Éclairage cinématique Unity HDRP

Chapitre 7 : Types de lumières et paramètres

Ceci est la partie 3 du guide de production Unity HDRP, faisant suite à Partie 2 : matériaux et shaders. Ce volet couvre l'éclairage cinématique : les quatre types de lumière de HDRP, la caméra physique et l'exposition, et les modes d'éclairage et le système d'ombres de HDRP.

7.1 Les quatre types de lumière

Unity HDRP propose quatre types de lumière fondamentaux, chacun simulant un comportement d'éclairage distinct.

La Directional Light simule une source infiniment distante, comme le soleil ou la lune - chaque rayon est parallèle quelle que soit la position de la lumière dans la scène. Elle éclaire toute la scène uniformément, ne s'atténue pas avec la distance, projette des ombres parallèles (shadow mapping optimisé), et seule sa rotation affecte l'éclairage (la position est ignorée). Utilisée pour la source de lumière extérieure principale - soleil ou lune. Paramètres clés : Intensity (en Lux en mode physique - un soleil de midi se situe autour de 80 000-120 000 lux), Color, Angular Diameter (la taille apparente du soleil, affectant la douceur des ombres : 0° donne des ombres dures comme une source ponctuelle infiniment petite, 0.5-1.0° donne les bords doucement adoucis qu'un vrai soleil produit réellement).

La Point Light émet de la lumière dans toutes les directions depuis un seul point, comme une ampoule nue - émission omnidirectionnelle, atténuation en carré inverse de la distance, ombres projetées dans toutes les directions (plus coûteux). Utilisée pour les ampoules, lampes, sources ponctuelles, effets magiques. Paramètres clés : Intensity (Lumens en mode physique), Range, Shape (Sphere ou Box), Radius (taille de la source, affecte la douceur des ombres).

La Spot Light projette un cône de lumière dans une direction spécifique, comme un projecteur de scène ou une lampe torche - émission conique directionnelle, atténuation radiale et angulaire, idéale pour un éclairage dirigé et dramatique. Utilisée pour les projecteurs, lampes de bureau, éclairage d'accent, phares. Paramètres clés : Spot Angle, Inner/Outer Spot Percent (transition entre le cœur et le bord), Range, Shape (Cone, Pyramid, Box).

L'Area Light est une surface émissive produisant une lumière douce et réaliste, similaire à une fenêtre ou un panneau LED de studio - des ombres naturellement douces, un réalisme supérieur pour l'éclairage architectural, plus coûteuse en calcul (le baking est recommandé pour la performance). Utilisée pour les fenêtres, softboxes de studio, néons, écrans, plafonds éclairés. Paramètres clés : Shape (Rectangle, Disc, Tube), Width/Height, Intensity (Lumens ou Nits).

7.2 Paramètres spécifiques à HDRP

HDRP ajoute des paramètres avancés aux lumières standards pour un contrôle plus fin et un plus grand réalisme. Shape affecte la forme physique de l'émission et, par extension, l'apparence des reflets spéculaires et la douceur des ombres : les lumières Point peuvent être Sphere ou Box, les Spot Cone, Pyramid ou Box, les Area Rectangle, Disc ou Tube. Plus la source est grande, plus les ombres sont douces et les reflets spéculaires diffus.

HDRP utilise de vraies unités photométriques pour l'intensité lumineuse :

Les unités physiques rendent beaucoup plus facile la cohérence avec des références réelles et la Physical Camera. Au lieu d'une couleur arbitraire, vous pouvez aussi régler la Color Temperature en Kelvin :

L'activer via la case « Use Color Temperature » dans les réglages de la lumière.

7.3 Profils IES et Cookies

Les fichiers IES (Illuminating Engineering Society) contiennent de vraies données photométriques issues de luminaires réels, définissant la distribution angulaire précise qu'émet une vraie lampe - donnant une reproduction fidèle de luminaires existants, plus de réalisme architectural, et une distribution de lumière physiquement correcte. Assigner un fichier .ies dans le slot IES Profile d'une lumière.

Les Cookies sont des textures projetées par une lumière pour créer des motifs d'ombre ou de couleur - stores vénitiens projetant des lignes d'ombre, vitraux, feuillage projetant des ombres organiques, gobos de projecteur de scène. Pour configurer : créer ou importer une texture (niveaux de gris pour les ombres, RGBA pour la couleur), l'assigner au paramètre Cookie de la lumière, ajuster l'échelle et le tiling selon les besoins. Les Cookies fonctionnent particulièrement bien sur les lumières Spot et Directional.

7.4 Rigs de lumière et configurations standards

Un Light Rig est un ensemble de lumières préconfiguré pour un éclairage cohérent. La configuration classique en cinéma/photographie est l'éclairage à trois points :

Key et Fill se placent environ à 45° de part et d'autre du sujet, face à la caméra ; Rim se place derrière, à l'opposé de la caméra.

Configuration extérieure de jour : une Directional Light (soleil) à haute intensité (100 000 lux), couleur chaude (5500 K), ombres activées ; Environment Lighting (ciel) via HDRI ou le système Sky pour la lumière ambiante ; un bounce light optionnel comme fill artificiel pour les zones d'ombre profonde.

Configuration intérieure avec fenêtres : des Area Lights aux fenêtres simulant la lumière du jour entrante ; des Point/Spot Lights pour les lampes pratiques visibles dans la scène ; une lumière ambiante via Light Probes ou SSGI pour l'illumination indirecte.

La visualisation de produit en studio est un bon exemple concret du ratio à trois points en unités réelles : un key Area Rectangle de 1.5×1.5m à 4000 lm, 5500K, positionné au-dessus et sur le côté ; un fill Area Rectangle plus grand de 2×2m en face à 1200 lm (un ratio 3:1) et plus froid à 6500K pour se lire comme ambiant plutôt qu'un second key ; un rim Spot derrière le sujet à 5000 lm et décalé plus chaud à 7500K pour une séparation froide de l'arrière-plan ; et une subtile carte de bounce horizontale en dessous (Area Rectangle 3×3m, ~500 lm) pour alléger la densité des ombres comme le ferait une vraie table de produit. Un cyclorama gris ou blanc à forte roughness, éclairé seulement par le débordement du fill plutôt que par sa propre lumière dédiée, empêche l'arrière-plan de concurrencer le sujet. Le photographier avec une focale plus longue (85-135mm) à une ouverture modérée (f/5.6) pour éviter la distorsion de perspective qu'un objectif grand angle donnerait à un produit en gros plan.

7.5 Light Layers

Les Light Layers permettent de contrôler précisément quels objets sont éclairés par quelles lumières, en utilisant un bitmask à 8 couches : chaque lumière a un paramètre Light Layer, chaque objet (Mesh Renderer) a un Rendering Layer Mask, et un objet n'est éclairé que si sa couche correspond à celle de la lumière. Activer via Edit → Project Settings → HDRP Global Settings → Lighting → Light Layers.

Exemple : un néon décoratif réglé sur Layer 1 n'éclaire que les murs proches (aussi Layer 1), pas les personnages (Layer Default).

Chapitre 8 : Exposition et caméra physique

8.1 La Physical Camera

La Physical Camera simule le comportement d'une vraie caméra - ses paramètres correspondent exactement à ceux d'une vraie caméra, ce qui facilite la vie des directeurs de la photo habitués au matériel réel. L'activer via la section Projection du composant Camera (cocher « Physical Camera »).

Ces trois paramètres forment le triangle d'exposition classique de la photographie : doubler l'ISO = +1 stop ; ouvrir d'un stop (par exemple f/4 → f/2.8) = +1 stop ; doubler le temps d'exposition = +1 stop.

8.2 Clipping Planes

8.3 Anti-aliasing

TAA (Temporal Anti-Aliasing) utilise les images précédentes pour lisser l'image via une accumulation temporelle - excellente qualité globale, lisse aussi le bruit d'effets comme SSR/SSGI, et est le défaut recommandé ; les inconvénients sont un possible ghosting sur les mouvements rapides et un léger adoucissement du détail très fin. SMAA est une technique spatiale n'analysant que l'image actuelle - pas de ghosting, image plus nette, mais qualité inférieure à TAA et ne lisse pas le bruit des effets. FXAA est rapide mais de qualité limitée, réservé au matériel très contraint où les autres options sont trop coûteuses.

Configurer via Camera → Anti-aliasing.

8.4 Profondeur de champ

La Depth of Field simule un flou progressif sur les objets hors focus, essentiel pour un look cinématique. Configurer via un Volume Override : créer ou sélectionner un Volume, puis Add Override → Post-processing → Depth of Field.

Modes : Off, Manual (contrôle direct de la distance de focus et du flou), Physical Camera (utilise l'Aperture et la Focal Length de la caméra). En mode Manual, les paramètres clés sont Focus Distance, Near/Far Start-End (plages de transition du flou), et Near/Far Max Blur. En mode Physical Camera, il n'y a que Focus Distance et Quality (Near/Medium/High, affectant le bokeh) - la profondeur de champ est calculée automatiquement depuis l'Aperture et la Focal Length de la caméra, exactement comme en vraie photographie.

8.5 Contrôler l'exposition

Trois approches complémentaires : ajuster les lumières individuellement (contrôle précis par lumière, mais peut devenir complexe avec de nombreuses sources - travailler en unités physiques pour la cohérence), les paramètres d'exposition de la Physical Camera (ISO, Aperture, Shutter Speed) pour un contrôle global de la luminosité avec un workflow photographique familier (bien que l'Aperture affecte aussi la DoF), et l'Exposure en post-processing via un Volume override avec les modes Fixed, Automatic (basé sur la luminance moyenne de la scène), Curve Mapping, ou Physical Camera.

Recommandation : combiner les trois - régler des intensités de lumière physiquement correctes, utiliser la Physical Camera pour l'exposition de base, et affiner avec l'Exposure en post-processing si nécessaire.

Chapitre 9 : Modes d'éclairage et système d'ombres

9.1 Les trois modes d'éclairage

Le Realtime Lighting calcule l'éclairage à chaque image. Les lumières et objets peuvent se déplacer librement, flexibilité totale pour les scènes dynamiques, et les changements s'affichent immédiatement dans l'éditeur - mais c'est coûteux en performance, l'éclairage indirect est limité sans techniques supplémentaires (SSGI, RT), et il n'y a pas de rebond de lumière naturel. Idéal pour les scènes entièrement dynamiques et le prototypage.

Le Baked Lighting précalcule l'éclairage et le stocke dans des textures de lightmap : marquer les objets comme Static, régler les lumières en mode Baked, puis lancer Window → Rendering → Lighting → Generate Lighting. Excellente performance runtime (éclairage « gratuit »), lumière indirecte de haute qualité avec rebonds multiples, ombres douces et réalistes - mais uniquement pour les objets statiques, des temps de bake potentiellement longs, et un coût en disque/mémoire pour les lightmaps. Idéal pour les environnements architecturaux, les décors fixes, l'ArchViz.

Le Mixed Lighting est un hybride : les objets statiques reçoivent un éclairage baked, les objets dynamiques un éclairage realtime, et les lumières réglées sur Mixed éclairent les deux. Le meilleur des deux mondes - des personnages dynamiques correctement éclairés dans des environnements bakés - au prix d'une configuration plus complexe et d'un coût de performance intermédiaire. Idéal pour les jeux avec environnements fixes et personnages mobiles, l'ArchViz interactive.

9.2 Configurer le lightmapping

La case Static dans l'Inspector indique à Unity qu'un objet ne bougera jamais, activant l'inclusion dans le bake de lightmap, les optimisations de culling/batching, et la contribution au navmesh.

Réglages de bake (Window → Rendering → Lighting) : Lightmapper (Progressive CPU, Progressive GPU, ou l'Enlighten déprécié), Direct Samples, Indirect Samples, Bounces, Lightmap Resolution (texels par unité), Lightmap Size. Commencer avec des valeurs basses pour itérer rapidement, puis les augmenter pour le rendu final - Progressive GPU est généralement plus rapide avec un GPU capable.

Les Light Probes capturent l'éclairage indirect à des points spécifiques de la scène pour que les objets dynamiques puissent le recevoir (GameObject → Light → Light Probe Group) - les placer là où les objets dynamiques se déplaceront, plus denses là où l'éclairage varie davantage, plus clairsemés dans les zones uniformément éclairées. Les Reflection Probes capturent les réflexions d'environnement, soit Baked (capturées une fois), Realtime (mises à jour en continu, coûteuses) ou Custom (une cubemap assignée manuellement) - à placer au centre des pièces ou des zones distinctes avec un volume d'influence approprié.

9.3 Système d'ombres avancé

Les Cascade Shadow Maps découpent la distance de vue en plusieurs sections, chacune avec sa propre shadow map - les cascades proches obtiennent plus de résolution pour des ombres nettes, les cascades lointaines en obtiennent moins pour l'efficacité. Configurer via HDRP Settings → Shadows : Max Distance, Cascade Count (1-4), Cascade Splits, Resolution.

Les Contact Shadows ajoutent des ombres fines et précises aux points de contact entre objets, essentielles pour le détail comme une végétation dense ou des objets posés sur des surfaces (à activer sur le composant Light). Le Shadow Filtering adoucit les bords d'ombre : PCF (Percentage Closer Filtering basique), PCSS (Percentage Closer Soft Shadows, la douceur varie avec la distance), Moment Based (filtrage avancé pour des ombres très douces). Les Screen Space Shadows utilisent l'information de profondeur pour ajouter du détail d'ombre fin, activées dans HDRP Settings.

9.4 Volumes : globaux et locaux

Les Volumes sont des conteneurs pour les réglages de rendu et de post-processing qui définissent l'apparence visuelle d'une scène. Il vaut la peine de bien les distinguer des HDRP Settings :

Les HDRP Settings définissent quelles fonctionnalités sont disponibles ; les Volumes définissent comment ces fonctionnalités sont configurées pour une scène ou une zone.

Un Global Volume (GameObject → Volume → Global Volume) affecte toute la scène quelle que soit la position de la caméra - utilisé pour le tone mapping/exposition de base, l'occlusion ambiante et les réflexions globales, les réglages d'éclairage indirect par défaut, des effets subtils à l'échelle du projet (vignette, bloom lumineux). Un Local Volume (GameObject → Volume → Box/Sphere Volume) a un collider et n'affecte la caméra que lorsqu'elle est à l'intérieur - utilisé pour des ambiances différentes par zone (intérieur vs. extérieur), un ajustement automatique de l'exposition selon l'environnement, des effets spécifiques à une pièce (brouillard, étalonnage), des transitions d'atmosphère.

Les Volumes s'empilent et se mélangent selon la Priority (un Volume de priorité plus élevée surcharge les autres), la Blend Distance (distance de transition) et le Weight (influence 0-1) - typiquement un Global Volume à Priority 0 comme base, avec des Local Volumes à priorités croissantes comme surcharges progressives.

9.5 Techniques d'éclairage indirect temps réel

Pour les scènes ayant besoin d'un éclairage indirect dynamique sans bake, HDRP propose plusieurs techniques en espace écran. Le SSGI (Screen Space Global Illumination) simule l'éclairage indirect en analysant ce qui est visible à l'écran (activer via HDRP Settings → Lighting → Screen Space Global Illumination, plus un override SSGI dans un Volume) - une lumière indirecte dynamique qui fonctionne sur les objets non statiques et paraît convaincante dans de nombreuses scènes, mais est limitée au contenu à l'écran, coûteuse, et peut produire des artefacts de bord.

Le SSR (Screen Space Reflections) calcule les réflexions à partir de l'information de profondeur à l'écran (HDRP Settings → Lighting → Screen Space Reflection, plus un override SSR) - utilisé pour les surfaces réfléchissantes (métal poli, eau, verre), avec la même limitation d'écran uniquement que le SSGI. Le SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) assombrit les zones que la lumière ambiante atteint difficilement (coins, crevasses, intersections) via un override Ambient Occlusion Volume - améliore significativement la perception de profondeur à un coût relativement faible, et vaut la peine d'être activé presque par défaut.

Les trois se complètent : SSAO pour la profondeur de base (coût faible), SSGI pour la lumière indirecte dynamique (coût moyen-élevé), SSR pour les réflexions sur surfaces glossy (coût moyen). Sur matériel limité, prioriser SSAO, puis SSR, puis SSGI selon le budget de performance.

9.6 Introduction au ray tracing

HDRP supporte le ray tracing pour des effets de haute qualité sur matériel compatible :

Activer via Player Settings → Graphics API → DirectX 12, puis HDRP Settings → Frame Settings → Ray Tracing, et activer les effets individuels : RT Reflections (précises, même hors écran), RT Shadows (physiquement correctes), RT Ambient Occlusion (précise, sans artefacts), RT Global Illumination (lumière indirecte dynamique de haute qualité), et Path Tracing (simulation lumineuse offline complète).

Le Path Tracing est le mode de rendu le plus réaliste, simulant exhaustivement chaque chemin lumineux possible - une qualité cinématique comparable à Arnold ou V-Ray, une illumination globale physiquement correcte, une convergence progressive (l'image s'améliore avec le temps), et ce n'est pas temps réel (rendu offline). Activer via HDRP Settings → Lighting → Path Tracing, puis lancer Play pour démarrer le rendu progressif.

Résumé de la partie 3

Points clés à retenir : les unités physiques (Lux, Lumens, Kelvin) rendent un éclairage cohérent et réaliste bien plus facile ; la Physical Camera donne un workflow intuitif, natif à la photographie ; le choix Realtime/Mixed/Baked se résume à un compromis qualité/performance/flexibilité ; les Volumes donnent un contrôle granulaire par zone ; les Light Layers permettent un éclairage sélectif ; les techniques en espace écran (SSAO, SSGI, SSR) complètent l'éclairage de base ; et le Ray Tracing offre la meilleure qualité sur matériel compatible.

La partie 4, prochainement, couvre le rendu avancé en détail : les workflows de ray tracing et path tracing, le post-processing, et l'export pour la production cinématique.