การแสดงผลแบบเรียลไทม์ของเส้นผมนั้นทันสมัยอย่างไร

มันเป็นความรู้ทั่วไปที่การจำลองและการแสดงผมนั้นมีความท้าทายเป็นพิเศษและในความเป็นจริงนั้นเป็นตัวอย่างในเกมที่เสนอขนที่เชื่อได้ มันค่อนข้างง่ายที่จะจินตนาการว่ามันยากแค่ไหนในการจำลองปริมาณเส้นใยสูงและจำลองเหตุการณ์การกระเจิงต่างๆที่อาจเกิดขึ้นระหว่างเกลียวหลายเส้น

ใครบางคนสามารถทำเป็นทางการเป็นความท้าทายหลักในการเรนเดอร์ผมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์เรียลไทม์? เทคนิคเหล่านี้เอาชนะได้ด้วยวิธีการอย่างไร มีการใช้แบบจำลองทางทฤษฎีมาตรฐานแบบพฤตินัยบ้างไหม?

เพื่อชี้แจงในเวลาจริงฉันไม่จำเป็นต้องหมายถึงในบริบทของเกม

ขออภัยในคำตอบของฉันมีคุณภาพไม่ดี ฉันไม่สามารถเข้าถึงคอมพิวเตอร์ในขณะนี้และการแก้ไขจากโทรศัพท์ของฉันไม่ใช่เรื่องง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งฉันชอบที่จะวางภาพ

ฉันจะบอกว่าความท้าทายหลักของการจำลองเส้นผมคือ:

• จำลองแบบปฏิกิริยาเฉพาะของพวกเขากับแสง (เป็นวัสดุ)
• จำลองสมบัติเชิงปริมาตรของพวกเขา (เป็นรูปทรงเรขาคณิต)
• เคลื่อนไหวพวกเขาในลักษณะที่เป็นจริง

นี่คือรายการของการอ้างอิงที่ฉันรวบรวมไว้ในหัวเรื่องเรียงตามลำดับเวลา(ส่วนใหญ่เกี่ยวกับส่วนการเรนเดอร์) :

1. JAMES T. KAJIYA, TIMOTHY L. KAY, Rendering Fur with Three Dimensional Textures , 1989
2. Jerome LENGYEL, EMIL PRAUN, ADAM FINKELSTEIN, HUGUES HOPPE, ขนตามเวลาจริงผ่านพื้นผิวโดยพลการ , 2000
3. สตีเฟนร. มาร์เชเนอร์, เฮนรีคแวนเจนเซ่น, ไมค์คามามาโน, กระเจิงแสงจากเส้นใยผมมนุษย์ , 2003
4. ARMIN BRUDERLIN, HADAP SUNIL, TAE-YONG KIM, NADIA MAGNENAT-THALMANN, ULRICH NEUMANN, YIZHOU YU, STEVE WORLEY, การสร้างแบบจำลองภาพเหมือนจริง, ภาพเคลื่อนไหวและการแสดงผล , Siggraph 2003 หลักสูตร
5. ธ อร์สเตน SCHEUERMANN, การจัดแต่งทรงผมและแรเงา , ShaderX3, 2004
6. ธ อร์สเตน SCHEUERMANN, การจัดแต่งผมและแรเงา , ATI / GDC 2004
7. THORSTEN SCHEUERMANN, การแสดงและการแรเงาเส้นผมตามเวลาจริง , ATI / Siggraph 2004
8. THORSTEN SCHEUERMANN, การแสดงและการแรเงาเส้นผมตามเวลาจริง , ATI / Siggraph 2004 (สไลด์)
9. MARTIN KOSTER, JORG HABER, HANS-PETER SEIDEL, การแสดงผลเส้นผมตามเวลาจริงโดยใช้ฮาร์ดแวร์กราฟิกที่ตั้งโปรแกรมได้ , 2004
10. HUBERT NGUYEN, WILLIAM DONNELLY, แอนิเมชั่นผมและการแสดงผลในการสาธิต Nalu , GPU Gems 2 (ตอนที่ 23), 2005
11. LENA PETROVIC, MARK HENNE, JOHN ANDERSON, วิธีการเชิงปริมาตรสำหรับการจำลองและการแสดงผลของเส้นผม , พิกซาร์ 2006
12. CHRISTOPHE HERY, RAVI RAMAMOORTHI, ความสำคัญของการเก็บตัวอย่างภาพสะท้อนจากเส้นใยผม Pixar 2007
13. ซาร่าห์ทาริค, หลุยส์บาวอยล์, แฮร์เรียลไทม์เรนเดอร์บน GPU , Siggraph 2008
14. ARNO ZINKE, CEM YUKSEL, ANDREAS WEBER, JOHN KEYSER, Dual Scattering การประมาณสำหรับการกระเจิงหลายอย่างรวดเร็วในเส้นผม , Siggraph 2008
15. IMAN SADEGHI, HEITER PRITCHETT, HENRIK WANN JENSEN, RASMUS TAMSTORF, ระบบแรเงาเส้นผมที่เป็นมิตรกับศิลปิน , 2010
16. EUGENE D'EON, FRANCOIS GUILLAUME, MARTIN HILL, JOE LETTERI, JEAN-MARIE AUBRY รูปแบบการสะท้อนผมอนุรักษ์พลังงาน , 2011
17. XUAN YU, JASON C. YANG, JUSTIN HENSLEY, TAKAHIRO HARADA, JINGYI YU, กรอบการทำงานสำหรับการกระเจิงของผลกระทบเชิงซ้อนบนผม , 2012
18. JIAWEI OU, FENG XIE, PARASHAR KRISHNAMACHARI, FABIO PELLACINI, ISHair: การสุ่มตัวอย่างความสำคัญสำหรับการกระเจิงของเส้นผม , 2012
19. ซาร่าห์อินเวอร์นิซซี่, การแสดงผมตามร่างกาย , 2013
20. WOLFGANG ENGEL, การแสดงผลผมใน Tomb Raider , 2013
21. EUGENE D'EON, STEVE MARSCHNER, JOHANNES HANIKA, การสุ่มตัวอย่างความสำคัญสำหรับโมเดลเส้นใยผมทางร่างกาย , 2013
22. TIMOTHY MARTIN, WOLFGANG ENGEL, NICOLAS THIBIEROZ, JASON YANG และ JASON LACROIX, TressFX: การแสดงผลแบบเรียลไทม์ผมขั้นสูง , GPU Pro 5, 2015
23. LEONID PEKELIS, CHRISTOPHE HERY, RYUSUKE VILLEMIN, JUNYI LING, รุ่นกระจายข้อมูลแบบขับเคลื่อนด้วยแสงสำหรับผม , Pixar 2015

ฉันยังไม่ได้อ่านเนื้อหาทั้งหมดนี้ แต่นี่เป็นสิ่งที่ฉันจำได้เล็กน้อย (ฉันสนใจโซลูชั่นเรียลไทม์มากกว่า):

• Kajiya-kay วางพื้นฐานสำหรับการเรนเดอร์ผม / ขนจริง
• Marschner เสนอแบบจำลองที่ได้รับการปรับปรุงและตั้งข้อสังเกตว่าผมมีไฮไลท์ที่แตกต่างกันสองแบบ (สีขาวอันหนึ่งเนื่องจากการสะท้อนโดยตรงสีอื่นและประกายเนื่องจากการสะท้อนด้านในของเส้นใยผม)
• Scheuermann เสนอการประมาณค่าเพื่อจำลองพฤติกรรมที่อธิบายโดย Marschner การประมาณที่เหมาะสมสำหรับเรียลไทม์ (โดยใช้เทคนิคเช่นไฮไลท์สอง specular แยกการออกแบบ specular offset และ exponent, เสียงพื้นผิวที่ออกแบบโดยศิลปิน) นอกจากนี้เขายังเสนอให้ใช้การเรนเดอร์สามครั้ง (ทึบแสงโปร่งใสหลังและด้านหน้า) ของรูปหลายเหลี่ยมเพื่อจำลองคุณสมบัติ "ปริมาตร" ของผม
• เกมส่วนใหญ่ที่ฉันได้ยินดูเหมือนว่าจะใช้วิธีการ Scheuermann สำหรับการแรเงาผม อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่วิธีการประหยัดพลังงาน อย่างไรก็ตามฉันคิดว่า d'Eon พยายามที่จะแก้ไขปัญหานี้ในกระดาษ 2011
  อีกหัวข้อที่น่าสนใจคือการใช้ tessellation ซึ่งเพิ่งถูกนำมาใช้เพื่อแทนที่วิธีการหลายเหลี่ยมและจำลองเส้นผมทีละรายการ

โลกของการเรนเดอร์ออฟไลน์พยายามที่จะแก้ปัญหาที่ท้าทายยิ่งขึ้น ฉันคิดว่าส่วนใหญ่อธิบายไว้ในเอกสารอ้างอิงข้างต้น