最新的实时头发渲染如何工作?


15

众所周知,头发模拟和渲染特别具有挑战性,实际上很少有人提出游戏中提出可信头发的示例。很难想象真正模拟大量的纤维并模拟这么多股纤维之间可能发生的各种散射事件是多么困难,更不用说每个纤维都是半透明的事实了。

有人可以规范化头发渲染的主要挑战是什么,尤其是对于实时场景而言?最新技术如何克服这些问题?是否使用了事实上的标准理论模型?

需要说明的是,对于实时而言,我不一定是指游戏环境。

Answers:


7

对不起,我的回答质量不好。我目前无法使用计算机,并且无法通过手机进行编辑。我特别希望能够粘贴图像。

我要说的是,模拟头发的主要挑战是:

  • 复制他们对照明的非常具体的反应(作为一种材料)
  • 复制其体积属性(作为几何体)
  • 以逼真的方式对它们进行动画处理

这是我在主题上收集的参考文献列表,按时间顺序排列(主要是关于渲染部分)

  1. JAMES T. KAJIYA,TIMOTHY L. KAY,带有三维纹理的渲染皮草,1989年
  2. JEROME LENGYEL,EMIL PRAUN,ADAM FINKELSTEIN,HUGUES HOPPE,任意表面上的实时毛发,2000年
  3. STEPHEN R. MARSCHNER,HENRIK WANN JENSEN,MIKE CAMMARANO,《人发纤维的光散射》,2003年
  4. ARMIN BRUDERLIN,SU尼尔HADAP,TAE-YONG KIM,NADIA MAGNENAT-THALMANN,ULRICH NEUMANN,Yizhou Yu,STEVE WORLEY,逼真的头发建模,动画和渲染,Siggraph 2003课程
  5. THORSTEN SCHEUERMANN,《头发渲染和着色》,ShaderX3,2004年
  6. THORSTEN SCHEUERMANN,头发渲染和着色,ATI / GDC 2004
  7. THORSTEN SCHEUERMANN,实用的实时头发渲染和着色,ATI / Siggraph 2004
  8. THORSTEN SCHEUERMANN,实用的实时头发渲染和着色,ATI / Siggraph 2004(幻灯片)
  9. MARTIN KOSTER,JORG HABER,HANS-PETER SEIDEL,使用可编程图形硬件实时渲染人的头发,2004年
  10. HUBERT NGUYEN,WILLIAM DONNELLY,Nalu Demo中的头发动画和渲染,GPU Gems 2(第23章),2005年
  11. LENA PETROVIC,MARK HENNE,JOHN ANDERSON,头发的模拟和渲染的体积方法,皮克斯,2006年
  12. CHRISTOPHE HERY,RAVI RAMAMOORTHI,头发纤维反射的重要采样,皮克斯,2007年
  13. SARAH TARIQ,LOUIS BAVOIL,GPU上的实时头发渲染,Siggraph 2008。
  14. Arno Zinke,CEM YUKSEL和ANDREAS WEBER,JOHN KEYSER,头发中快速多重散射的双重散射近似,Siggraph 2008
  15. IMAN SADEGHI,HEATHER PRITCHETT,HENRIK WANN JENSEN,RASMUS TAMSTORF,艺术家友好的头发着色系统,2010年
  16. EUGENE D'EON,GUILLAUME FRANCOIS,MARTIN HILL,JOE LETTERI,JEAN-MARIE AUBRY,一种节能的头发反射模型,2011年
  17. 宣宇,杨致远,JUSTIN HENSLEY,原田孝弘,于静怡,渲染头发复杂散射效应的框架,2012年
  18. 贾伟EI,冯ENG,PARASHAR KRISHNAMACHARI,FABIO PELLACINI,ISHair:头发散布的重要采样,2012年
  19. SARAH INVERNIZZI,基于物理的头发渲染,2013年
  20. WOLFGANG ENGEL,《古墓丽影》中的头发渲染,2013年
  21. EUGENE D'EON,STEVE MARSCHNER,JOHANNES HANIKA,基于物理的头发纤维模型的重要性采样,2013年
  22. TIMOTHY MARTIN,WOLFGANG ENGEL,NICOLAS THIBIEROZ,JASON YANG和JASON LACROIXTressFX:高级实时头发渲染,GPU Pro 5、2015年
  23. LEONID PEKELIS,CHRISTOPHE HERY,RYUSUKE VILLEMIN,JUNNYI LING,数据驱动的头发光散射模型,皮克斯,2015年

我还没有阅读所有这些材料,但是这里有一些我记得的内容(我对实时解决方案更感兴趣):

  • Kajiya-kay为逼真的头发/毛发渲染奠定了基础
  • Marschner提出了一种改进的模型,并指出头发具有两个不同的镜面高光(一个是由于直接反射而变成白色,另一个是由于头发纤维内部的反射而变色和闪闪发光)
  • Scheuermann提出了一种近似方法来模拟Marschner描述的行为,这种近似方法适合于实时(使用技巧,例如两个单独的镜面高光,艺术家设计的镜面偏移和指数,噪声纹理)。他还建议使用多边形的三个渲染通道(不透明,透明的背面和正面)来模拟头发的“体积”质量。
  • 我听说过的大多数游戏似乎都使用Scheuermann方法进行头发着色。但是,这不是节能解决方案。尽管如此,我认为d'Eon试图在2011年的论文中解决此问题。
    另一个有趣的话题是镶嵌的使用,最近也已使用镶嵌来代替多边形方法并分别模拟发束。

离线渲染世界试图解决更高级的挑战。我认为其中大多数已在上面的参考文献中进行了描述。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.