万博manbetx官网剖析Unreal Engine超真实人类的渲染技

发布日期: 2019-11-07 12:56

  其中角质层放大后,可见坑坑洼洼的微表面(下图),它是造成高光和反射的介质。此外,光线照射毛发表皮之后,还会发生透射和次反射。万博manbetx官网

  毛发微表面的坑洼具有较统一的指向性,由根部指向尾部,在图形学可用切线及各向异性属性来衡量这一现象。

  :传输-传输路线,光线照射并穿透毛囊,然后从另一边照射出去。这是光线在一定发量中的散射过程。

  :光线进入毛囊,从内表面边界反射出来,然后再照射出来。产生的是次高光。

  基于以上光照模型,论文又进一步根据几何光学分析了光线在某一个光路上的行为,并把这个行为具体的分成了两类,即

  下图所示的Scalp Variation部分是提取靠近头皮(即头发根部)的UV纹理,然后去采样噪点纹理,生成一张有随机变化的遮罩图:

  Hair Albedo部分主要是模拟了发根到发伟的颜色渐变,其中发根处利用颜色遮罩

  颜色混合最后阶段,将加入边沿色和环境遮挡色,使得头发颜色最终呈现出逼真的效果。

  粗糙度的计算也不复杂,将基础色涉及的Scalp Variation部分输出的结果作为线性插值Alpha,在最大和最小值之间过渡,再经过一个缩放因子,即可得到最终结果。

  此外,还有顶点坐标偏移、AO等数据,这些将忽略其分析,有兴趣的读者可自行查看材质。

  其实现的核心是采样像素周边16个场景颜色的点,做平均计算,模拟高斯模糊的结果。(下图)

  颜色计算跟之前的毛发有点类似,先对周边场景颜色进行模糊,经过明暗度调整、边缘亮度调整,获得最终颜色。此外,也采用了位置偏移。(下图)

  对于颜色,在一张漫反射和亮度反射图中做插值,经过饱和度调整和颜色亮度调整,获得最终颜色和自发光颜色。

  对于衣服本身的材质,颜色利用一张灰度图乘以指定色,再经过一系列调整获得,这种变色也是游戏领域常采用的变色方案。优点是可控制材质的明暗度和颜色,缺点是只能有单一的色相,不能有多种色相。衣服的法线也是采用两层贴图混合而成。此外,还设置了次表面散射颜色(SubsurfaceColor)、清漆(ClearCoat)、AO等属性。

  首先分析场景的布灯。人物左前方斜45度角是主灯,万博manbetx官网。提供了摄影界常用的伦勃朗式的光照和阴影;角色正前方提供了一个补光灯,降低面部的阴影浓度;角色右边有一个侧灯,提供脸部和身体的侧面轮廓,提高质感;角色后方有两个背景灯,用以照亮背景和头发,使头发更具层次感,也能体现头发和耳朵的次表面散射和透射效果。(下图)

  其中,主灯由蓝图动态创建而成,类似若干个聚光灯组成的灯阵,模拟很大的柔光灯,提供角色的主要光源以及眼神光。(下图)

  此外,场景提供了体积雾,并且配以一个点光源,模拟自然过渡的背景效果。(下图)

  本系列文章紧紧围绕着Unreal的官方数字人类《Meet Mike》的角色进行渲染技术的剖析,它们涉及的技术点如下:

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