최첨단 실시간 헤어 렌더링은 어떻게 작동합니까?


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모발 시뮬레이션 및 렌더링이 특히 까다 롭고 사실은 모발을 제안하는 게임의 예가 드물다는 것은 일반적인 지식입니다. 실제로 많은 양의 섬유를 시뮬레이션하고 각 가닥이 반투명하다는 사실을 제외하고 많은 가닥 사이에서 발생할 수있는 다양한 산란 현상을 시뮬레이션하는 것이 얼마나 어려운지 상상하기가 쉽습니다.

누군가가 특히 실시간 시나리오에서 머리카락 렌더링의 주요 과제를 공식화 할 수 있습니까? 최신 기술로 어떻게 극복 할 수 있습니까? 사실상의 표준 이론 모델이 사용됩니까?

명확히하기 위해, 나는 실시간으로 반드시 게임 상황을 의미하지는 않습니다.

답변:


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내 답변의 품질이 좋지 않아서 죄송합니다. 현재 컴퓨터에 액세스 할 수 없으며 전화기에서 편집하는 것은 간단한 작업이 아닙니다. 특히 이미지를 붙여 넣을 수 있기를 바랍니다.

머리카락 시뮬레이션의 주요 과제는 다음과 같습니다.

  • 조명에 대한 특정 반응을 재료로 복제
  • 체적 속성 복제 (형상)
  • 현실적인 방식으로 애니메이션

다음은 주제에 대해 수집 한 참고 문헌 목록입니다 (주로 렌더링 부분에 대해) .

  1. JAMES T. KAJIYA, TIMOTHY L. KAY, 3 차원 텍스처로 렌더링 모피 , 1989
  2. JEROME LENGYEL, EMIL PRAUN, ADAM FINKELSTEIN, HUGUES HOPPE, 임의 표면 에서의 실시간 모피 , 2000
  3. STEPHEN R. MARSCHNER, HENRIK WANN JENSEN, MIKE CAMMARANO, 사람의 모발 섬유에서 산란 , 2003
  4. ARMIN BRUDERLIN, SUNIL HADAP, TAE-YONG KIM, NADIA MAGNENAT-THALMANN, ULRICH NEUMANN, YIZHOU YU, STEVE WORLEY, 사실적인 헤어 모델링, 애니메이션 및 렌더링 , Siggraph 2003 과정
  5. THORSTEN SCHEUERMANN, 헤어 렌더링 및 음영 , ShaderX3, 2004
  6. THORSTEN SCHEUERMANN, 헤어 렌더링 및 음영 , ATI / GDC 2004
  7. THORSTEN SCHEUERMANN, 실용 실시간 헤어 렌더링 및 음영 , ATI / Siggraph 2004
  8. THORSTEN SCHEUERMANN, 실용 실시간 헤어 렌더링 및 음영 , ATI / Siggraph 2004 (슬라이드)
  9. MARTIN KOSTER, JORG HABER, HANS-PETER SEIDEL, 프로그래밍 가능한 그래픽 하드웨어를 사용한 사람의 모발 실시간 렌더링 , 2004
  10. 허버트 응이 옌 , 윌리엄 도넬리, Nalu 데모의 헤어 애니메이션 및 렌더링 , GPU Gems 2 (Chapter 23), 2005
  11. LENA PETROVIC, MARK HENNE, JOHN ANDERSON, 머리카락 시뮬레이션 및 렌더링을위한 부피 측정 방법 , Pixar 2006
  12. CHRISTOPHE HERY, RAVI RAMAMOORTHI, 모발 섬유의 반사 샘플링 픽사 2007
  13. SARAH TARIQ, LOUIS BAVOIL, GPU에서의 실시간 헤어 렌더링 , Siggraph 2008.
  14. ARNO ZINKE, CEM YUKSEL, ANDREAS WEBER, JOHN KEYSER, 머리카락의 빠른 다중 산란을위한 이중 산란 근사 , Siggraph 2008
  15. IMAN SADEGHI, HEATHER PRITCHETT, HENRIK WANN JENSEN, RASMUS TAMSTORF, 아티스트 친화적 헤어 쉐이딩 시스템 , 2010
  16. 오이 진 디온, GUILLAUME FRANCOIS, 마틴 힐, JOE LETTERI, 장 마리아 오브리, 에너지 절약 모발 반사율 모델 , 2011
  17. YUAN YU, JASON C. YANG, JUSTIN HENSLEY, TAKAHIRO HARADA, JINGYI YU, 헤어에 복잡한 산란 효과를 렌더링하기위한 프레임 워크 , 2012
  18. JIAWEI OU, FENG XIE, PARASHAR KRISHNAMACHARI, FABIO PELLACINI, ISHair : 헤어 스 캐터링을위한 중요도 샘플링 , 2012
  19. SARAH INVERNIZZI, 물리 기반 헤어 렌더링 , 2013
  20. 볼프강 ENGEL, 툼 레이더의 헤어 렌더링 , 2013
  21. EUGENE D' EON, STEVE MARSCHNER, JOHANNES HANIKA, 물리 기반 모발 섬유에 대한 중요도 샘플링 , 2013
  22. 티모시 마틴, 울프 강 엔진, 니콜라스 티에 로즈, 제이슨 양, 제이슨 라크로스 , TressFX : 고급 실시간 헤어 렌더링 , GPU Pro 5, 2015
  23. LEONID PEKELIS, CHRISTOPHE HERY, RYUSUKE VILLEMIN, JUNYI LING, 머리카락을위한 데이터 중심의 광산란 모델 , Pixar 2015

나는이 자료를 아직 읽지 않았지만 여기에 내가 기억하는 약간의 내용이 있습니다 (실시간 솔루션에 더 관심이 있습니다).

  • Kajiya-kay는 사실적인 모발 / 모피 렌더링의 기초를 마련했습니다
  • Marschner는 개선 된 모델을 제안했으며 머리카락에는 두 가지 뚜렷한 반사 하이라이트 (직접 반사로 인한 흰색, 모발 내부의 반사로 인해 다른 색 및 반짝임)가 있습니다.
  • Scheuermann은 Marschner가 묘사 한 행동을 실시간으로 시뮬레이션하기 위해 근사치를 제안했습니다 (실시간에 적합한 근사치 (두 개의 개별 스펙 큘러 하이라이트, 아티스트가 설계 한 스펙 큘러 오프셋 및 지수, 노이즈 텍스처)). 그는 또한 머리카락의 "볼루 메트릭"품질을 시뮬레이션하기 위해 다각형의 3 가지 렌더링 패스 (불투명, 투명 후면 및 전면)를 사용하도록 제안했습니다.
  • 내가 들었던 대부분의 게임은 헤어 쉐이딩에 Scheuermann 방식을 사용하는 것 같습니다. 그러나 이것은 에너지 절약 솔루션이 아닙니다. 그럼에도 불구하고 d' Eon은 2011 년 논문에서이 문제를 해결하려고 시도한다고 생각합니다.
    관심있는 또 다른 주제는 테셀레이션을 사용하는 것인데, 최근에는 다각형 접근법을 대체하고 모발 가닥을 개별적으로 시뮬레이션하기 위해 사용되었습니다.

오프라인 렌더링 세계는 더욱 발전된 과제를 해결하려고합니다. 나는 그들 대부분이 위의 참고 문헌에 설명되어 있다고 생각합니다.

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