docs: add auto exposure design spec

Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>

docs/superpowers/specs/2026-03-26-auto-exposure-design.md

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+# Auto Exposure Design
+
+## Overview
+
+컴퓨트 셰이더로 HDR 타겟의 평균 log-luminance를 계산하고, 시간 적응형 노출 조절을 톤맵에 적용한다.
+
+## Scope
+
+- 컴퓨트 셰이더: HDR 텍스처 → log-luminance 평균 (2-pass 다운샘플)
+- AutoExposure 구조체: 노출 계산 + 시간 보간
+- tonemap_shader 수정: exposure uniform 적용
+
+## AutoExposure
+
+```rust
+pub struct AutoExposure {
+    reduce_pipeline: wgpu::ComputePipeline,
+    reduce_bind_group_layout: wgpu::BindGroupLayout,
+    luminance_buffer: wgpu::Buffer,       // 최종 평균 luminance (f32 1개)
+    staging_buffer: wgpu::Buffer,         // GPU→CPU readback
+    pub exposure: f32,
+    pub min_exposure: f32,
+    pub max_exposure: f32,
+    pub adaptation_speed: f32,
+    pub key_value: f32,                   // 목표 밝기 (0.18 기본)
+}
+```
+
+## 알고리즘
+
+### Pass 1: Log-Luminance 합산 (Compute)
+
+HDR 텍스처의 모든 픽셀에 대해:
+```
+luminance = 0.2126*R + 0.7152*G + 0.0722*B
+log_lum = log(max(luminance, 0.0001))
+```
+
+워크그룹 내 shared memory로 합산, atomicAdd로 글로벌 버퍼에 누적.
+
+단순화: **단일 컴퓨트 디스패치**로 전체 텍스처를 16x16 워크그룹으로 처리. 각 워크그룹이 자기 영역의 합을 atomic으로 글로벌 버퍼에 더함.
+
+### Pass 2: CPU에서 평균 계산 + 노출 결정
+
+```rust
+let avg_log_lum = total_log_lum / pixel_count;
+let avg_lum = exp(avg_log_lum);
+let target_exposure = key_value / avg_lum;
+let clamped = target_exposure.clamp(min_exposure, max_exposure);
+// 시간 적응 (부드러운 전환)
+exposure = lerp(exposure, clamped, 1.0 - exp(-dt * adaptation_speed));
+```
+
+### Tonemap 수정
+
+기존 tonemap_shader에 exposure 곱하기:
+```wgsl
+// 기존: let color = hdr_color;
+// 변경:
+let exposed = hdr_color * exposure;
+// 그 다음 ACES tonemap
+```
+
+tonemap uniform에 `exposure: f32` 필드 추가.
+
+## Compute Shader (auto_exposure.wgsl)
+
+```wgsl
+@group(0) @binding(0) var hdr_texture: texture_2d<f32>;
+@group(0) @binding(1) var<storage, read_write> result: array<atomic<u32>>;
+// result[0] = sum of log_lum * 1000 (fixed point)
+// result[1] = pixel count
+
+@compute @workgroup_size(16, 16)
+fn main(@builtin(global_invocation_id) gid: vec3<u32>) {
+    let dims = textureDimensions(hdr_texture);
+    if (gid.x >= dims.x || gid.y >= dims.y) { return; }
+
+    let color = textureLoad(hdr_texture, vec2<i32>(gid.xy), 0);
+    let lum = 0.2126 * color.r + 0.7152 * color.g + 0.0722 * color.b;
+    let log_lum = log(max(lum, 0.0001));
+
+    // Fixed-point: multiply by 1000 and cast to i32, then atomic add
+    let fixed = i32(log_lum * 1000.0);
+    atomicAdd(&result[0], u32(bitcast<u32>(fixed)));
+    atomicAdd(&result[1], 1u);
+}
+```
+
+CPU에서 readback 후:
+```rust
+let sum_fixed = i32::from_le_bytes(data[0..4]);
+let count = u32::from_le_bytes(data[4..8]);
+let avg_log_lum = (sum_fixed as f32 / 1000.0) / count as f32;
+```
+
+## GPU→CPU Readback
+
+- luminance_buffer: STORAGE | COPY_SRC
+- staging_buffer: MAP_READ | COPY_DST
+- encoder.copy_buffer_to_buffer → staging
+- staging.slice(..).map_async(MapMode::Read) → 다음 프레임에 읽기 (1프레임 지연 허용)
+
+1프레임 지연은 auto exposure에서 자연스러움 (사람 눈도 적응에 시간 걸림).
+
+## File Structure
+
+- `crates/voltex_renderer/src/auto_exposure.rs` — AutoExposure 구조체
+- `crates/voltex_renderer/src/auto_exposure.wgsl` — 컴퓨트 셰이더
+- `crates/voltex_renderer/src/lib.rs` — 모듈 추가
+
+## Testing
+
+- exposure 계산 로직 (순수 수학): avg_lum → target_exposure → clamp → lerp
+- min/max clamp 검증
+- adaptation lerp 검증 (dt=0 → 변화 없음, dt=큰값 → 목표에 수렴)