Shader学习25：织物 之 天鹅绒

一、关于布料表现布料表面不是光滑的是无数根细小纤维竖立着传统的微表面brdf更适用于致密表面但对于松散结构的布料 缺少了一些真实布料的特征因为表面的纤维会吸收、散射入射光。边缘光照效果》Sheen 环织物在掠射角时出现的那一圈柔和的光泽环。1正面的光大量被吸收和漫散射掉汇聚到你眼睛里的能量反而很少2侧面的由于当光线与观察者的视线方向一致时镜面反射光会主要集中在物体的边缘。织物表面有细小的纤维这些纤维会试图保持垂直状态所以这时纤维的整根侧面都朝向你接收光的面积一下子变大了很多倍。同时纤维之间不再互相遮挡侧面大量纤维侧面同时把光散射进你眼睛。当光线方向与表面的法线方向成90度时光线会发生反(后)向散射从而形成漂亮的边缘照明效果。如果光线来自物体的后方纤维则会使光线向前散射进而产生类似的边缘照明效果。Sheen环 D项算法简介图1反高斯Inverted Gaussian将标准高斯分布(正态)函数进行反转图2绿线标准PBR的Microfacet GGX分布在0角度下法线、灯光和视线同向获得最大的高光强度然后随着角度的增大做正态分布红线用来做天鹅绒的分布函数正相反最高峰在90°图3左GGX高光右天鹅绒高光代码实战常见的Fabric算法有两个Ashikhmin Charlie 的算法GGXAshikhmin基于倒置高斯标题“Charlie” sheen基于正弦布料渲染的两种BRDF我使用了BSDF文件里现成的Ashikhmin_V和Charlie_D方法。F * V * D sheen * Ashikhmin_V * Charlie_Dhalf3 FabricSheenDirect(half NdotL, half NdotV, half NdotH, half3 sheenColor, half sheenRoughness) { half r max(sheenRoughness, HALF_MIN_SQRT); half safeNdotL max(NdotL, HALF_MIN); half safeNdotV max(NdotV, HALF_MIN); half safeNdotH max(NdotH, HALF_MIN); half D D_Charlie(safeNdotH, r); // NDFsin^invR模拟微纤维散射 half Vis V_Ashikhmin(safeNdotL, safeNdotV); // 轻量 Visibility term return D * Vis * sheenColor; }法一在原有光照模型基础上去叠加一个Sheencolor UniversalFragmentPBR(inputData, surfaceData); #if defined(_FABRIC) { half3 sheenColor _SheenColor.rgb * _SheenIntensity; color.rgb ComputeFabricSheenContribution(inputData, sheenColor, _SheenRoughness); } #endif金属度粗糙度的pbr效果还在但是只是在原有基础上去叠加了 还会有高光和明显的明暗交界线会破坏原有的能量守恒法二替换原BRDF项#if defined(_FABRIC_REPLACE_BRDF) { half3 sheenColor _SheenColor.rgb * _SheenIntensity; half3 fabricRGB ComputeFabricBRDFLighting(surfaceData, inputData, sheenColor, _SheenRoughness); color half4(fabricRGB, surfaceData.alpha); }边缘可能差不多但是灰部有了更多的布料细节能量守恒二、天鹅绒纹理表现单纯调布料效果还不能调出天鹅绒的效果需要靠纹理来加强表现纤维感随机感虽然布料纤维大多倾向于垂直于表面排列用手指拨布料可以让纤维朝某个方向排列。几个尝试用Substance Designer绘制了一张总的趋势是模拟了毛流的随机方向感放大后也有单根纤维的纹理前面的示例图用的就是这个法线出于天鹅绒纤维表面的随机性还试了一个看起来天鹅绒感很重的图找素材时突然发现以闪亮之名里面有丝绒裙子红丝绒我认为这个纹理是雾面、绒面感最强的