Modelo humano realista en 3D: la piel
Para una representación realista de la piel humana, debemos observar más de cerca las texturas utilizadas para el sombreador de piel. En este tutorial, nuestro artista 3D senior Jēkabs Jaunarājs comparte sus métodos para crear estas texturas.
Hace algún tiempo, creé Alina, un modelo humano realista en 3D al que haré referencia en este artículo que se centra en el trabajo de texturas y las consideraciones para crear una piel de apariencia natural.
Este artículo es el tercero de mi serie de blogs que explora la creación de Alina. El primer artículo se centró en ojos, y el segundo en pelo y dientes.
piel modelo 3D
Un renderizado de piel realista depende principalmente de su sombreador, que, a su vez, depende enormemente de las texturas. En este caso, hacer referencia a la naturaleza (piel humana real) es el mejor enfoque.
La aproximación más cercana con la que podría trabajar un artista 3D son los escaneos fotogramétricos de personas reales. Sin embargo, conlleva muchos contratiempos. En una textura difusa proyectada sobre el modelo a partir de imágenes de fotogrametría, verá muchos problemas:
- Autosombra y oclusión ambiental;
- Reflejos sobre superficies brillantes (es decir, ojos);
- Cabello, cejas y pestañas proyectadas sobre la piel;
- Errores de proyección (es decir, proyectar una parte de la oreja sobre el cuello).
Renderizado de prueba para la piel.
Más imágenes en ArtStation de Jēkabs.
A pesar de estos problemas, este es mi punto de partida para el trabajo de texturizado porque todas las características aquí son reales y nada es imaginado o no auténtico. Sigo la referencia y pinto las áreas problemáticas manualmente para dejarlas como deben ser.
Pero volveré a la creación de texturas más adelante porque, después de todo, el primer paso es hacer los UV y hay algunos puntos importantes que cubrir.
Utilice la densidad de texel a su favor
La densidad de Texel indica cuántos píxeles de textura se asignan a una unidad de longitud en su modelo 3D y es esencial porque el tamaño de la textura es un recurso limitado.
Diferentes partes de una malla pueden tener diferentes densidades de texel. Es mejor asignar una densidad de texel más alta a las partes de la malla donde tiene un mayor impacto y más baja donde no hace una diferencia.
En la práctica, asigna más densidad de texel al rostro: nariz, cejas y labios, menos al cuello y las orejas, y mucho menos a la zona del cuero cabelludo si está cubierta de pelo. En otras palabras, aumente la escala de las áreas importantes y reduzca las áreas insignificantes al desenvolver la malla.
técnica UDIM
Si desea llevar su trabajo más allá de esta limitación de tamaño de textura, considere los UDIM, una técnica más avanzada para empaquetar sus islas UV en el espacio de textura.
Técnica UDIMs: varios conjuntos de texturas individuales para un solo modelo.
Primero, un poco de jerga técnica: “conjunto de texturas” se refiere a la lista de texturas destinadas a funcionar juntas en un sombreador (es decir, texturas difusas, normales y de rugosidad). Con los UDIM, un único conjunto de texturas se divide en varios conjuntos individuales, lo que también es el caso de mi modelo.
Al preparar su espacio UV para UDIM, lo principal que debe recordar es que nuestro espacio UV está separado en unidades discretas (cada unidad se convierte en su propio conjunto de texturas), cada una con su propia dirección, como una mesa de ajedrez en la vida real. No puede haber valores negativos de coordenadas U o V, así que solo coloque sus islas UV en el cuadrante superior derecho del espacio UV.
Como nota técnica para usuarios más avanzados, es posible tener múltiples conjuntos de UV y UDIM para la misma malla. Una sola malla puede tener una colección de diseños diferentes y varios conjuntos de texturas para estos diseños.
Mapa de desplazamiento
Fragmento del mapa de desplazamiento de los labios.
Un mapa de desplazamiento es un mapa que modifica la geometría misma. En esencia, después de la subdivisión, un mapa de desplazamiento mueve (o desplaza) la posición geométrica real de los puntos sobre la superficie de la malla.
La malla se mueve en la dirección normal del polígono empujando su superficie hacia afuera o hacia adentro. De esta manera, es posible trabajar con una versión simplificada en software 3D y al mismo tiempo tener todos los detalles esculpidos con un alto número de polígonos en el momento del renderizado.
Los mapas de desplazamiento nunca se pintan. Se hornean desde el nivel de subdivisión de escultura más alto hasta el más bajo. También es mejor guardarlas como .exr con 16 o 32 bits porque permite guardar mucha, mucha más información de altura en comparación con las imágenes estándar de 8 bits.
Mapa difuso de la piel.
La textura difusa final se extendió a lo largo de 4 mosaicos UDIM.
Un mapa difuso de la piel debe considerar que la piel humana se ve muy diferente dependiendo de la parte específica del cuerpo. Conozco algunas de estas diferencias como un hecho, y algunas son solo mis observaciones de referencias, que pueden no aplicarse a todos los casos:
- La frontera bermellón demarca la piel fina de los labios de la piel normal adyacente;
- rollo blanco Es una franja de piel más clara sobre el borde bermellón del labio superior. Le da un aspecto juvenil al personaje;
- La piel suele ser rojizo alrededor de la nariz;
- La región alrededor de los ojos tiene una apariencia más oscura.
El mapa difuso no debería tener ninguna sombra. Sólo contiene información sobre el color de la superficie, nada más.
Reflejos de la piel
Mapa de rugosidad repartidos en 4 mosaicos UDIM.
La piel humana crea varios reflejos. La mejor manera de crearlos es pintar tanto los mapas de rugosidad como los especulares. Puede resultar un poco confuso cuáles son las diferencias entre estos dos, así que déjame explicarte:
- En rugosidad del material determina qué tan nítidos o difusos son sus reflejos. Ejemplos de baja rugosidad son los espejos, los metales pulidos y el vidrio. Los materiales de alta rugosidad incluyen hormigón, caucho y textiles.
- En especularidad del material Determina qué tan reflectante es la superficie. Las superficies altamente reflectantes son metales, plásticos y nieve pulidos o rugosos. Las superficies poco reflectantes son el carbón, las telas y la madera.
Mapa especular distribuido en 4 mosaicos UDIM.
A Alina le asigné la menor rugosidad para labios y párpados. En mi textura rugosa en blanco y negro, las coloreé de negro y las áreas más rugosas permanecieron cerca del blanco. Utilicé todos los tonos de gris para las zonas intermedias.
Luego pinté el mapa especular y seguí ajustándolo hasta que los renders de prueba me parecieron correctos.
Capa de barniz o capa transparente
La rotación escapular se produce cuando el brazo se eleva por encima del nivel del hombro y el húmero se bloquea con la apófisis del acromion.
Una capa de barniz transparente es otra pequeña adición al realismo. Naturalmente, la piel tiene una capa de aceites, lo que cambia la apariencia visual, así que agrégala a tu modelo. Escribí un mapa de textura separado para esto porque, como ocurre con muchas cosas realistas, el efecto no es uniforme y varía según la ubicación del cuerpo.
mapa normal
Además del mapa normal preparado, puede ser una gran idea utilizar un mapa normal en mosaico para obtener detalles de alta frecuencia en su modelo. Las desventajas son, por supuesto, las costuras UV porque no es una textura horneada.
Una solución para esto, que he usado a veces, es agregar un mapa alfa separado que ocultará el mapa de mosaico en las áreas donde hay uniones. En los gráficos por computadora, no existen reglas estrictas. De todos modos, todo es trampa, así que haz lo que tengas que hacer para conseguir el aspecto correcto.
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