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世界图形图像学术大会（Siggraph 2017）还有一天就要开幕了，各大型技术公司会在大会上展示并交流自己的高科技研发成果和作品，我们提前来了解一下Pixar公司对SSS的深入研究成果。 Pixar公司的RenderMan软件始终是行业中最受关注的软件之一。我们看一下新发布的内容，以及两种新的次表面散射（SSS）Brute Force方法。 克里斯托夫·哈利（Christophe Hery）在2010年的六月加入到Pixar公司，他担任的职位是技术和研究技术指导。克里斯托夫刚刚完成RenderMan中新型皮肤灯光模型和渲染方法的写入。但是新的操作方法也包含在下次要发布的RenderMan 21.5版本中，其中的详细细节会在SIGGRAPH 2017大会上展示。 新版本 当前的RenderMan 21版本中有多种SSS的方法。有三种主要的多散射类型。另外，还有一个单独的散射作为一个单独的分支。新版的RenderMan中有两个新的次表面散射方法，其中一个是指数型的。另一个是非指数型的。 这些新的方法可以将SSS转换成更加精准的模拟。Pixar公司现在进行了很多随机的设置，而不是使用扩散的模拟模型，这样也有很多优势。哈利解释说：“而且这种方式在很多情况中的运行速度也更快。”‘ 一直以来，RenderMan越来越精准，从近似效果转变成更加直接的模拟，物理校正，光线追踪方法。这是这个过程中最后的一个步骤。 这个新的解决方案更加复杂，但是所有问题都可以通过一个解决方案处理。之前，技术指导需要使用两个分支，在两个分支上花费更多的时间。现在出现了两个新的方法：| 1. Brute Force路径追踪； 2. 非指数型Brute Force。 哈利解释说：“所以我们从3+1方法（+1指GFP），转变成高效的6个选项或者模式。”但是最大的区别在于最新的两个模型不需要进行额外的多余散射。哈利继续说：“Pixar的两个新的解决方案包含单独的散射，多散射，甚至是‘零散射’”。 两个新的解决方案： 两个新的解决方案分别是指数型的和非指数型的。 上面提到过，CGI中的SSS是基于核心科学的，例如核物理和核化学。如果想要了解新的SSS，我们需要简要地了解材质中散射和吸收的关键定律。 朗伯定律阐述为：在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。比尔定律阐述为：光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关。两部分定律组合在一起说明了材质中的变化。 过去有一种说法是比尔朗伯定律组合在一起是指数型的。“最近出现一种新的观点”，哈利解释说，“像Pixar公司的Magnus Wrenninge（《生产批量渲染：设计与实现》的作者）这类人，一直想要找到更加新式的观点。”简单来说，如果粒子的分布更接近于皮肤粒子的分布，那么就不需要使用指数的方案，使用伯克利的新型计算方法，最终的结果不仅更加精确，还能帮助RenderMan为艺术家们提供更多的Bleed变化效果。 Bleed是新的计算方法得出的结果，让皮肤的边缘出现更多的Bleed效果。  速度 这些方法如何加快操作速度的呢？ 首先，新的方法是最佳的方法，所以也更加高效。但是速度上的优势体现在之前的方法需要单一散射，还需要多散射。现在这两部分散射由一个解决方案代替了。 这些方案是否有缺点呢？ 任何事物都各有利弊。新的方法更好的一个原因是不会假设半无限单面皮肤。但是这意味着面部的内部建模更加重要。牙齿和骨骼的建模更加重要，同理表面需要制作得更加紧密。 新的SSS解决方案是实现真实效果的重大进步。“很微妙，但是我们可以看到其中的区别”，哈利解释说。如果SSS不是应用在面部的，那么观众可以不需要Pixar或者其他公司这么努力地去改善他们的算法。但是解决皮肤和人类面部问题还是计算机图像和视觉特效方面最具挑战性的问题。 |
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