BSDF Pricipiálne vlasy#

Principiálny uzol BSDF vlasov pod koncentráciou melanínu.

Len Cykly

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]).

../../../_images/render_shader-nodes_shader_hair-principled_demo-radial-roughness.jpg — 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 prenosoch na základe mikroobrázkov 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 mikročastíc pre odraz a prenos.
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 prenosovej 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