BSDF Pricipiálne vlasy

Len Cycles

Principiálne vlasy BSDF sú fyzikálne založené, ľahko použiteľný tieňovač na prekresľovanie vlasov a srsti.

Tip

Realistické vlasy by mali mať minimálne rozdiely medzi jednotlivými vláknami. Tieňovač to umožňuje zadaním dvoch hodnôt, Náhodná farba a Náhodné zdrsnenie, ktoré pretransformujú zadané hodnoty melanínu/zdrsnenia do rozsahu \(farba/zdrsnenie \pm náhodnosť\%\).

Vstupy

Všeobecné

Farba

Farba RGB vlákien. Používa sa len pri priamom farbení.

Rada

Zvolená farba sa konvertuje na absorpčný koeficient podľa nasledujúceho vzorca (časť 4.2 [CBTB16]):

\[\sigma_{a} = \frac{\ln(farba)} {\left(5.969 - 0.215\beta_{N} + 2.532\beta_{N}^{2} - 10.73\beta_{N}^{3} + 5.574\beta_{N}^{4} + 0.245\beta_{N}^{5}\right)^{2}}\]

kde \(\beta_{N}\) je radiálne zdrsnenie vlasov po použití náhodnosti (ak je zadaná).

Farbenie vlasov použitím parametrizácie priameho farbenia. (Čísla na vrchu sú hodnoty RGB.)

Melanín

Absolútne množstvo pigmentu. Rozsah \([0, 1]\) zodpovedá \([0\%, 100\%]\).

Rada

Ide o lineárne mapovanie na zásadnú exponenciálnu funkciu:

\[melanín\_qty = -\ln(\max(1.0 - melanín, 0.0001))\]

Melanín.

Sčervenanie melanínu

Pomer feomelanínu k eumelanínu. Rozsah \([0, 1]\) zodpovedá \([0\%, 100\%]\).

Rada

Vzorec pre pomer je: \(eumelanín = Melanín×(1,0-MelanínSčervenanie)\), \(pheomelanín = Melanín×MelanínSčervenanie\).

Výsledné množstvá sa prepočítajú (po náhodnosti, ak je uvedená) na absorpčnú koncentráciu podľa nasledujúceho vzorca (časť 6.1 [EFHLA11], upraveného pre rozsah \([0, 1]\)):

\[\begin{split}\sigma_{a} = eumelanin × \left[\begin{matrix} 0.506 \\ 0.841 \\ 1.653 \\ \end{matrix}\right] + pheomelanin × \left[\begin{matrix} 0.343 \\ 0.733 \\ 1.924 \\ \end{matrix}\right]\end{split}\]

Sčervenanie melanínu.

Sfarbenie

Farba používaná na sfarbenie vlasov po nanesení pigmentu melanínu. Nepodlieha náhodnému výberu. Možno ju vypnúť nastavením farby na bielu.

Rada

Táto hodnota sa konvertuje pomocou vyššie uvedeného mapovania farieb a pripočíta sa k absorpčnému koeficientu koncentrácie melanínu.

Sfarbenie s použitím melanínu 0,1 a príslušných hodnôt RGB.

Koeficient pohlcovania

Koeficient útlmu \(\sigma\) (sigma).

Index lomu (IOR)

Index lomu (IOR) definuje, ako veľmi lúč zmení smer. Pri hodnote 1,0 lúče prechádzajú priamo ako v priehľadnom materiáli; vyššie hodnoty dávajú väčší lom. Predvolená hodnota je \(1,55\).

Posuv

Zvyšuje lesk vlasov tým, že zväčšuje uhol šupiniek pokožky vlasov vzhľadom na vlasové vlákno. Ľudské vlasy majú zvyčajne nízke hodnoty.

Náhodná farba

Pre každé vlákno zmení koncentráciu melanínu podľa \(FaktoraNáhodnosti\). Rozsah \([0, 1]\) zodpovedá \([0\%, 100\%]\) počiatočnej koncentrácie melanínu.

Rada

Koncentrácia melanínu sa vynásobí \(FaktoromNáhodnosti\), kde \(FaktorNáhodnosti = 1,0 + 2,0×(Náhodnosť - 0,5) × NáhodnáFarba\).

Náhodná farba.

Náhodné zdrsnenie

Pre každé vlákno zmení obe hodnoty zdrsnenia podľa \(FaktoraNáhodnosti\). Rozsah \([0, 1]\) zodpovedá \([0\%, 100\%]\) počiatočných hodnôt zdrsnenia.

Rada

Použije sa rovnaký vzorec ako pre Náhodnú farbu.

Náhodné zdrsnenie.

Náhodnosť

Zdroj náhodného čísla. Ak tu nie je pripojený žiadny uzol, automaticky sa vytvorí inštancia hodnotou získanou z Info vlasov ‣ Náhodnosť.

Model Chiang

Chiangov model je založený na Gaussovom rozdelení s oddelenou drsnosťou pozdĺž a kolmo na vlas.

Zdrsnenie

Určuje, nakoľko sú odlesky vyhladené v smere vlasového kmeňa. Príliš nízke hodnoty vyhladia vlasy do takej miery, že budú vyzerať takmer kovovo, takže odlesky budú vyzerať ako svetlušky; zatiaľ čo príliš vysoké nastavenie bude mať za následok lambertovský vzhľad.

Zdrsnenie.

Radiálne zdrsnenie

Určuje, do akej miery sú odlesky vyhladené v smere normálu vlasov. Príliš nízke hodnoty budú odlesky koncentrovať, zatiaľ čo pri nastavení príliš vysokých hodnôt sa svetlo rozptýli po celej šírke vlákna.

Rada

Matematicky je tento parameter priradený k faktoru mierky logistického rozdelenia \(s\) (časť 4.1 [CBTB16]).

Radiálne zdrsnenie.

Náter

Simuluje lesklý náter tak, že zníži Zdrsnenie na daný faktor len pre prvý odraz svetla (rozptyl). Rozsah \([0, 1]\) zodpovedá zníženiu \([0\%, 100\%]\) pôvodného Zdrsnenia.

Náter.

Model Huang

Huangov model je založený na odrazoch a prestupoch na základe mikro obrázkov a podporuje elipticky tvarované vlasy.

Pomer strán

Pomer vedľajšej osi k hlavnej osi eliptického prierezu. Odporúčané hodnoty sú 0,8 ~ 1 pre ázijské vlasy, 0,65 ~ 0,9 pre kaukazské vlasy, 0,5 ~ 0,65 pre africké vlasy. Hlavná os je zarovnaná s normálou krivky, ktorú možno vytvoriť pomocou geometrických uzlov, ale nie je podporovaná v starších časticových vlasoch.

Zdrsnenie

Drsnosť mikro častíc pre odraz a prestup.

Zrkadlenie

Voliteľný faktor na moduláciu prvého odrazu svetla od povrchu vlasov. Farba tejto zložky je vždy biela. Kvôli fyzikálnej správnosti ponechajte hodnotu 1,0.

Prestup

Voliteľný faktor modulácie prestupovej zložky. Zachytáva farbu pigmentu vo vnútri vlasu. Kvôli fyzikálnej správnosti ponechajte hodnotu 1,0.

Druhotný odraz

Voliteľný faktor modulácie prenosovej zložky. Zachytáva farbu pigmentu vo vnútri vlasu. Kvôli fyzikálnej správnosti ponechajte hodnotu 1,0

Vlastnosti

Parametrizácia farby

Tieňovač poskytuje tri rôzne spôsoby alebo parametrizácie na zafarbenie vlákien vlasov.

Priame zafarbenie:

Výberom požadovanej farby RGB a tieňovač odhadne potrebný koeficient absorpcie (nižšie).

Koncentrácia melanínu:

Tento režim definuje farbu ako množstvo a pomer pigmentov, ktoré sa bežne vyskytujú vo vlasoch a srsti, eumelanínu (prevláda v hnedočiernych vlasoch) a pheomelanínu (červené vlasy). Množstvo je uvedené vo vstupe Melanín a pomer medzi nimi v Melanínové sčervenanie. Zvyšujúce sa koncentrácie vytvárajú vlasy tmavšími (nasledujúce sú s Melanínové sčervenanie \(1\)):

• Biele (melanín \(0\))

• Blond (Melanín \(0.25\))

• Červenkasté (Melanín \(0.5\))

• Hnedé (Melanín \(0.75\))

• Čierne (Melanín \(1\))

Okrem toho vstupy Sfarbenie povoľujú farbiť vlasy požadovanou farbou.

Koeficient pohlcovania:

Určuje koeficient útlmu \(\sigma_{a}\), ako sa aplikuje podľa Beer-Lambertovho zákona. Tento režim je určený najmä pre technických užívateľov, ktorí chcú používať koeficienty z literatúry bez akéhokoľvek prepočtu.

Výstupy

BSDF

Štandardný výstup tieňovača.

Referencie

Tento tieňovač je implementáciou prác Chiang et al. [CBTB16] a Huang et al. [HHH22].

[CBTB16] (1,2,3)

Chiang, M. J. , Bitterli, B. , Tappan, C. a Burley, B. (2016), A Practical and Controllable Hair and Fur Model for Production Path Tracing. Computer Graphics Forum, 35: 275-283. doi:10.1111/cgf.12830

[EFHLA11]

d’Eon, E. , Francois, G. , Hill, M. , Letteri, J. a Aubry, J. (2011), An Energy-Conserving Hair Reflectance Model. Computer Graphics Forum, 30: 1181-1187. doi:10.1111/j.1467-8659.2011.01976.x

[HHH22]

Huang W., Hullin M.B. Hanika J. (2022), Mikroplôškový model rozptylu vlasov. Computer Graphics Forum, 41: 79-91. doi:10.1111/cgf.14588