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unity3d Hair real time rendering 真实头发实时渲染
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先放上效果
惊现塞拉酱
算法是Weta Digital根据siggraph的论文加以改进，改进之前使用的是Kajiya and Kay’s 模型，它能量不守恒，也就是说不是基于物理的，不准确 电镜下真实头发丝纤维的照片，我们发现上面有很多重叠的角质层叫做毛小皮也叫毛鳞片，他们相对根部的倾斜角度大约为3°，近&#;模型如下图 头发纤维的模型R为反射（reflection），T为穿透（transmission），也就是折射这里假设光有三种传播方式R， TT， TRTR是直接反射，TT是经过两次折射TRT是穿透（折射）进头发内部，在头发内部进行反射，在穿透（折射）出，详细如图 人头发纤维主要由两部分组成：表皮与皮质。表皮作为外鞘保护内部皮质层，在光散射方面表皮很重要，因为他是折射的边缘，头发核心部有颜色的东西叫做髓质，在皮质与髓质中的色素决定了头发的颜色，我们研究头发的光学属性有两种要素：1.折射参数η（大约为1.）2.横截面的吸收率σa 几何图如上图，头发方向从根部到尖部，我们假定u是头发的tan&#;，向量v和w是一个右手标准正交基，光线入射方向为ωi，散射出的光的方向为ωr，角度分别为θi，θr（0°垂直于头发，u为°）。围绕着头发的方位角表示为φi和φr（v为0°w为&#;°），差角(θi-θr)/2表示为θd相关方位角为（φr-φi）/2表示为φd。φr-φi表示为φ。平均&#;θh = (θi&#;θr)/2为半角。头发的吸光性主要取决于真黑色素（eumelanin）和伪黑色素（pheomelanin），他们的浓度我们分别定义为ρe和ρp，他们的吸收率分别为σa，e和σa，p，光谱吸收率为μa = ρeσa，e &#; ρpσa，p。光线离开头发前变化（折射，反射）次数为p。p ∈ {R = 0, TT = 1, TRT = 2, TRRT = 3, ...}总反射函数S是所有的纵向散射（longitudinal scattering）函数Mp 和方位角散射函数Np之积的和 我们的最终目标就是把0-3的p所有的S相加，也就是R, TT, TRT , TRRT所有光线之和。纵向散射（longitudinal scattering）接下来是高斯Mp纵向散射（longitudinal scattering）函数的求法。在头发是完美圆弧的光滑表面的情况下θr = −θi，如图所示 在光滑的表面反射，形成一个单一的锥形（左图）。因为表面粗糙，Mp模拟了一个没有高光的表面，这种像锥形一样的散射会被缩放，更偏向于法平面（右图）。光散射范围更宽，能量也随之减少。因为表面粗糙而不能产生完美反射的高光，Marschner使用了半角的高斯函数来求MpG函数是一个以纵向倾角θ为参数的标准高斯函数，β是粗糙程度（在纵向的光滑锥形上的标准偏差角），αp是皮质层倾角的一个简单函数。但是求得的Mp能量不守恒，有如下原因1. g函数中的θ ∈ {−∞,∞}，但是θh ∈{−π/2,π/2}。使用θh代替θ会使反射能量增倍。2. 当θi = −θr时，从锥形高光偏光−θi到θr涉及到缩放锥形。在Marschner中只有大约1/cos ²θd3. 偏转光照角度移动了相当大的能量导致成角大于θ ∈{−π/2,π/2}（角过大，永远不会接收到，导致能量损失）我们使用一种能量守恒的Mp这种方法在球形重新分配反射角度，使用球形高斯卷积（spherical- Gaussian convolution）得到 G经过一系列的变形化简得到最终的Mp：
在这里v = β²是粗糙度的平方I0函数为第一类贝塞尔函数 得到的能量守恒的纵向散射曲线如下 锥形高光是不对称的，off-specular peak近&#;于二维BRDF所有粗糙度是能量守恒的 方位角散射（Azimuthal Scattering）接下来计算方位角散射（Azimuthal Scattering）NpMarschner利用在发丝是光滑圆情况下的Bravais特性，研究在发丝纤维内部的方位角散射。修正折射指数η’ 方位角改变方向Φ与在发丝中的偏移h ∈ {−1,1}和p&#;有关，反射模式为： γi = arcsin(h) ， γt = arcsin(h/η’ ) 由于h不可求，所以我们采用另一种可以模拟h的方法Marschner使用立方近&#;来模拟h，但是尚未验证其准确性，当p&#;较大或反射指数较低时（头发在水中）粗糙度方位角散射（Roughened Azimuthal Scattering）函数Np我们用高斯分布模拟一个变形法平面表面粗糙度的效果。在发丝纤维中的每一个偏移h 产生了一个方位角的连续的分布Dp(φ−Φ(p,h))，这个分布是由φ中的高斯和光滑头发中的离散方位角Φ(p,h)产生的。如下图所示： 粗糙离散角散射（TT）：在光滑发丝上的偏移h能产生确定的方位角Φ(p,h)，可以求出方位角的高斯分布Dp(φ−Φ(p,h))。全部的出射光线集成在一起：
A(p,h)是光线吸收和菲涅尔产生的衰减。我们使用一个新的标准高速分布函数Dp称之为Gaussian detector 到此我们所有公式全部完事，我们可以用for循环累加不同p&#;的S得到最终结果经过论文中的测量σa,e = {0.,0.,1.}σa,p ={0.,0.4,1.}得到结果相对真实。上图论文中的实现结果 博主目前能力不够不能在Unity中弄出这样的头发（感觉他这个头发像是曲面细分生成的），只能用个好一点的模型来凑数了：本文为部分翻译的加上博主自身的理解与实现，如有不正确的地方欢迎批评指正
参考：
1. An Energy-Conserving Hair Reflectance Model
2. Light Scattering from Human Hair Fibers
-----by wolf
unity中简单的角色移动控制 有关角色移动的方法有很多，最近用了一些，便将最近有用到的方法总结一下。1.transfrom.translate(transfrom.forword,space.word);//相对于世界坐标向前移动,移动
[置顶] Unity-->实现物体的移动 单例usingUnityEngine;usingSystem.Collections;publicclassIsRun{privatestaticreadonlyIsRuntf=newIsRun();privateIsRun(){}publicboolSirun=false;publicvoidisrun(){Sirun=!Sirun;}publicstaticIsRunft(){retu
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