這回的目標是在tonemapping中模擬相機一部分特性，這次的參考資料是來自寒霜引擎。在實作之前，我們首先得搞清楚pixel內到底儲存的是甚麼東西。

Render target中每個pixel代表底片中的一小塊區域，寒霜引擎在pixel中儲存的光線單位是使用illuminance而不是irradiance。illuminance是光度單位，每種光度單位都可以對應到一個輻射量單位，光度單位之間的關係可以直接套用輻射量單位之間的關係，先前已有說明因此不再詳述。

寒霜選擇illuminance有數個理由，首先現實中的光源通常都使用光度單位，美術也使用光度單位。若render target採用irradiance，引擎多了一個轉換功夫，美術除了為每個光源提供流明之外，還必須提供發光效率，增加美術的負擔。

發光效率為100%時，luminous flux與radiant flux的比值為683，此數值可被引擎用來作光度與輻射量單位間的換算。因為人眼對不同波長有不同的敏感度，所以即使兩種光源消耗相同能量，兩者發出的不同光譜有可能造成發光效率的不同。由下表可知不同光源之間效率相差數倍或數百倍，無法為了省功夫而全部採用同一個預設值。
要得到發光效率除了用光譜計算，就只能靠商品上的標示了。雖然偶爾還是能在購物網站上找到有標示的商品，不過還不如引擎內全面改用光度單位來的省事。



說到購物網站，燈泡的顏色通常只會標示色溫，而不是RGB。色溫即黑體輻射體處於某溫度時所發出的顏色，例如色溫2700K代表黑體輻射體的溫度2700K時所發出的顏色。為了得知燈泡的顏色必須實作色溫轉換RGB，我的實作參考了這個網站。簡單來說(?)就是利用普朗克黑體輻射定律，從溫度求出黑體輻射體所發出的光譜，再從光譜求出人眼所看到的顏色。

光線的發出和儲存都搞定了，接著該搞定曝光。這部分簡單許多，計算可以直接套用公式，公式與其推導過程可見wiki或寒霜文件，寒霜使用的方法是Saturation-based speed。光線經過曝光計算後，大部分會被壓縮到0~1區間。在這裡應該再要加上一道查表步驟，模擬底片的特性，不過我還沒找到作法，只能先切掉大於1的部分，當作過度曝光。最後一步是做gamma校正(RGB轉sRGB)，因為gamma曲線其實不是很平滑，寒霜推薦轉換sRGB的演算法採用精確版本，而非以往的近似版本，接近黑色的顏色才會比較準確。

因為沒有準備光度單位的environment map，因此測試用場景只在角落放了四個點光源：




該做的還有很多，找到更好的底片特性模擬法、用ray-tracing驗證光線演算法是否正確、生出IBL用的cube map，如果Vulkan出的話還要開始移植。說到Vulkan，Nvidia似乎差不多準備好了，還不出嗎?