原理化毛发BSDF

    仅 Cycles

    原则性头发 ：缩写：’BSDF（双向散射分布函数） “是一个基于物理的，易于使用的着色器，用于渲染头发和毛发。

    Tip

    逼真的头发应该在每条发股间具有些许差异。该着色器利用 随机色彩 和 随机粗糙度 来实现上述效果。实现方式是将 黑色素/粗糙度 的比值重新映射到 \(色彩/糙度 \pm 随机化\%\) 。

    颜色

    发股的RGB颜色。仅在直接着色模式下起作用。

    Hint

    使用以下公式将所选颜色转换为吸收系数（参见 4.2 章 ）:

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

    在指定了径向粗糙度的情况下， \(\beta_{N}\) 是应用随机化后头发的径向粗糙度。

    使用直接着色参数化头发颜色。（顶部为RGB参数。）

    黑色素

    色素的绝对值。范围： \([0, 1]\) 对应于 \([0\%, 100\%]\) 。

    Hint

    这是对下面基础指数函数的线性映射：

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

    ../../../_images/render_shader-nodes_shader_hair-principled_demo-melanin.jpg

    黑色素。

    黑色素红

    褐黑素与真黑素的比例。范围： \([0, 1]\) 对应于 \([0\%, 100\%]\) 。

    Hint

    The ratio formula is: \(eumelanin = Melanin*(1.0-MelaninRedness)\), \(pheomelanin = Melanin*MelaninRedness\).

    在随机化后，得到的最终值会通过下式转化为吸收浓度（参见 6.1 章 [EFHLA11], 范围调整为 \([0, 1]\)）:

    \[\begin{split}\sigma_{a} = 真黑色素 * \左[\begin{matrix} 0.506 \\ 0.841 \\ 1.653 \\ \end{matrix}\右] + 褐黑素 * \左[\begin{matrix} 0.343 \\ 0.733 \\ 1.924 \\ \end{matrix}\右]\end{split}\]

    黑色素红。

    染色

    Hint

    计算方式是通过将上面的 颜色 转换并添加到黑色素浓度的吸收系数中。

    ../../../_images/render_shader-nodes_shader_hair-principled_demo-tint.jpg

    染色效果。黑色素值设定为 0.1，其余为RGB数值。

    吸收系数

    吸收系数 \(\sigma\) 。

    粗糙度

    指定在发干方向上平滑的闪光量。值过低会使头发平滑到看起来几乎是金属的，使闪光看起来像 ；而将其设置得太高将导致兰伯式的外观。

    糙度。

    径向粗糙度

    指定在头发正常方向上平滑的闪光量。值过低会集中闪光;当它设置得太高时，光线会分散到线的宽度上。

    Hint

    从数学层面上理解为：该参数可以映射到逻辑分布的比例因子 \(s\) 上 (参见 4.1 章 [CBTB16])。

    ../../../_images/render_shader-nodes_shader_hair-principled_demo-radial-roughness.jpg

    径向粗糙度。

    涂层

    通过将粗糙度降低到给定的数值，来模拟第一次光反射（漫反射），进而模拟出一层闪亮的毛发。范围： \([0, 1]\) 对应于将原始糙度调节至 \([0\%, 100\%]\) 。

    涂层。

    IOR

    折射率 () 定义光线改变方向的程度。折射率设定为1.0时，光线可直接透过；值越高，折射越强。默认值为 \(1.55\) 。

    偏移量

    通过增加头发角质层相对于发股的角度来倾斜头发的闪烁。人类的头发通常具有较低的偏移值。

    随机色彩

    对于每根发股，通过 \(随机系数\) 改变黑色素浓度。范围： \([0, 1]\) 对应于初始黑色素浓度 \([0\%, 100\%]\) 。

    Hint

    黑色素浓度会与 \(随机系数\) 相乘得到最终值，其中 \(随机系数 = 1.0 + 2.0*(随机数- 0.5) * 随机色彩\) 。

    随机色彩。

    随机粗糙度

    对于每根发股，通过 \(随机系数\) 改变糙度。范围： \([0, 1]\) 对应于初始糙度值 \([0\%, 100\%]\) 。

    Hint

    使用的公式与 随机色彩 中的一致。

    ../../../_images/render_shader-nodes_shader_hair-principled_demo-random-roughness.jpg

    随机粗糙度。

    随机

    产生随机数。如果没有与其它节点相连，则从 毛发信息 ‣ 随机 中获取随机数。

    颜色参数化

    该着色器共有三种 参数化 的方式来对毛发进行着色。

    • 直接着色:

      选择所需的RGB颜色，着色器会粗略计算必要的 吸收系数 (吸收系数详细说明见下文)。

      黑色素浓度:

      现实生活中，真黑素（在棕黑色头发中普遍存在）和褐黑素（红色头发）的数量和比例决定着毛发的颜色。该模式利用输入的 黑色素 数值来确定两者的数量，利用输入的 黑色素红 的值来确定两者的比例，进而实现对毛发进行着色。提高浓度会加深毛发颜色（下面的五个颜色示例都是在 黑色素红 设定为 \(1\) 时的结果）：

      • 亚麻色 (黑色素值设为 \(0.25\))

      • 淡红色 (黑色素值设为 \(0.5\))

      • 黑色 (黑色素值设为 \(1\))

      设定好上述参数后，可利用 染色 输入项来实现染发的效果。

      吸收系数:

      指定由 . 定律确定的衰减系数 \(\sigma_{a}\)。该模式主要针对技术用户，以便于他们直接使用文献中报道的系数。

    双向散射分布函数

    标准着色器输出。

    该着色器最初由Chiang等人报道 [CBTB16]，并已成功应用在迪士尼电影 ® 中。

    [CBTB16] (,2,)

    Chiang, M. J. , Bitterli, B. , Tappan, C. and 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

    d’Eon, E. , Francois, G. , Hill, M. , Letteri, J. and Aubry, J. (2011), An Energy‐Conserving Hair Reflectance Model. Computer Graphics Forum, 30: 1181-1187.