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2013/03/31

材質の色調変化法 - 実験レポート

demo0609
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demo0403 Daz Studio 4.5 レンダー
肌の拡散色画像マップ: なし(眉毛とアイラインを除く)
照明: IBL(薄青系) & 円盤型UberAreaLight (白色) 1灯

フィギュア: A4 and H4 for Genesis (DAZ)
目のテクスチュア&肌のバンプマップ: Aiko4 Anime (DAZ)
髪: Koz Messy Hair (kozaburoさん)
水着: V4 Basicwear - Bikini (DS3.1添付)

ブログ更新の間が空きすぎたので、今年に入って試し始めた"あること"の中間報告です。
(Daz Studio用汎用材質として提供準備中)

はじめに

上の画像からおわかりのように、目的は(主として)"人肌感"を表現することにあります。
ツールとしては D|S のシェイダーミキサーで(人肌部の)材質を定義。
シェイダーミキサーの SSS - Skin B とべルベットは基本効果として使用。
しかしこの有名な実測値(*) の SSS 効果だけでは、肌の一部が
"ほんのりと淡くオレンジ掛かった色"になる程度。
強い赤みが出ません。
---
*) Figure 5 (b) in Jensen et al., "A Practical Model for Subsurface Light Transport"

Daz第四世代フィギュアの肌材質表現

話はかわりますが Daz第四世代フィギュア(V4, A4, etc)の肌表現では、
周囲光(ambient)として RGB(20, 0, 0) などの値を加えることによって
 「暗いところでは赤みが強く、明るいところでは赤みが弱い」
という人肌が持つ特性の1面を表現していました。
(ただし暗い部分で副作用が出るため、照明の汎用性には欠ける)
ところが第五世代では UberSurface - SSS 機能の導入により、
この周囲光を使った疑似的赤み変化は廃止。
結果は御存じのように、より自然になった部分もかなり大きいのですが、
全体的な印象が何か"とても寂しく"なってしまったように感じます。

より一般的な色調変化の表現手法

そこで、この

 「暗いところでは赤みが強く、明るいところでは赤みが弱い」

を、より直接的に、D|Sシェイダーミキサーによる材質定義を用いて

 「面上の各点が受ける光量によって拡散色の色調が変化する」

という仕組みで表現してみたら? と思い立って試してみました。

また拡散色画像マップ無しでは、別の"寂しい"側面が目立ってしまうため、
色調変化にランダム・スポット・パターンと静脈風フラクタル・パターンを
ごく軽く加えてみたのが上の画像です。

つまり"白無地の肌"に、以下の6種の効果が加わった結果になっています。

1) 実測 SSS 効果 … 表面下での光の立体的散乱
2) ベルベット効果 … 表皮&短い体毛感
3) 光沢 … 表皮の鏡面反射
(以上3効果による人物例は「SSSスキン」記事最後の画像を参照)
(以下がこの実験での付加部分)

4) 光量による色調変化 … 赤み変化(毛細血管等による原理不明部)
5) 色調変化のランダム・スポット・パターン … その材質ムラ
6) 静脈風フラクタル・パターン … 付加的な人肌の構成要素

色調変化と絵画的な表現

試してみてわかったことですが、この"明暗変化"と"色調変化"との関係は
どうやら”絵”の基本表現法とも深く関わっているようです。
そこで、アニメ調フィギュアが"3Dで気色悪くなってしまう部分"の解決に
この方式が使えないものかと、さらに別の機構化の実験を行っているところです。

demo_sera06

左画像: "肌"部分は光量による色調変化を持つ。
 主ライトによる明暗変化が大きいため、
 肌の淡い色調とその変化が弱くなってしまう。

右画像: 肌部分の明暗変化エネルギー中の8割
(強めの例)を色調変化で置き換えたもの。

 肌の明暗変化だけが8割も減少しているのに
 それが色調変化に置き換わって表現されて
 いるため、他の部分との違和感はさほど大きく
 感じない。
 またアニメキャラクターの3D像としてより自然。

フィギュア: Sera v3 (futepenさん)

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