Qué es la dispersión subsuperficial en tiempo real y por qué la necesitas
01 Prefacio
1.1 ¿Qué es la dispersión subsuperficial?
En el artículo
D5 GI | Perseguir la calidad de renderizado offline con experiencia en tiempo real, explicamos brevemente cómo la luz rebota en la superficie de los objetos del mundo real. El hecho de que este fenómeno se pueda reproducir determina qué tan parecido podría estar el resultado del renderizado a las fotos.
Sin embargo, no termina ahí. Cuando las luces golpean la superficie de algunos translúcido objeto, como cera o mármol, algunos de ellos atravesarán la superficie, se dispersarán dentro del objeto y finalmente saldrán por diferentes puntos de la superficie. Visto desde una cámara, el objeto del interior parece estar «iluminado».
Esto es lo que llamamos Dispersión subsuperficial (SSS o 3S para abreviar). Como se muestra en la siguiente imagen, «subsuperficie» se refiere a la parte que se encuentra debajo de la superficie.
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Crédito de imagen: Renderización en tiempo real, tercera edición
1.2 ¿Qué puede hacer la dispersión subsuperficial?
La mera reproducción de la luz que rebota en la superficie, aunque es suficiente para la mayoría de los materiales, no puede crear un buen efecto translúcido en texturas como el jade, la fruta y la piel humana. Por eso necesitamos la dispersión del subsuelo para aportar más realismo. La interacción entre la luz y el subsuelo de los materiales translúcidos también dará vida a tu escena.
SSS desactivado
SSS activado
En una palabra, el SSS en el renderizado puede mejorar la calidad del material, haciéndolo parecer más delicado. Un material translúcido no se verá completamente negro incluso cuando esté retroiluminado, por lo que la escena será más clara y brillante.
Por suerte, esta potente función vendrá con D5 Render 2.4. Asegúrate de probarlo y verás que el renderizado ha mejorado un poco.
02 El principio de la dispersión subsuperficial en D5
2.1 Soluciones anteriores
Como se mencionó anteriormente, lograr SSS en el renderizado, especialmente en el renderizado en tiempo real en 0,03 segundos, es un gran desafío debido a la gran cantidad de procesamiento que requiere. Por eso se considera que el SSS es una función avanzada de las herramientas de renderizado.
Si observamos las herramientas de renderizado en tiempo real que existen en el mercado, podemos encontrar que la mayoría de ellas carecen de la función SSS o utilizan Screen-Space Subsurface Scattering como sustituto.
La dispersión del subsuelo en el espacio de la pantalla logra un equilibrio entre velocidad y calidad, lo que hace que una solución buena, aunque no perfecta para renderizar en tiempo real. Por ejemplo, no podrá calcular la información sobre la luz cuando haya materiales que obstruyan el material objetivo. Aparecerán artefactos con bandas cuando configures el radio de dispersión en una pantalla grande.
Parece que las soluciones actuales de renderizado SSS en tiempo real son insuficientes para abordar los desafíos de la aplicación práctica y poseen varias limitaciones y deficiencias técnicas que dificultan la visualización óptima para los diseñadores. Por ello, el equipo de D5 ha desarrollado una solución superior de dispersión subsuperficial en tiempo real, que se conoce como D5 SSS.
Por lo tanto, el SSS en tiempo real sigue siendo un desafío a pesar de las muchas soluciones existentes. Para superar los problemas técnicos y ofrecer a los diseñadores una mejor experiencia de visualización, el equipo de D5 decidió desarrollar su propia solución: D5 SSS -- para renderizar en tiempo real.
2.2 X5 SSS
Tras analizar las técnicas y las demandas, el equipo de D5 decidió combinar el algoritmo de renderizado fuera de línea con el renderizado en tiempo real para lograr un SSS en tiempo real.
Random Walk es un algoritmo físicamente preciso fuera de línea para SSS que considera cómo la luz se dispersa y viaja a través del medio dentro de un modelo, lo que permite una visualización más precisa del volumen del modelo y el grosor de la superficie.
Para solucionar este problema, el equipo de D5 integró Random Walk SSS en el exclusivo proceso de renderizado híbrido de D5. Al reutilizar la información de GBuffer, acumular la reducción del ruido en el dominio temporal y utilizar la aceleración del hardware mediante DXR, la solución D5 SSS garantiza un SSS de alta calidad en tiempo real.
De esta forma, los diseñadores solo necesitan modificar algunos parámetros y podrán previsualizar el efecto SSS de los materiales translúcidos en tiempo real. Además, el D5 SSS garantiza la coherencia entre la previsualización y el renderizado, lo que ofrece a los diseñadores una experiencia de visualización excelente y fluida.
03 D5 Efecto y práctica de la dispersión del subsuelo
3.1 ¿Dónde se puede usar el D5 SSS?
La función recientemente añadida de SSS en tiempo real convertirá a D5 Render 2.4 en una herramienta de renderizado más avanzada para diferentes industrias.
Para arquitectos, puede crear materiales transparentes de mármol o pizarra para mostrar mejor las ideas de diseño y hacer que su proyecto sea más atractivo.
En lugar de bloquear toda la luz, la losa de mármol ligeramente transparente se ve suave y clara.
Para diseñadores de interioristas/productos, puede ofrecer mejor el efecto translúcido de la cerámica y el jade para mejorar la calidad visual.
La estatua de jade se ve sutilmente iluminada.
3.2 Cómo usar D5 SSS
Para crear un material translúcido, primero usa la tecla rápida «I» para seleccionar la textura. Ve a Inspector > Plantilla de material. Ahí encontrarás la sección «Dispersión subsuperficial».
La plantilla SSS tiene dos parámetros más que la plantilla personalizada:
1. Color del subsuelo
2. Intensidad de dispersión
Además, hay tres parámetros que se utilizan comúnmente para los materiales SSS:
1. Color base/Mapa de colores base
2. Especular
3. Rugosidad
Aquí usamos «jade» como ejemplo para mostrar cómo crear materiales SSS en D5 Render.
Mirada inicial
Este conejo tiene un material personalizado con un color base blanco. Hemos establecido Especular y Roughness en 0, por lo que no afectarán al siguiente proceso.
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Color base/Mapa de colores base
Primero, agrega un mapa de textura de jade al mapa de color base.
Activa «Triplanar», para que podamos obtener un bonito efecto UV sin tener que configurarlo manualmente.
Configuración de dispersión subsuperficial
Cambie la plantilla de material a «Dispersión subsuperficial».
El mapa de color base/color base define el color de la superficie, mientras que el color de la subsuperficie decide el color cuando la luz se dispersa dentro del modelo.
De forma predeterminada, el «Color del subsuelo» es gris al 50%. En este caso, el material comienza a tener un efecto SSS, pero necesita algo de color para que parezca más evidente.
Cambia el «Color del subsuelo». Podemos ver cómo afecta al material:
El color del subsuelo parece emitirse desde el interior del modelo y es más visible en las sombras.
El color del subsuelo controla básicamente la distancia a la que se dispersa la luz dentro del modelo. Cuanto mayor sea el valor RGB, más visible será la luz dispersa en rojo, verde o azul, y más translúcido aparecerá el material.
La intensidad de dispersión es un multiplicador del color del subsuelo. Aumenta o disminuye la distancia que recorre la luz dispersa en función del color del subsuelo, lo que mejora o reduce aún más el efecto translúcido del material.
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En este ejemplo, estamos creando un material de jade realista, por lo que el «Color de subsuperficie» se establece en un verde de baja saturación y la «Intensidad de dispersión» se deja en su valor predeterminado de 1.0.
Especular y rugosidad
El jade y las piedras preciosas son materiales no metálicos altamente reflectantes y, por lo general, tienen un valor especular de 1.0.
El parámetro «Especular» controla la reflectividad de los materiales no metálicos. La mayoría de los materiales no metálicos tienen una reflectividad entre 0,25 y 0,625. Por ejemplo, agua con 0,25 y jade/gema con 1,0.
Más información sobre Specular: Plantilla de material > Mapa > Especular
Cuando Specular se establece en 1.0, el modelo se parece más al jade.
La rugosidad decide qué tan rugosa es la superficie del material, lo que afecta a si el reflejo es borroso o no. Al cambiar su valor, podemos ver claramente cómo cambia la textura del jade.
Con una rugosidad alta, el jade parece un jade sin pulir; con un valor bajo, especialmente cuando está cerca de 0, uno muy pulido.
Establecemos la rugosidad en 0.05 y este es el renderizado final:
3.3 Notas
Por ahora, D5 Render admite luz puntual, foco, luz rectangular y luz solar para el efecto SSS. La iluminación ambiental HDRI para SSS se incluirá en futuras actualizaciones.
Tamaño exacto
El aspecto del material SSS está influenciado por el volumen y el grosor del modelo. Por lo tanto, cuanto más pequeño y delgado sea el modelo, más translúcido será para los mismos parámetros.
Por lo tanto, se recomienda modelar al tamaño de objetos reales. Por ejemplo, no modeles una decoración de jade demasiado grande. Unos pocos centímetros son lo apropiado. Si desea aumentar o disminuir aún más la translucidez del material, utilice el brillo o la intensidad de dispersión del color del subsuelo para ajustar su efecto visual.
04 Conclusión
La capacidad de D5 Render 2.4 para realizar SSS en tiempo real proporcionará a los arquitectos, diseñadores de interiores y productos renderizados mucho más realistas. Ahora tienen la oportunidad de crear más tipos de materiales, lo que hace que la visualización sea un viaje agradable.
Para D5 Render, D5 SSS es un hito, pero nunca un punto final. El equipo de D5 seguirá optimizando el SSS para conseguir mejores efectos. Estad atentos y no os decepcionará.
La biblioteca de activos de D5 ha actualizado docenas de modelos con materiales de SSS, que incluyen frutas, velas y jades. Puedes encontrarlos rápidamente buscando «sss/3s».
O bien, puede personalizar sus propios materiales translúcidos y disfrutar de la belleza de la luz que fluye en el renderizado en tiempo real.
