Jakie efekty muszę wziąć pod uwagę w przypadku tęczówki oka?

Tęczówka (kolorowy pierścień otaczający źrenicę oka) jest pokryta warstwą wody i wydaje się, że ma nieprzezroczyste elementy osadzone w przezroczystych i półprzezroczystych elementach. Jakie efekty muszę modelować, aby tęczówka wyglądała realistycznie z bliska (tęczówka zajmuje ponad 20% powierzchni obrazu)?

Czy konieczne jest rozproszenie podpowierzchniowe czy wystarczająca przezroczystość? Czy konieczne jest wzięcie pod uwagę światła z oka, które dostało się przez źrenicę, czy też tył tęczówki można uznać za całkowicie nieprzezroczysty? Czy są inne efekty, których nie wziąłem pod uwagę?

Chcę tworzyć zdjęcia w trybie offline - takie podejście nie musi działać w czasie rzeczywistym.

Do tej pory próbowałem zakryć oko cienką przezroczystą folią, aby symulować warstwę wodną, ​​i traktować tęczówkę jako odcinek przezroczystej kuli z kolorowymi przezroczystymi promieniowo ułożonymi pasmami, przesuniętymi, ponieważ są one ułożone warstwami od przodu do tyłu. Aby zapobiec niechcianym efektom światła, które przenika przez całą drogę, poparłem tęczówkę matową czarną kulą. Nadal wydaje się, że wydaje się to trochę sztuczne (nieorganiczne) i odłączone.

Staram się, aby ta praca działała z prymitywami geometrycznymi, takimi jak kule, stożki i cylindry, ale jestem otwarty na podejście z wykorzystaniem siatek trójkątnych, jeśli to otwiera nowe możliwości.

Aby uzyskać realistyczną przysłonę, potrzebujesz:

1. Geometria : Irydy są bardzo różne dla różnych osób, a ich wygląd zmienia się drastycznie w zależności od tego, czy źrenica jest poszerzona (rozluźnione mięśnie zwieracza), czy nie. Nigdzie nie dotrzesz tylko z prymitywami. Cała konstrukcja jest jak gruba rozciągliwa pomarszczona tkanina zawieszona w wodzie. Zmarszczki pojawiają się i znikają podczas ruchu. Użyj oprogramowania do rzeźbienia i podręcznika anatomii.

2. Materiał : tęczówki prawie nie ma, ponieważ jest zawieszona w (zasadniczo) wodzie o podobnym współczynniku załamania światła jak tkanka. Nie znam wartości chropowatości, ponieważ nigdy nie widziałem suchej tęczówki. W przypadku modelu lustrzanego GGX chropowatość 0,4 wygląda dobrze. Brązowe irydy wydają się bardziej szorstkie, prawie jak bardzo drobny piasek. Przydałby się model cieniowania wykorzystujący szorstkość w rozproszonym elemencie.

3. Tekstury : choć niektóre są kolorowe, zdecydowana większość tęczówek na świecie jest brązowa. Nie potrzebujesz zbyt dużej zmienności wewnątrz tekstury, może być dość jednolita. Spraw, aby był względnie nasycony i nie próbuj sugerować geometrii wewnątrz tekstury, rysując ciemne obszary dla cieni lub okluzji. Miej normalną mapę. Jeśli oko jest animowane, musisz połączyć co najmniej dwie normalne mapy dla rozszerzonej i nierozwiniętej źrenicy. Nie sądzę, że potrzebujesz mapy chropowatości, ale może to pomóc zwłaszcza w przypadku niebieskich tęczówek.

4. Refrakcja i odbicie w rogówce: Rogówka (warstwa płynu pokrywająca ją) działa jak soczewka. To zniekształca obraz tęczówki widziany przez kamerę. Bez tego nie będzie wyglądać realnie, zwłaszcza patrząc z boku z boku. Niezwykłą rzeczą w oku jest to, że z graficznego punktu widzenia obiekt znajduje się w środkusoczewki. Więc nie ma równania cienkich soczewek, które przyjdzie ci na ratunek. Musisz raz załamać światło na styku warstwy łzy z powietrzem. Inne interfejsy (warstwa łez na zewnątrz rogówki, warstwy i błony wewnątrz rogówki, wnętrze rogówki do płynu komorowego) nie są istotne, ponieważ wszystkie współczynniki załamania są bardzo podobne lub struktury są wyjątkowo cienkie. Jedyną inną optycznie ważną strukturą jest soczewka, która znajduje się za tęczówką i można ją zignorować. Kształt rogówki jest krytyczny, ponieważ wszystko zniekształci. Osoby z deformacjami rogówki, takie jak stożek rogówki, mają dziwnie wyglądające oczy. Cała scena musi również odbijać się od rogówki / płynu. Spodziewamy się odbić źródeł światła nad tęczówką / źrenicą.

5. Rąbek : Patrząc od przodu na oku, jest szarawy pierścień wokół tęczówki. Jest to część, w której rogówka łączy się z twardówką („białą” gałką oczną), przechodząc z przezroczystej w nieprzezroczystą. Anatomicznie za rąbkiem znajduje się kąt tęczówkowo-rogówkowy, w którym tęczówka spotyka się z resztą oka. Obszar ten jest niemożliwy do zobaczenia z powodu wspomnianego powyżej załamania światła, jest to dosłownie miejsce, które nigdy nie widziało żadnego światła. Światło emitowane z tego miejsca ulega całkowitemu załamaniu wewnętrznemu na granicy rogówki, nie można na nie patrzeć z zewnątrz. Dlatego wygląda bardzo dziwnie, gdy widoczne jest przejście z tęczówki do reszty oka. Potrzebujesz zarówno refrakcji, jak i stopniowego przejścia od rogówki do twardówki, aby uzyskać prawidłowe przejście.

6. Rozpraszanie podpowierzchniowe : Możliwe, że uciekniesz bez tęczówki na samą tęczówkę, ponieważ nigdy nie będzie światła padającego z tyłu, szczególnie z brązową tęczówką (bardziej napigmentowana -> więcej tłumienia podczas rozpraszania). W przypadku niektórych lekkich kierunków będzie to miało znaczenie. I tak potrzebujesz go na otaczającej skórze i twardówce. Ale to nie jest najważniejszy efekt.

7. Okluzja otoczenia : Potrzebujesz dobrego SSAO (lub GI ), aby wyróżnić się drobną strukturą. Prawie nie ma odblasków, więc potrzebujesz innych wizualnych wskazówek dla geometrii. Wybierz metodę, która używa twoich normalnych z normalnej mapy. HBAO będzie działać dobrze. W przypadku renderowania offline GI zostanie wykonane przez Twój renderer.

8. Oświetlenie : użycie jakiejś metody opartej na fizyce jest oczywiste. Oświetlenie oparte na obrazie, szczególnie do odbicia rogówki. Pod pewnymi kątami załamanie światła w rogówce może również stać się istotne (tylko w przypadku świateł analitycznych). Przetwarzanie końcowe (kwitnienie), szczególnie w przypadku odruchu rogówki.

Światło rozproszone wstecznie z siatkówki, chociaż można ją zobaczyć przez tęczówkę w bardzo ekstremalnych warunkach widzenia podczas niektórych badań lekarskich, jest zupełnie nieistotne dla normalnych celów. Zasadniczo pomaluj siatkówkę na czarno. Jeśli chcesz posunąć się tak daleko, możesz dodać odrobinę pomarańczowo-czerwonego do koloru siatkówki, ilekroć silne światło pochodzi z kierunku bardzo podobnego do aparatu, a źrenica jest poszerzona (jak błysk z aparatu). Ale zdecydowanie nie będzie wystarczająco mocny, aby przebijać tęczówkę. Czarny jest dobrym przybliżeniem.

Ta lista wygląda na dużą, ale poprosiłeś o fotorealizm;) Nadal będzie dobrze wyglądać, jeśli wykonasz tylko łatwą połówkę i podrobisz resztę.

(Źródło: Zajmuję się programowaniem graficznym symulacji medycznych z naciskiem na ludzkie oko)

Materiał:

• Anatomicznie dokładne modelowanie i rendering ludzkiego oka (2007)
• Wysoka jakość uchwycenia oczu (Disney Research, Siggraph Asia 2014)