Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

15

Harsh Agrawal, інтерн студії Pixar, розповідає, як в режимі RIS в RenderMan домогтися фотореалістичного фонового голови людини.

У цьому туториале я постараюся наочно показати, як за допомогою RenderMan 19 версії створювати фотореалістичні рендери. У цій версії рендерера представлена нова архітектура під назвою RIS, створена для швидкого і легкого використання візуалізатора, а також створення рендерів продакшен-якості.

RenderMan, якщо ви ще не чули, став безкоштовним для некомерційного використання.

На сайті RenderMan’а можна завантажити інсталяційний файл, а також базовий шейдер шкіри і скан голови. Далі ви можете починати використовувати RenderMan 19 версії, щоб висвітлити і зашейдить голову людини з допомогою технік, які я покажу в цьому уроці. Скан голови наданий Ten24.

Крок №01: Робота з відсканованими даними

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Після отримання відсканованих даних я очистив меш і додав шкірі деталізації за допомогою альф в ZBrush. При цьому я також вилучив у меша, отриманого після сканування, очі, оскільки планував використовувати різні шейдера.

Для розробки і пошуку образу персонажа ми зазвичай беремо отриману высокополигональную модель і експортуємо її з ZBrush у форматі .obj, але для серйозного продакшену зазвичай витрачається чимало часу на створення топології під анімацію і генерацію карт Displacement.

Крок №02: Налаштування сцени

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

У основі концепту лежить стилізована версія класичного трюку зі стрілою Стіва Мартіна, тому мені необхідно було створити видимість того, що модель стоїть на сцені. Цього ефекту я домагався вже в Maya, а також замоделил персонажу костюм.

Потім я переніс запечену деталізацію з ZBrush, створивши автоматичну UV-розгортку на основі полипейнта. В Maya я створив мікрофон і фіранки-оточення, засимулив її з допомогою nCloth.

Крок №03: Вибір лінзи камери

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Камера була розміщена таким чином, щоб дивитися на об’єкт. Для її налаштувань я використовував характеристики свого об’єктиву Canon EF 70-200mm f/2.8 L IS II USM. Завдяки зум об’єктива я міг не боятися оптичних спотворень.

В результаті я вирішив використовувати в Maya фокусна відстань в 170mm і широко розкриту діафрагму, щоб розмити задній фон зображення. Крім того, в RenderMan є налаштування для стилізації ефекту боке, які я використовував у фіналі.

Крок №04: Фізично коректне висвітлення або PBR

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Я хотів створити сучасне постановочне освітлення з характерними насиченими кольорами, тому використовував точкові PBR-світильники RenderMan, налаштувавши їх температуру, щоб отримати контрастують теплі і холодні тони.

Теплий ключовий світло я розмістив за головою персонажа, також додав для контрасту холодне світло, що заповнює. Контрове світильник я використав, щоб підкреслити вираз обличчя персонажа.

Крок №05: Шейдинг шкіри

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

У шейдере шкіри використовується тришарова модель підповерхневого розсіювання, яка надає досить гнучкий контроль над довжиною проникнення променів і ступенем розсіювання в кожній точці.

Шейдер шкіри RenderMan використовує власний метод розрахунку точного усереднення фізично коректного підповерхневого розсіювання. А оскільки це рішення повністю відстежує траєкторію променя, то пошук і розробка образу персонажа значно прискорюються завдяки інтерактивності. Я почав з того, що намалював епідермальний і субдермальную карти кольору, а також карту зворотного розсіювання.

Крок №06: Шейдинг відображень на шкірі

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Для створення більш реалістично виглядає шкіри, я намалював карту Specular, з урахуванням рельєфу шкіри, і видалив відблиски в поглибленнях.

Крім того, я намалював карту Roughness (праворуч), засновану на значеннях сірого кольору, щоб контролювати вологість і жирність шкіри. Коректні відображення є ключовим елементом створення фотореалістичної шкіри.

Крок №07: Налаштування параметрів

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Шейдер шкіри дозволяє приєднати карти Weight для контролю проникнення променів у кожній точці. Я намалював карту довжини променів, щоб контролювати розмір підповерхневого розсіювання на різних ділянках обличчя.

Показники підповерхневого розсіювання таких частин голови, як вуха і тонкі хрящі, володіють найвищими значеннями, а оскільки вони тонкі, то можна також контролювати силу і довжину проникнення, щоб посилити підповерхневе розсіювання.

Крок №08: Шейдинг краватки

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Для краватки я використовував такий шейдер RenderMan, як General Purpose (PxrGPSurface) шейдер. Високі значення відбиттів і нерівностей відмінно підходять для дифузного каналу шейдера одягу.

Для Displacement шейдера я використовував патерн тканини. Патерн з плавають чайником, символом RenderMan, був створений в Photoshop і використаний в якості тайловой текстури для каналу Diffuse Color.

Крок №09: Налаштування волосся

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

У RenderMan є два режиму фонового: сучасний метод трасування променів або RIS, а також традиційний алгоритм REYES.

В режимі REYES я отрендерил криві для волосся, оскільки шейдер волосся на підставі REYES дозволяє швидко домагатися бажаних результатів. Використання обох режимів REYES і RIS дозволяє рендери окремі елементи в поєднанні з різними режимами і в будь-якому випадку залишатися у виграші.

Крок №10: Рендер

Фотореалістична 3D-модель в RenderMan

Режим RIS надає різні інтегратори для розфарбовування зображень. Зображення вище було отрендерено з допомогою інтегратора Path Tracer. Разом з цим інтегратором доступні різні варіанти семплінгу, з допомогою яких можна отримувати високоякісний рендер і виробляти його оптимізації.

З допомогою BxDF і налаштувань семплінгу світла можна позбутися від шуму. Якщо ви бачите шум на певних ділянках рендера, то можете переключитися в режим Manual Sampling, щоб підвищити значення Samples підповерхневого розсіювання.

Читайте в нашій попередній статті про те, як зробити CG-рендер більш реалістичним.

Хочете знати більше? Приходьте на наші курси 3D-моделювання, скульптинга, композитинга, анімації та VFX.

Журналіст: Альона

Джерело