Modelo 3D humano realista: o olho
Criar um modelo 3D humano realista é um grande desafio - à medida que se trabalha para o realismo, é fácil entrar no uncanny valley, o fenómeno em que algo está ligeiramente errado com o modelo.
Para evitar isso, o nosso artista 3D sénior Jēkabs Jaunarājs guia-nos na criação de um.
Ao trabalhar na Alina, o meu modelo humano realista em 3D, fiz muitas descobertas - o suficiente para uma série de blogues com três artigos, cada um centrado num assunto diferente. Este artigo partilha as minhas descobertas sobre a criação do modelo 3D do olho. Os artigos seguintes centrar-se-ão nos meus soluções para a pele, diferentes tipos de cabelo e dentes.
Modelo 3D do olho
Para este projeto, fiz o modelo 3D do olho a partir do zero. É muito trabalhoso, mas também aprendi muito. A boa notícia é que um bom modelo 3D de olho na sua biblioteca é tudo o que precisa. Basta copiar e colar o modelo, rodá-lo num grau aleatório e reutilizá-lo para cada novo projeto.
Começo a série do blogue com um artigo sobre os olhos, porque são o elemento mais observado do rosto e também o mais complexo de recriar. Vamos resolver esta complexidade passo a passo.
A esclerótica é ligeiramente colorida
Uma das coisas que aprendi ao criar este modelo é que a camada exterior do olho - a esclerótica - não é transparente, como pensava anteriormente. Descobri este facto ao passar por várias iterações de definições de materiais e ao fazer muitos testes de renderização do modelo 3D do olho.
Um modelo 3D do olho.
A camada transparente continuava a parecer muito errada e irrealista. Por fim, experimentei pintar um pouco a esclerótica e o rosto ficou muito mais realista. Fazer observações exactas nunca é fácil, mas melhora os modelos 3D.
Íris do olho
As fotografias macro da íris do olho revelam a sua forma delicada e complexa. Nalguns lugares, a íris do olho parece uma esponja, noutros lugares, ramifica-se com múltiplas fibras finas que vão em muitas direcções diferentes.
O contorno da íris do olho varia em densidade, é um pouco caótico e pode ter várias camadas. Nas imagens geradas por computador, isso é um problema porque trabalhamos com polígonos exactos.
Para resolver este problema, é preciso fazer algumas mentiras. A pintura tradicional utiliza a perspetiva para criar desenhos 2D que dão uma ilusão de três dimensões. Nas imagens geradas por computador, podemos usar alguns truques semelhantes para imitar a complexidade da íris.
"Construí uma íris complexa e de aspeto realista a partir de duas camadas simples - um anel superior e um disco por baixo."
O anel superior está ao nível da superfície do globo ocular. Apresenta fibras que são mais translúcidas perto do centro do anel e que se tornam gradualmente mais opacas à medida que se aproximam do bordo exterior do anel.
Escultura geométrica da íris.
Por baixo deste anel, existe um anel completamente disco opaco com a sua forma e textura únicas. A combinação do disco como fundo e as fibras semi-translúcidas em primeiro plano criam uma ilusão de complexidade e profundidade semelhante a uma íris real do olho.
Uma escultura com um esboço em polipintura.
Ligar a pálpebra ao globo ocular
Uma coisa essencial a fazer para que um olho pareça realista é adicionar lágrimas, mesmo que a personagem não esteja a chorar. Embora não faça parte do tecido que compõe o corpo humano, temos sempre alguma humidade no local onde o globo ocular encontra a pálpebra.
Um olho com uma malha reflectora de luz visível ao longo da pálpebra.
Mais imagens na ArtStation de Jēkabs.
Para imitar as lágrimas, adicionei uma malha transparente mas reflectora de luz ao longo de toda a borda da pálpebra. Cria uma transição suave entre o ângulo agudo da pálpebra e o semicírculo suave do globo ocular.
Parte branca do olho
Outro aspeto a ter em conta é que a parte branca do globo ocular não é completamente lisa, embora estejamos habituados a pensar nela dessa forma. Não se consegue ver isso quando se olha diretamente para o olho. Mas quando observamos os reflexos que ele produz, podemos ver que a superfície do branco do olho é irregular.
Quando aplicada a um modelo 3D do olho, esta deslocação faz realmente a diferença. O reflexo da parte branca dividir-se-á em várias formas diferentes e criará um aspeto mais realista. Se mantiver a superfície lisa, o olho assemelhar-se-á a uma esfera de vidro sem vida.
O olho precisa de múltiplos reflexos
Anatomicamente, o olho é uma esfera com uma saliência que contém a íris e o cristalino. Devido a esta geometria, a superfície do olho tem vários tipos de reflexos. Criei um reflexo diferente para cada parte do olho - a esfera, a saliência e a transição entre ambas. Também criei um quarto tipo de reflexo para a camada de lágrimas ao longo das pálpebras.
Renderização de testes para os olhos.
Estes reflexos são essenciais porque sem eles o olho parece seco. E se o olho estiver seco, a pessoa ou está muito doente, ou está morta, ou é feita de outra coisa que não carne e sangue.
Não faça a sua personagem estrábica
Outra ideia errada comum sobre os olhos é que os eixos pupilares são paralelos entre si, mas não é verdade. Se os tornar paralelos, o seu modelo 3D humano realista parecerá estrábico.
Ângulo kappa: os eixos pupilares curvam-se a cerca de 5 graus.
Quando se olha para uma distância infinita, os olhos humanos inclinam-se cerca de 5 graus. É o chamado ângulo kappa. Embora, na vida real, cada olho possa ter um ângulo kappa ligeiramente diferente, este continua a ser de cerca de 5 graus.
E as pestanas? Veja o próximo blogue sobre cabelos e dentes para descobrir!
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