Quali effetti devo tenere in considerazione per l'iride dell'occhio?

L'iride (l'anello colorato che circonda la pupilla dell'occhio) è coperta da uno strato d'acqua e sembra avere elementi opachi incorporati in elementi trasparenti e traslucidi. Quali effetti devo modellare affinché l'iride appaia realistica da vicino (l'iride occupa oltre il 20% dell'area dell'immagine)?

È necessaria la dispersione della superficie secondaria o la trasparenza è sufficiente? È necessario prendere in considerazione la luce dall'interno dell'occhio che è entrato attraverso la pupilla, oppure la parte posteriore dell'iride può essere considerata completamente opaca? Ci sono altri effetti che non ho considerato?

Sto cercando di produrre fermi immagine offline: l'approccio non deve funzionare in tempo reale.

Finora ho cercato di coprire l'occhio in un sottile film trasparente per simulare uno strato d'acqua e di trattare l'iride come una sezione di una palla trasparente con fili colorati trasparenti disposti in modo radiale, sfalsati mentre sono stratificati da davanti a dietro. Per evitare effetti indesiderati della luce che arriva fino in fondo, ho sostenuto l'iride con una sezione di sfera nera opaca. Questo sembra comunque dare un occhio che sembra un po 'artificiale (inorganico) e disconnesso.

Sto cercando di far funzionare questo con primitive geometriche come sfere, coni e cilindri, ma sono aperto a un approccio usando le maglie triangolari se ciò apre nuove possibilità.

Per un'iride realistica, hai bisogno di:

1. Geometria : le iridi sono molto diverse per le diverse persone e il loro aspetto cambia drasticamente a seconda che la pupilla sia dilatata (muscolo dello scheletro rilassato) o meno. Non andrai da nessuna parte solo con le primitive. L'intera struttura è come uno spesso tessuto elastico rugoso sospeso in acqua. Le rughe appaiono e scompaiono mentre si muovono. Utilizzare un software di scultura e un libro di testo di anatomia.

2. Materiale : l'iride non è quasi speculare poiché è sospesa nell'acqua (fondamentalmente) che ha un indice di rifrazione simile al tessuto. Non conosco i valori di rugosità poiché non ho mai visto un'iride secca. Con il modello speculare GGX , la rugosità 0.4 sembra a posto. Le iridi marroni sembrano essere più ruvide, quasi come sabbia finissima. Un modello di shading che utilizza la rugosità nel componente diffuso sarebbe carino.

3. Trame : mentre alcuni sono colorati, la stragrande maggioranza delle iridi nel mondo sono marroni. Non hai bisogno di troppe variazioni all'interno della trama, può essere abbastanza uniforme. Renderlo relativamente saturo e non cercare di accennare alla geometria all'interno della trama disegnando aree scure per ombre o occlusione. Avere una mappa normale. Se l'occhio è animato, è necessario fondersi tra almeno due mappe normali per la pupilla dilatata e non dilatata. Non penso che tu abbia bisogno di una mappa di rugosità, ma soprattutto per le iridi blu potrebbe essere d'aiuto.

4. Rifrazione e riflessione sulla cornea: la cornea (lo strato fluido che la ricopre) funge da lente. Ciò distorce l'immagine dell'iride vista dalla telecamera. Senza questo, non sembrerà reale, specialmente quando si guarda l'occhio da un lato. La cosa insolita dell'occhio è che, dal punto di vista grafico, l'oggetto è dentrol'obiettivo. Quindi non c'è alcuna equazione per lenti sottili che verrà in tuo soccorso. Devi rifrangere la luce una volta, all'interfaccia tra lo strato lacrimale e l'aria. Le altre interfacce (strato lacrimale all'esterno della cornea, strati e membrane all'interno della cornea, all'interno della cornea al fluido della camera) non sono rilevanti poiché gli indici di rifrazione sono tutti molto simili o le strutture sono estremamente sottili. L'unica altra struttura otticamente importante è l'obiettivo, che si trova dietro l'iride e può essere ignorato. La forma della cornea è fondamentale, poiché distorcerà tutto. Le persone con deformazioni della cornea come un cheratocono hanno occhi strani. Anche l'intera scena deve riflettere sulla cornea / liquido. Ci aspettiamo di vedere i riflessi delle fonti di luce sull'iride / pupilla.

5. Il limbus : guardando frontalmente l'occhio, c'è un anello grigiastro attorno all'iride. Questa è la parte in cui la cornea si fonde nella sclera (il "bianco" dell'occhio), passando da trasparente a non trasparente. Dietro l'animale, anatomicamente, si trova l'angolo iridocorneale, in cui l'iride incontra il resto dell'occhio. Questa zona è impossibile da vedere a causa della rifrazione di cui sopra, è letteralmente un luogo che non ha mai visto alcuna luce. La luce emessa da lì sperimenta una rifrazione interna totale all'interfaccia della cornea, non puoi guardarla dall'esterno. Pertanto, sembra molto strano quando è visibile la transizione dall'iride al resto dell'occhio. Sono necessarie sia la rifrazione che la graduale transizione dalla cornea alla sclera per ottenere questa transizione nel modo giusto.

6. Scattering sottosuperficie : potresti probabilmente scappare senza di essa sull'iride stessa poiché non ci sarà mai luce proveniente dalla parte posteriore, specialmente con un'iride marrone (più pesantemente pigmentata -> più attenuazione durante lo scattering). Per alcune direzioni leggere, farà comunque la differenza. E ne hai bisogno sulla pelle circostante e sulla sclera comunque. Ma non è l'effetto più importante.

7. Occlusione ambientale : è necessario un buon SSAO (o GI ) per far risaltare la struttura fine. Non c'è quasi nessun speculare, quindi hai bisogno di altri segnali visivi per la geometria. Scegli un metodo che utilizza le tue normali dalla normale mappa. HBAO funzionerà bene. Per il rendering offline, il GI verrà eseguito dal renderer preferito.

8. Illuminazione : l'uso di alcuni metodi basati sulla fisica è ovvio. Illuminazione basata su immagini, in particolare per il riflesso della cornea. Sotto determinati angoli, anche la rifrazione della luce sulla cornea può diventare rilevante (solo per le luci analitiche). Postelaborazione (fioritura), in particolare per il riflesso della cornea.

La luce retrodiffusa dalla retina, sebbene possa essere vista attraverso l'iride in condizioni di visione molto estreme durante alcuni esami medici, è completamente irrilevante per scopi normali. Fondamentalmente, dipingi la retina di nero. Se vuoi andare così lontano, puoi aggiungere un po 'di rosso arancio al colore della retina ogni volta che una luce forte proviene da una direzione molto simile alla fotocamera e la pupilla è dilatata (come un flash da una fotocamera). Ma non sarà ancora abbastanza forte da brillare attraverso l'iride, di gran lunga. Il nero è un'approssimazione ok.

Quell'elenco sembra grande, ma hai chiesto il fotorealismo;) Sarà comunque bello se fai solo la metà facile e finti il ​​resto.

(Fonte: faccio programmazione grafica per simulazioni mediche con particolare attenzione all'occhio umano)

Materiale:

• Modellazione e rendering anatomicamente accurati dell'occhio umano (2007)
• Capture of Eyes di alta qualità (Disney Research, Siggraph Asia 2014)