unity3d Human skin real time rendering plus 真实模拟人皮实时渲染 plus篇

最近逃课做游戏，逃的有几门都要停考了，呵呵呵，百忙之中不忘超炒冷饭，感觉之前的人皮效果还是不够好，又改进了一些东西

 

首先上图

 

放大看细节

显而易见的比上次的效果要好很多，此次我把模型用3dmax进行了细化，模型裂缝情况有所好转，但是嘴唇等处还是有明显裂缝（没办法，网上没有比这个再细致的贴图了）
 

去除了之前所有大量的rim，换成了SSS次表面散射之前一篇文章详细讲过，
SSS次表面散射的参数真心难调= =；
漫反射换成了基于物理的Oren Nayar反射模型

specular

高光反射与之前一篇相同，这里简单介绍下
 
BRDF首先由Fred Nicodemus在1965年提出
 
L是辐射率，或射线方向中立体角的能量，E是辐照度，或每单位角度的辐照能，theta_i是法线与wi的夹角,i表明是入射光incident light，r表明是反射光reflected light。
 

Cook-Torrance模型

 
F(l,h)是菲涅尔函数，
D(h)为分布函数，这个函数负责表面的光滑度，高光的形状与大小，也与粗糙度相关，可以达到完美镜面反射。
G(l,v,h)是几何函数，

			float _SP = pow(8192, _GL);
			float d = (_SP + 2) / (8 * PIE) * pow(dot(n2, H), _SP);
			float f = _SC + (1 - _SC)*pow(2, -10 * dot(H, lightDir));
			float k = min(1, _GL + 0.545);
			float v = 1 / (k* dot(viewDir, H)*dot(viewDir, H) + (1 - k));

			float all = d*f*v;

		
			all = saturate(all);
			diff = (1 - all)*diff;
			diff = saturate(diff);


			spec3 *= Luminance(diff);
			spec3 = saturate(spec3);
			spec3 *= _SpecularPower;

diffuse

Oren–Nayar 反射模型由  Michael Oren和 Shree K. Nayar研发，是依据粗糙表面的漫反射模型，可以模拟很大范围的物体，混凝土，塑料，沙子等。
它是基于物理的反射模型。
现 在大多数情况都在用Lambertian 模型，包括unity的diffuse，编写surface shader的都知道，有lambert光照。Lambertian 模型在所有方向均匀的反射所有光线，这种方法模拟的diffuse不怎么真实，没有根据roughness 粗糙度来计算漫反射。
 
真实图像与Lambertian和Oren–Nayar的比较
 
Oren–Nayar和Lambertian 的亮度曲线

具体求法和wiki中的一样
Sigma是表面粗糙度
E0是正面照射时的辐照度
Rho是表面反射
中间的步骤比较简单
 

最终公式为
 

风之旅人journey 中的沙子渲染也用了这种方法
 
 

 

次表面散射（Subsurface Scattering）

 
光经过哪，就带一部分那里的颜色，可以发现光从入射到出射，位置和方向都变了
光走的路径数量是无穷大，光反射回来的都为漫反射，油脂表面的透明度也都是不一样的，
这就产生了次表面散射
具体算法公式在这里此处不再赘述

相要变得更真实还可以加一些noise进去

加了bloom效果之后：

感觉此次效果还不是很完美，随着学习的深入还会继续改进；

全部代码已上传至github

                                      ----by wolf96