Modèle 3D humain réaliste : la peau
Pour un rendu réaliste de la peau humaine, il faut regarder de plus près les textures utilisées pour le skin shader. Dans cette procédure pas à pas, notre artiste 3D senior Jēkabs Jaunarājs partage ses méthodes de création de ces textures.
Il y a quelque temps, j'ai créé Alina, un modèle 3D humain réaliste auquel je ferai référence dans cet article en se concentrant sur le travail de texture et les considérations pour créer une peau d'apparence naturelle.
Cet article est le troisième de ma série de blogs explorant la création d'Alina. Le premier article portait sur yeux, et le deuxième sur cheveux et dents.
Peau modèle 3D
Un rendu de peau réaliste repose principalement sur votre shader, qui, à son tour, repose massivement sur les textures. Dans ce cas, faire référence à la nature (vraie peau humaine) est la meilleure approche.
L’approximation la plus proche avec laquelle un artiste 3D pourrait travailler est celle des numérisations photogrammétriques de personnes réelles. Cela s’accompagne cependant de nombreux revers. Dans une texture diffuse projetée sur le modèle à partir d'images de photogrammétrie, vous verrez beaucoup de problèmes :
- Auto-ombrage et occlusion ambiante ;
- Réflexions sur des surfaces brillantes (c'est-à-dire les yeux) ;
- Cheveux, sourcils et cils projetés sur la peau ;
- Erreurs de projection (c'est-à-dire projeter une partie de l'oreille sur le cou).
Test de rendu pour la peau.
Plus de photos sur ArtStation de Jēkabs.
Malgré ces problèmes, c'est mon point de départ pour le travail de texturation car toutes les fonctionnalités ici sont réelles et rien n'est imaginé ou inauthentique. Je suis la référence et peins manuellement les zones problématiques pour les rendre telles qu'elles devraient être.
Mais je reviendrai plus tard sur la création de textures car la première étape consiste, après tout, à réaliser vos UV, et il y a quelques points importants à aborder.
Utilisez la densité du texel à votre avantage
La densité Texel indique combien de pixels de texture sont attribués à une unité de longueur sur votre modèle 3D, et c'est essentiel car la taille de la texture est une ressource limitée.
Différentes parties d'un maillage peuvent avoir une densité de texels variable. Il est préférable d'attribuer une densité de texel plus élevée aux parties du maillage où elle a un impact plus important et une densité plus faible là où elle ne fait pas de différence.
En pratique, attribuez plus de densité de texel au visage : nez, sourcils et lèvres, moins au cou et aux oreilles, et beaucoup moins à la zone du cuir chevelu s'il est couvert de cheveux. En d’autres termes, augmentez les zones importantes et réduisez les zones insignifiantes lorsque vous déballez votre maillage.
Technique des UDIM
Si vous souhaitez pousser votre travail au-delà de cette limitation de taille de texture, pensez aux UDIM, une technique plus avancée pour emballer vos îlots UV dans l'espace de texture.
Technique UDIMs : plusieurs jeux de textures individuels pour un seul modèle.
Un peu de jargon technique d'abord : « ensemble de textures » fait référence à la liste des textures censées fonctionner ensemble dans un shader (c'est-à-dire les textures diffuses, normales et de rugosité). Avec les UDIM, un seul jeu de textures est divisé en plusieurs jeux individuels, ce qui est également le cas pour mon modèle.
Lors de la préparation de votre espace UV pour les UDIM, la principale chose à retenir est que notre espace UV est séparé en unités discrètes (chaque unité devient son propre ensemble de textures), chacune avec sa propre adresse, tout comme une table d'échecs dans la vraie vie. Il ne peut pas y avoir de valeurs de coordonnées U ou V négatives, placez donc uniquement vos îlots UV dans le quadrant supérieur droit de l'espace UV.
À titre de note technique destinée aux utilisateurs plus avancés, il est possible d'avoir plusieurs jeux d'UV et de jeux UDIM pour le même maillage. Un seul maillage peut avoir une collection de différentes mises en page et divers jeux de textures pour ces mises en page.
Carte de déplacement
Fragment de carte de déplacement des lèvres.
Une carte de déplacement est une carte qui modifie la géométrie elle-même. Essentiellement, après la subdivision, une carte de déplacement déplace (ou déplace) la position géométrique réelle des points sur la surface du maillage.
Le maillage est déplacé dans la direction normale du polygone en poussant sa surface vers l'extérieur ou vers l'intérieur. De cette façon, il est possible de travailler avec une version simplifiée dans un logiciel 3D tout en conservant tous les détails de sculpture à nombre élevé de polycomptes au moment du rendu.
Les cartes de déplacement ne sont jamais peintes. Ils sont cuits du niveau de subdivision de sculpture le plus élevé au plus bas. Il est également préférable de les enregistrer au format .exr avec 16 ou 32 bits, car cela permet d'enregistrer beaucoup plus d'informations sur la hauteur par rapport aux images standard de 8 bits.
Carte diffuse de la peau
La texture diffuse finale s'étale sur 4 tuiles UDIM.
Une carte diffuse de la peau doit considérer que la peau humaine est très différente selon la partie spécifique du corps. Je connais certaines de ces différences comme un fait, et certaines ne sont que mes observations à partir de références, qui peuvent ne pas s'appliquer à tous les cas :
- La bordure vermillon délimite la peau fine des lèvres de la peau normale adjacente ;
- Rouleau blanc est une bande de peau plus claire au-dessus du bord vermillon de la lèvre supérieure. Cela donne un aspect jeune au personnage ;
- La peau est généralement rougeâtre autour du nez;
- La région le contour des yeux est plus sombre.
La carte diffuse ne doit avoir aucune ombre. Il contient uniquement des informations sur la couleur de la surface, rien d'autre.
Reflets de la peau
Carte de rugosité répartis sur 4 tuiles UDIM.
La peau humaine crée divers reflets. La meilleure façon de les créer est de peindre à la fois les cartes de rugosité et les cartes spéculaires. Les différences entre ces deux peuvent être un peu déroutantes, alors laissez-moi vous expliquer :
- Le la rugosité du matériau détermine la netteté ou la diffusion de ses réflexions. Des exemples de faible rugosité sont les miroirs, les métaux polis et le verre. Les matériaux à haute rugosité comprennent le béton, le caoutchouc et les textiles.
- Le spécularité du matériau détermine le degré de réflexion de la surface. Les surfaces hautement réfléchissantes sont les métaux polis ou rugueux, les plastiques et la neige. Les surfaces peu réfléchissantes sont le charbon de bois, les tissus et le bois.
Carte spéculaire répartie sur 4 tuiles UDIM.
Pour Alina, j'ai attribué la rugosité la plus faible pour les lèvres et les paupières. Dans ma texture de rugosité en noir et blanc, j'ai coloré ces éléments en noir, et les zones les plus rugueuses sont restées proches du blanc. J'ai utilisé toutes les nuances de gris pour les zones intermédiaires.
Ensuite, j'ai peint la carte spéculaire et j'ai continué à l'ajuster jusqu'à ce que les rendus de test me paraissent corrects.
Couche de vernis ou de vernis
La rotation scapulaire se produit lorsque le bras est élevé au-dessus du niveau de l'épaule et que l'humérus se verrouille avec l'acromion.
Une couche de vernis est un autre petit ajout au réalisme. Naturellement, la peau est recouverte d'une couche d'huiles, ce qui modifie l'apparence visuelle, alors ajoutez-la à votre modèle. J'ai créé une carte de texture distincte pour cela car, comme pour beaucoup de choses réalistes, l'effet n'est pas uniforme et varie en fonction de l'emplacement du corps.
Carte normale
En plus de la carte normale préparée, il peut être judicieux d'utiliser une carte normale en mosaïque pour obtenir ces détails haute fréquence sur votre modèle. Les inconvénients sont bien sûr les coutures UV car ce n'est pas une texture cuite.
Une solution de contournement, que j'ai parfois utilisée, consiste à ajouter une carte alpha distincte qui masquera la carte de mosaïque sur les zones où se trouvent les joints. En infographie, il n’y a pas de règles strictes. De toute façon, c'est de la triche, alors faites ce qu'il faut pour obtenir le bon look.
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