Які ефекти потрібно враховувати для райдужної оболонки ока?

Райдужка (барвисте кільце, що оточує зіницю ока) покрита шаром води і, схоже, має непрозорі елементи, вбудовані в прозорі та напівпрозорі елементи. Які ефекти мені потрібно моделювати для того, щоб райдужна оболонка виглядала реалістично крупним планом (райдужна оболонка займає більше 20% площі зображення)?

Чи потрібне розсіювання підповерхневого покриття чи достатня прозорість? Чи потрібно враховувати світло всередині ока, що потрапило через зіницю, чи можна вважати задню частину райдужної оболонки повністю непрозорою? Чи є інші ефекти, які я не враховував?

Я хочу створити нерухомі зображення в режимі офлайн - підхід не потребує роботи в режимі реального часу.

Поки я намагався прикрити око тонкою прозорою плівкою для імітації водяного шару, а райдужна оболонка розглядала як ділянку прозорого кулі з кольоровими прозорими радіально розташованими пасмами, зміщені, оскільки вони шаруються спереду назад. Щоб запобігти небажаним ефектам від світла, який проникає наскрізь, я підкріпив райдужну оболонку матовою секцією з чорної кулі. Це все ще дає око, яке виглядає дещо штучним (неорганічним) та відключеним, хоча.

Я намагаюся зробити цю роботу з геометричними примітивами, такими як сфери, конуси та циліндри, але я відкритий до підходу, використовуючи трикутні сітки, якщо це відкриє нові можливості.

Для реалістичного Іриса вам потрібно:

1. Геометрія : Іриди сильно відрізняються для різних людей, і їх зовнішній вигляд різко змінюється залежно від того, чи розширюється зіниця (розслаблений м’яз сфінктера) чи ні. Ви нікуди не потрапите лише з примітивами. Вся будова схожа на товсту еластичну зморшкувату тканину, підвішену у воді. Зморшки з’являються і зникають у міру руху. Використовуйте програмне забезпечення для ліплення та підручник з анатомії.

2. Матеріал : На райдужній оболонці майже немає окуляра, оскільки він суспендований у (в основному) воді, що має аналогічний показник заломлення, як і тканина. Я не знаю значень шорсткості, оскільки я ніколи не бачив сухої райдужної оболонки. З оглядовою моделлю GGX шорсткість 0,4 виглядає нормально. Коричневі райдужки здаються більш грубими, майже як дуже дрібний пісок. Модель затінення, яка використовує шорсткість у дифузному компоненті, була б непоганою.

3. Текстури : хоча деякі кольорові, переважна більшість райдужних куточків у світі коричневого кольору. Вам не потрібно занадто багато варіацій всередині текстури, вона може бути досить рівномірною. Зробіть це відносно насиченим і не намагайтеся натякати геометрію всередині текстури, малюючи темні ділянки для тіней або оклюзії. Майте нормальну карту. Якщо око оживляє, вам потрібно змішати щонайменше дві нормальні карти для розширеного і нерозвиненого зіниці. Я не думаю, що вам потрібна карта шорсткості, але особливо це стосується блакитних райдужок.

4. Заломлення та відображення на рогівці: Рогівка (шар рідини, що покриває її) виконує роль кришталика. Це спотворює зображення райдужної оболонки, як видно камерою. Без цього вона не буде виглядати реально, особливо коли дивитися в очі збоку. Незвичайне в око полягає в тому, що, з графічної точки зору, об’єкт знаходиться всерединілінза. Отже, жодне тонке рівняння лінзи не допоможе вам допомогти. Вам доведеться заломлювати світло один раз на межі між сльозовим шаром та повітрям. Інші інтерфейси (розривний шар зовні рогівки, шари та мембрани всередині рогівки, всередині рогівки до камерної рідини) не мають відношення, оскільки показники заломлення дуже схожі або структури надзвичайно тонкі. Єдина інша оптично важлива структура - кришталик, який знаходиться за райдужною оболонкою і його можна ігнорувати. Форма рогівки є критичною, оскільки вона буде спотворювати все. Люди з деформаціями рогівки, такі як кератоконус, мають дивні очі. Також вся сцена повинна відображатись на рогівці / рідині. Ми очікуємо побачити відбиття джерел світла над райдужною оболонкою / зіницею.

5. Лімба : Дивлячись фронтально на око, є сірувато кільце навколо райдужної оболонки. Це та частина, де рогівка зливається в склеру («білу» очей), переходячи від прозорої до непрозорої. Позаду кінцівок анатомічно знаходиться іридокорнеальний кут, де райдужна оболонка зустрічається з рештою очей. Цю область неможливо побачити через згадане вище заломлення, це буквально місце, яке ніколи не бачило світла. Світло, що випромінюється звідти, відчуває повне внутрішнє заломлення на межі рогівки, ви не можете дивитися на це ззовні. Таким чином, це виглядає дуже дивно, коли видно перехід від райдужної оболонки до решти очей. Вам потрібен і рефракція, і поступовий перехід від рогівки до склери, щоб цей перехід був правильним.

6. Розсіювання під поверхнею : можливо, вийдете без нього на самій райдужній оболонці, оскільки ніколи не буде світла, що надходить зі спини, особливо з коричневою райдужною оболонкою (сильніше пігментований -> більше ослаблення під час розсіювання). У деяких світлових напрямках це змінить. І вам це потрібно на навколишній шкірі та склері в будь-якому випадку. Але це не найважливіший ефект.

7. Оклюзія навколишнього середовища : Вам потрібно добре SSAO (або GI ), щоб виділити тонку структуру. Окулярів майже немає, тому потрібні інші візуальні підказки для геометрії. Виберіть метод, який використовує ваші норми, зі звичайної карти. HBAO буде працювати добре. Для візуалізації в режимі офлайн, GI буде виконаний вашим рендеріром.

8. Освітлення : Використання фізично заснованого методу само собою зрозуміло. Освітлення на основі зображення, особливо для відображення рогівки. Під певними кутами також може стати актуальним заломлення світла на рогівці (лише для аналітичних вогнів). Пост-обробка (цвітіння), особливо для рефлексу рогівки.

Світло, розсіяне від сітківки, хоча його можна побачити в райдужній оболонці в дуже екстремальних умовах перегляду під час деяких медичних оглядів, для нормальних цілей абсолютно не має значення. В основному пофарбуйте сітківку в чорний колір. Якщо ви хочете піти так далеко, ви можете додати трохи оранжево-червоного кольору сітківки кожного разу, коли сильне світло надходить із напрямку, дуже схожого на камеру, і зіниця розширена (як спалах від камери). Але вона все ще не буде достатньо сильною, щоб далеко просвічувати крізь райдужку. Чорний колір - це нормальне наближення.

Цей список виглядає великим, але ви попросили фотореалізму;) Він все одно буде добре виглядати, якщо ви будете робити лише легку половину і підробляти решту.

(Джерело: Я займаюся графічним програмуванням для медичних симуляцій з акцентом на людське око)

Матеріал:

• Анатомічно точне моделювання та візуалізація ока людини (2007)
• Високоякісне захоплення очей (Діснеївські дослідження, Siggraph Asia 2014)