligner manuellement (et donc perte des donnés EXIF) ou laisser le logiciel le faire, car la plupart proposent une telle fonction, mais les résultats ne sont pas toujours bien convaincants.

Voici ces 4 photos :

ou sur postimage.org

que constate t-on ?
- sur la plus claire, on a le tapis de jeu, la TV, le buffet
- sur la suivante, le canapé, la table de salon, le parquet
- sur la suivante, les rideaux et la pelouse
- sur la plus sombre, la pelouse et le ciel bleu.

Allez, assemblons tout ça !


- téléchargez et installez Picturenaut
- téléchargez le zip avec les images, décompressez-les
- lancez Picturenaut, vous obtenez cette interface, suivez les instructions :



ou sur postimage.org :
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

On obtient ça :


ou sur postimage.org

Et voilà !!! Selon les réglages, les couleurs peuvent paraître un peu bizarres, ce n'est pas encore parfait, mais on voit bien toutes les zones de l'image !!!

Notez que selon les logiciels, on peut pousser ou pas l'effet HDRi qui provoque des tonalités artificielles mais très intéressantes. Picturenaut est plutôt orienté "réaliste". Qtpfsgui est plus complexe mais permet des rendus vraiment plus extravagants.
Pour mes ciels, j'ai utilisé une ancienne version de Photomatix Pro, en essayant de modérer l'effet, pour garder des ciels réalistes. Cherchez sur le net, on en trouve plein !
Sinon, Photoshop à partir de CS 2 (je crois, de mémoire) propose un assemblage HDRi + tone mapping. A vous de trouver le logiciel qui vous donne les rendus que vous aimez.