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 http://blog.csdn.net/wolf96/