基于皮肤预积分SSS的面部卡通渲染尝试

基于皮肤预积分SSS的面部卡通渲染尝试

之前我在资源商店上发了一个免费资源，内容是一个中国角色模型，其中还包含了头发，皮肤，眼球渲染的shader。现在，我想尝试做做卡通风格，而对于本例中面部卡通渲染，我打算在SSS的基础上尝试弄弄。

资源地址：https://assetstore.unity.com/packages/3d/characters/humanoids/sci-fi/chinese-cyborg-warrior-free-287098

在渲染面部次表面散射效果的时候，一个通用的做法是采样一张LUT图，这也是常用的预积分次表面散射（pre-integrated subsurface scattering）。

float3 SkinBRDF(lightDatas lightDat, surfaceDatas surfDat, half3 L, half3 lightCol, float shadow, float curvature)
{
    float a2 = Common.Pow4(surfDat.roughness);

    half3 H = normalize(lightDat.V + L);
    half NdotH = saturate(dot(lightDat.N, H));
    half NdotV = saturate(abs(dot(lightDat.N, lightDat.V)) + 1e-5);
    half NdotL = saturate(dot(lightDat.N, L));
    half VdotH = saturate(dot(lightDat.V, H));//LoH
    half LdotH = saturate(dot(H, L));
    float3 radiance = NdotL * lightCol  *shadow; 

    half wrapNoL = 0.2 + NdotL * 0.8;

    float3 sss = SAMPLE_TEXTURE2D(_SSSLUT, sampler_SSSLUT, float2(wrapNoL, curvature));

    float3 diffuseTerm = surfDat.albedo * OneMinusReflectivityMetallicCustom(surfDat.metallic) * sss;
    #if defined(_DIFFUSE_OFF)
        diffuseTerm = half3(0, 0, 0);
    #endif

        float3 specularTerm = DirectBRDF_Specular(surfDat.roughness, NdotH, LdotH) * lerp(kDieletricSpec.rgb, surfDat.albedo, surfDat.metallic);// * surfDat.metallic;
        
    #if defined(_SPECULAR_OFF)
        specularTerm = half3(0, 0, 0);
    #endif

    return  diffuseTerm * lightCol * shadow + specularTerm * radiance;
}

上面的代码是预积分次表面散射的BRDF函数部分。我们把标准PBR渲染中的diffuseTerm项里的NdotL换成我们的采样LUT得到的颜色。其中的curvature曲率来自

float curvature = SAMPLE_TEXTURE2D(_CurvatureMap, sampler_CurvatureMap, i.uv);
curvature = pow(curvature, _CurvaturePow);

采样一张曲率图得到。当然，如果你手中的模型没有曲率图，也可以使用fwidth函数来计算。

本例中，高光的渲染使用unity中lit.shader中使用的DirectBRDF_Specular函数。

half DirectBRDF_Specular(float roughness, float NdotH, float L