Chapter 14. Advanced Techniques for Realistic Real-Time Skin Rendering 최재문.

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1 Chapter 14. Advanced Techniques for Realistic Real-Time Skin Rendering 최재문

2 목차 1. The Appearance of Skin 2. An Overview of the Skin-Rendering System 3. Specular Surface Reflectance 4. Scattering Theory 5. Advanced Subsurface Scattering 6. A Fast Bloom Filter 7. Conclusion

3 0. Keywords Subsurface scattering Human skin and faces Physically accurate models Real-time implementation

4 1. The Appearance of Skin 인간의 피부를 표현하기는 쉽지 않다. ▫ 미묘한 차이일 지라도 어색함을 발견하기가 쉽다. ▫ 주름, 땀구멍, 주근깨, 모공, 상처 등도 포함하여야 한다.  디테일의 문제는 최근 스캐닝 장비의 발전으로 해결 가능해졌다.

5 What’s missing? (a) 는 간단하게 렌더링 한 결과 (b) 와 비교하였을 때 무슨 차이인가 ?

6 A Multilayer Skin Model 빛의 반사는 크게 2 가지로 분류할 수 있다. ▫Surface reflectance ▫Subsurface scattering  일반적으로 Subsurface scattering 은 diffuse term 으로 Approximation 되어 왔음 하지만 위와 같은 Approximation 만으로는 사실 적인 피부질감을 표현할 수 없다.

7 Skin Surface Reflectance 빛이 피부에 도달할 때, 전체 스펙트럼의 약 6% 정 도는 색 없이 (White) 반사된다. 반사벡터를 구하긴 쉽다, 하지만 피부의 디테일 때문에, 유효한 법선 벡터를 정의하긴 쉽지 않다. ▫BRDF 로 해결 가능.

8 Skin Subsurface Reflectance 모든 빛이 표면에서 직접 반사되진 않고 subsurface 층으로 침투한다. Sub-surface 로 들어온 빛은, 물체의 특성에 따라 각각 다른 비율로 흡수, 침투, 반사, 통과 등의 행 동을 취한다. 여기서는 2-layered 모델을 이용하였다.

9 2. An Overview of the Skin- Rendering System 섹션 3 에서는 피부 표면의 빛의 반사에 대하여 ▫Analytic BRDF (Kelemen and Szirmay-Kalos 2001) 섹션 4 에서는 피부 내부의 빛의 산란에 대하여 ▫Diffusion profiles 섹션 5 에서는 전처리를 위한 텍스쳐 스페이스로 의 전환을 섹션 6 에서는 subsurface scattering 를 가속하기 위한 테크닉에 대하여 다룬다.

10 BRDF 측정기

11 3. Specular Surface Reflectance 퐁 셰이딩의 개념은 실시간 렌더링의 어디에도 빠 지지 않지만, 물리적이거나 과학적인 조명 모델은 아니다. BRDF 를 활용하자. Comparing the Kelemen/Szirmay-Kalos Specular BRDF to the Phong Model specularLight += lightColor[i] * lightShadow[i] * rho_s * specBRDF( N, V, L[i], eta, m) * saturate( dot( N, L[i] ) );

12 Specular Model Comparing Direct Computation of the Specular Model to the Fast Version

13 Models of microfacets Phong distribution Gaussian distribution Beckmann distribution where m is the average slope of the surface microfacets.

14 Beckmann Texture

15 Computing Kelemen BRDF

16 rho_s Torrance/Sparrow specular BRDF model with the Beckmann microfacet distribution function ▫A survey of human faces presented by Weyrich et al.

17 4. Scattering Theory 피부 표면에서의 빛의 반사는 BRDF 로 솔루션을 찾는다. 그렇다면 피부 내부에서의 빛의 반사 ( 산란 ) 는 어 떻게 정의할 것인가 ?

18 Diffusion Profile 디퓨전 프로필을 통해 반투명 물체의 표면 내부의 빛의 scattering 을 approximation 할 수 있다. 어두운 방에서 얇고 평평한 평면에 레이저를 비춰 충돌 지점에서의 거리에 따라 얼마만큼의 빛이 전 이 되는지 측정하는 척도.

19 Diffusion Profile 을 이용한 렌더링 비록 방향성이 있는 빛이 피부에 들어왔을지라도 산란이 되면서 방향성을 잃는다고 가정한다.

20 Reflectance R(r) = 0.070G(0.036, r) + 0.18G(0.14, r) + 0.21G(0.91, r) + 0.29G(7.0, r)

21 Adequate parameters Figure 14-13 Our Sum-of-Gaussians Parameters for a Three-Layer Skin Model Figure 14-14 Plot of the Sum-of-Gaussians Fit for a Three-Layer Skin Model

22 5. Advanced Subsurface Scattering

23 Irradiance Texture

24 Why we use six Gaussians

25 Visualizing Diffusion of RGB Figure 14-19 Visualizing Diffusion in Skin for Red, Green, and Blue Light

26 The Final Shader

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28 Final Image