添加风格化头发高光

插画中的头发高光形态各异 (作者: おののいもこ 魚介):

环状	点状	天使环

下文提供了常见的头发高光实现方法, MooaToon示例中使用的方法是独创的基于切线传递的风格化Kajiya-Kay:

- 基于切线传递的风格化Kajiya-Kay

Kajiya-Kay高光的位置依赖于视线方向和切线方向, 通过切线传递可以自定义切线, 从而控制高光的形状和走向, 而不受拓扑的限制.

再加上对Specular Gradient的控制可以进一步细化高光形状, 理论上可以实现所有类型的高光.

要使用该方法需要先将自定义的切线烘焙到模型UV中, MooaToon使用Houdini进行烘焙, 并提供所有源文件:

使用Houdini烘焙自定义切线

用到的节点已经包含在之前的教程中.

在mooa_highlightTangentTransfer节点中, 椭球体的切线被传递给了头发:

使用mooa_highlightPreview2节点预览高光范围:

1. 在3D View右上角相机菜单中选择cam1
2. 启用Tie View To Camera/Light
3. 确保3D View右侧选项中已禁用Display materials on objects
4. 按住Alt使用鼠标旋转视角查看高光变化
5. 使用3D View左下角的滑条调整灯光角度

如果要使用你自己的模型, 你需要:

1. 修改mooa_highlightTangentTransfer节点中的Destination Group, 选中你的模型的头发部分
2. 修改mooa_highlightTangentTransfer第二个输入, 你可以直接修改椭球体的transform5节点以自定义高光形状, 也可以替换为新的几何输入

准备好后按照之前的教程将模型导出到UE, 然后如下图调整头发材质:

使用Ctrl + L调整灯光方向, 你就能看到形状和Houdini中类似的动态高光.

接下来可以通过Mask控制高光细节形状.

绘制Specular Mask精确控制高光形状

类似于绘制Shadow Mask Map, Highlight Mask的示例源文件位于MooaToon\MooaToon-Project\Art\Models\NewTextures\HairHighlightMaskMap.spp:

背景色为0, 想要出现高光的区域绘制1.

绘制完成后将贴图导出到UE, 取消勾选sRGB. 然后设置为Specular Color Map:

不想要的高光已被擦除.

接下来你可以选择直接添加Noise到Specular Ramp Offset:

或者将Specular Color Map复制一份并将亮度降低一半 (最大值从1降低到0.5), 然后设置为Specular Ramp Offset Map:

可见高光的锐角已经变成圆角.

使用Specular Color Ramp控制高光颜色过渡

类似于Diffuse Color Ramp, 也可以使用Specular Color Ramp来控制高光颜色过渡.

Specular Color Ramp RGB通道的值为Specular Color, 横轴是PBR Specular的相对亮度:

• 0为最小亮度 (对应距离Specular中心最远处)
• 0.5为中间值 (对应PBR Specular根据经验二值化后的范围)
• 1为最大亮度 (对应Specular的中心)

直观表示如下:

	PBR Specular 金属度从左到右增加 粗糙度从上到下增加
Specular Color Ramp在0.5处二值化	Toon Specular 二值化高光范围与PBR近似
从0到1渐变	边缘柔和过渡的高光
带有多种颜色的渐变	边缘带颜色过渡的高光

- 绘制在贴图上

静态, 无光照, 但可控性最佳, 适合固定视角游戏或视频.

- 基于物理的头发渲染

这类方法的目标是尽可能渲染出接近现实的头发, 因此只适用于写实风格的作品:

- 材质捕捉 (MatCap)

请参考UTS.

MatCap Map Example

MatCap Map Off	MatCap Map On

这种方法仅支持单个主光源, 形状虽然可以通过MatCap Map自定义, 但高光形状依然受限于拓扑的影响, 在模型的面数较低或者结构不合理时经常出现难看的高光, 适合对高光形状要求不高的游戏作品.

- 贴图投射

请参考UTS.

Example Texture	Texture Projection On

该方法沿视线方向投射贴图到头发上, 适合无论哪个角度看都一样的天使环高光. 适用于特定风格的游戏.