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電影特效魔術師Houdini 次表麵散射原理及渲染技術

發布時間：2018-11-17 19:57:24
Subsurface Scattering(SSS次表麵散射)介紹
 

 
維基百科： Subsurface Scattering，簡稱SSS，中文翻譯為次表麵散射。在真實世界中許多物體是有點半透明的，比如皮膚、玉、蠟、大理石、牛奶等。這些半透明的材質受到數個光源的透射，物體本身就會受到材質的厚度影響而顯示出不同的透光性，光線在這些透射部分也可以互相混合、幹涉。說得簡單一些就是：光射進表麵，在材質裏散射，然後從與射入點不同的地方射出表麵。
 

 
SSS使照明的整體效果變得柔和，一個區域的光線會滲透到表麵的周圍區域，而小的表麵細節變得看不清了。光線穿入物體越深，衰減和散射就越嚴重。我們拿皮膚為例，在照亮區到陰影區的銜接處，散射也往往引起微弱的傾向紅色的顏色偏移，這是由於光線照亮表皮並進入皮膚，接著被皮下血管和組織散射和吸收，然後從陰影部分離開。
 

 
散射效果在皮膚薄的部位更加明顯，比如鼻孔和耳朵的周圍。如下圖所示：
 

 
一、散射基本原理
 
一個光源發射出來的光線碰到物體，一部分光被反射，還有一部分光會穿透物體。
 

 
穿透物體的光線，由於物理原因他會在物體內部不停的反彈而改變方向。而這個過程中光線也會有衰減，直到消失。
 

 
光的衰減程度與物體內部的透光率有很大的關係。
 

 
每一束光線會以表麵的進入點（P），而形成一個衰減的半徑範圍(D)。
 

 
在三維軟件裏麵模擬的時候，光線進入物體的點的多少會對模擬SSS效果的精度有直接影響。
 

 
二、使用Houdini Point Clouds製作SSS效果
 
我們在Houdini裏麵製作次表麵散射效果其實隻需要兩步就可以了。

第一步
 
進入物體裏麵，給你要做SSS效果的物體添加一個sss_pcloud節點，這個節點可以根據物體的表麵生成Point Clouds點。調整點的數目並選擇存儲的目錄後就可以點渲染輸出了。
 
輸出的時候記得物體的法線要正確。當然也可以調整法線來輸出Point Clouds。一次正常法線的，然後利用revese節點翻轉法線後再輸出一遍，翻轉法線後的Point Clouds可以模擬暗麵的透光效果。
 


第二步
 
在shop中創建一個Material Shader材質。進入這個材質並找sssMultiple節點。用multisss節點的Color連接surface_outputs的Surface。
 
在multiSSS節點的pointcloud File處選擇我們輸出的Point Clouds文件。並把材質添賦予物體。就可以測試渲染了。
 

 

 
•Subserface Intensity：表麵強度

•Subserface Color：表麵顏色

•Evaluate RGB Separately：評估RGB，打開後RGB每個波長的光將被單獨計算。

•Pointcloud File：從這裏選擇Point Clouds文件

•Pointcloud Sample：Point Clouds采樣

•Scattering Distance：散射距離，主要靠這個參數來調節散射距離並配合表麵強度來調節

•Bounce Attenuation：反彈衰減
 
下麵這個材質，連接方法非常簡單。調整兩個法線不同的SSS Multiple材質來add疊加出SSS效果。然後用mix混合一點oglass的反射。加上點高光就歐了。
 

 
這是我用SSS做的一個蝸牛的材質
 

 
蝸牛材質的連接：
 

 
蝸牛殼子的連接：
 


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