はじめに

Unreal Engineで物理的に正しいライティング（PBR）を行うため、現実世界のLux（ルクス）やEV100の値を設定する解説記事は増えてきました。
しかし、いざ物理的に正しくすると、「日中に炎エフェクトが見えなくなる」といったゲームデザイン上の問題に直面します。

この記事では、洞窟から出た時のような自動露出（Eye Adaptation）効果を生かしつつ、物理ベースのリアルな昼夜サイクルと、それに明るさが左右されない「記号的な意味を持つエフェクト」を両立させる方法を解説します。

ステップ1: EV値の計算とAuto Exposureの基本設定

まず、カメラ（PostProcessVolume）と環境光（SkyLight）を、昼夜サイクルに対応できる状態にします。

1. EV100の計算式

物理ベースのライティングを行うには、まず現実の「照度（Lux）」から、カメラが目標とすべき「適正露出（EV100）」を計算する必要があります。

18%ミドルグレーの物体に当たる照度（Lux）から、それを適正露出で撮影するための EV100 を求める式は以下になります。

$$
EV_{100} = \log_2 \left( \frac{Lux}{\pi} \right)
$$

2. 昼夜のEV値を計算する

この式を使って、昼と夜のEV値の「限界値」を計算してみましょう。

昼（PM 12:00）:
- 快晴の太陽光を 100,000 Lux と仮定します。
- $EV_{100} = \log_2 (100,000 / 3.14159) \approx$ 15
- （雪原の反射なども考慮し、マージンを見て 18 を設定します）
夜（AM 0:00）:
- 満月の月明かり（0.1 Lux）や星明かり（0.001 Lux）を考慮します。
- $EV_{100} = \log_2 (0.001 / 3.14159) \approx$ -8.3
- （よって、夜の限界値として -8 を設定します）

3. Auto Exposureの範囲を「物理的な限界」で固定する

ステップ1.2で計算した値を基に、PostProcessVolume の設定でカメラ（目）が適応できる限界の範囲を定義します。この設定は、ゲーム中一切変更しません。

Metering Mode: Auto Exposure Histogram（自動のまま）
Min EV100: -8.0（星明かりを捉えられる限界値）
Max EV100: 18.0（マージンを含んだ太陽光の限界値）

この設定を固定することで、カメラは「どんなに暗い場所（洞窟の奥）」から「どんなに明るい場所（雪原の直射日光）」まで、常に自動で露出を調整（Eye Adaptation）しようと動作し続けます。

(TIPS: UE 5.3ごろまでは Project Settings で Extend default Luminance range を有効にする必要がありましたが、最近のバージョンではデフォルトでこの広いEV100レンジが基準になっています)

ステップ2: DirectionalLightの「Lux」と「色」で昼夜を制御する

DirectionalLight（太陽/月）を制御するために、Curve アセットを2つ用意します。

C_DayNight_SunLux (Intensity用)
C_DayNight_LightColor (Light Color用)

これらのカーブを使い、Tickイベントなどで DirectionalLight の値を更新します。
（デバッグ用に、DeltaTime * 0.1 などを加算して24秒で1日がループするような仕組みを作ると調整が楽です）

1. 「Lux」カーブ (物理的な光量)

昼 (12時): 100,000 Lux (快晴の太陽)
夜 (0時): 0.1 Lux (月明かり)

2. 「Color」カーブ (ゲーム的な色味)

昼 (12時): (R:1.0, G:1.0, B:1.0) (真っ白)
夜 (0時): (R:0.1, G:0.1, B:0.15) (色あせた濃いグレー、少し青寄り)

なぜ「色」まで変えるのか？

Min EV100 が -8.0 のように低い値に設定されているため、カメラは夜（0.1 Lux）の暗いシーンを**「露出不足だ」と判断し、感度（EV値）を自動で -8.0 まで上げて（明るく補正して）しまいます。**

その結果、意図した「暗い夜景」にならず、ノイジーで明るい、まるで昼間のような画面になってしまいます。

本来は PostProcessVolume の Exposure Compensation (露出補正) の値を制御し、暗くしたいシーンや夜にマイナス値（例: -5.0）にするのが正確なアプローチかもしれませんがそのカーブの調整は少々面倒です。

そこで今回は簡単なサンプルとして、Light Color を夜間だけあえて「濃いグレー」にするという、より直接的な方法で「夜感」を演出します。
Auto Exposureはシーンを明るくしようとしますが、当たる光そのものが「暗いグレー」であるため、結果として彩度の低い、意図した「夜の雰囲気」の絵になります。

ステップ3: 「記号的な意味も持つエフェクト」を露出から守る

さて、ここからが本題です。
この物理ベースの露出制御が完成した世界で、プレイヤーが放つ炎の魔法エフェクト（マテリアルのエミッシブ輝度: 3000 cd/m²）を表示してみます。

深夜: EV100 が -8.0 付近（明るく撮る設定）なので、エフェクトは光輝いて見えます
正午: EV100 が 18.0 付近（暗く撮る設定）なので、100,000 Lux の太陽光に比べれば 3000 の輝度はとても小さい値なので深夜に光り輝いていた。エフェクトはほとんど見えなくなってしまいます。

これは物理的には正しいのですが、「当たり判定がわかりずらい！」などなど、非難轟々の嵐がやってきます。
ゲーム内の「記号的」な意味も持つエフェクトに「これが物理的に正しいんだ！」という言い訳は通用しません。

【解決策】露出補正をマテリアルでキャンセルする

深夜用とお昼用のエフェクトを用意するのは無駄なので、１つのマテリアルで対処します。
幸い、UEには現在のカメラ露出補正値を取得するノードが用意されています。

エフェクトが使用しているマテリアルを開きます。
EyeAdaptationInverse (目の順応の逆数) ノードを呼び出します。
- このノードは、カメラがシーンを暗くしようとしている時（昼間）は大きな値を返し、明るくしようとしている時（夜間）は小さな値を返します。
元の Emissive Color の計算結果に、この EyeAdaptationInverse を Multiply (乗算) します。

（補足）もし EyeAdaptationInverse ノードが見つからない古いバージョンを使っている場合は、Exposure (Eye Adaptation) ノードを呼び出し、元のEmissive Colorをこのノードで Divide (除算) しても全く同じ結果が得られます。

結果

このマテリアルを適用すると、エフェクトはシーンの露出設定（昼か夜か、洞窟の中か外か）に関わらず、**常にデザイナーが意図した通りの「見た目の明るさ」**で表示されるようになります。

正午:
深夜:

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まとめ

EV100の計算式 $EV_{100} = \log_2 (Lux / \pi)$ を基に、昼夜の露出限界（例: -8 と 18）を計算する。
EV Min/Max (範囲): 計算した限界値で全範囲で固定する。
- → 洞窟などの「明暗順応（Auto Exposure）」が常に機能する。
SkyLight (環境光): Real Time Capture を有効化する。
- → DirectionalLight の変化に自動で追従させる。
DirectionalLight (光量と色): Curve アセットで動的に変更する。
- → Lux で物理的な光量を、Color（濃いグレー）でゲーム的な「夜感」を制御する。
記号的VFX: マテリアルで Emissive Color に EyeAdaptationInverse を乗算する。
- → 露出補正をキャンセルし、常に一定の見た目の明るさを保つ。

この手法で、物理的な正しさとゲーム的な「記号」としての見やすさを両立させることができます。