【图形学】Realtime Skin Shading综述

又是天气晴朗的一天，开开心心来到工位，接收美术给的模型和贴图，打开引擎，新建场景，添加材质，嘴角疯狂上扬，然后——

这个角色，皮肤蜡黄，没有血色，像塑料一样！

看不出来问题在哪的话，可以看看这张图，对比一下会发现好的皮肤的红润感主要体现在明暗交界处，会发红：

1. BSDF

为什么皮肤会发红？我们的Standard PBR Shader为什么不能处理这种情况呢？这是因为，我们使用的默认pbr shader模拟的是“硬表面”这种介质，而光进入不同介质时的行为是不一样的，可以分为以下三类。

你可能听说过中间的BRDF，它描述了光打在物体表面某一点，又从该点重新出射的情况；左边的BSSRDF则是光的出射点不同于入射点；而BTDF则是光从另一面出射了。真实情况下，这三种现象都会发生，它们统称为BSDF。我们人为地将它们划分为这三类，方便列公式，并且在有的时候舍弃掉其中的某些部分，用来加速计算。比如unity中的standard pbr shader只能表达BRDF，这对一般的硬表面是够用的，而到了大理石、牛奶、皮肤、树叶这种材质时，BSSRDF和BTDF的视觉效果变得很明显，我们不能再忽视掉它。

2. 皮肤的BSDF

那么皮肤会涉及哪些BSDF呢？我们来看看学者的研究结果：

学界认为皮肤由表面的油脂层和下面的另外两层构成。皮肤有这样的结构，它的BSSRDF和BTDF是不可忽视的。

我们插播一段话解释一下漫反射和高光反射，不需要可以跳过。在图形学中我们经常将光照结果分为漫反射(diffuse)和高光反射(specular)两类，两者的和是最终的颜色。高光反射就是我们日常所说的高光点，它的本质是说高光反射值和视线（或光线）方向有直接关系，光或者你转了方向，高光点的位置也会发生改变。相对的，漫反射则表示不随视线（或光线）方向变化而明显变化的光照。

 继续刚才的话题，这个皮肤模型的高光项和漫反射项可以怎么写呢？