¿Qué efectos debo tener en cuenta para el iris del ojo?

El iris (el anillo colorido que rodea la pupila del ojo) está cubierto por una capa de agua y parece tener elementos opacos incrustados en elementos transparentes y translúcidos. ¿Qué efectos necesito modelar para que el iris parezca realista de cerca (el iris ocupa más del 20% del área de la imagen)?

¿Es necesaria la dispersión por debajo de la superficie o es suficiente la transparencia? ¿Es necesario tener en cuenta la luz del interior del ojo que ingresó a través de la pupila, o puede considerarse que la parte posterior del iris es completamente opaca? ¿Hay otros efectos que no haya considerado?

Estoy buscando producir imágenes fijas sin conexión: el enfoque no necesita funcionar en tiempo real.

Hasta ahora he intentado cubrir el ojo con una película delgada y transparente para simular una capa de agua, y tratar el iris como una sección de una bola transparente con hilos transparentes de colores dispuestos radialmente, compensados ​​a medida que se colocan en capas de adelante hacia atrás. Para evitar efectos no deseados de la luz que atraviesa completamente, he respaldado el iris con una sección de esfera negra mate. Sin embargo, esto todavía parece dar un ojo que parece algo artificial (inorgánico) y desconectado.

Estoy tratando de hacer que esto funcione con primitivas geométricas como esferas, conos y cilindros, pero estoy abierto a un enfoque utilizando mallas triangulares si eso abre nuevas posibilidades.

Para un Iris realista, necesitas:

1. Geometría : Irides es muy diferente para diferentes personas y su apariencia cambia drásticamente dependiendo de si la pupila está dilatada (músculo esfínter relajado) o no. No llegarás a ninguna parte solo con primitivas. Toda la estructura es como una gruesa tela elástica y arrugada suspendida en agua. Las arrugas aparecen y desaparecen a medida que se mueve. Use un software de escultura y un libro de texto de anatomía.

2. Material : casi no hay especular en el iris ya que está suspendido en (básicamente) agua que tiene un índice de refracción similar al tejido. No conozco los valores de rugosidad ya que nunca he visto un Iris seco. Con el modelo especular GGX , la rugosidad 0.4 se ve bien. Las irides marrones parecen ser más rugosas, casi como arena muy fina. Un modelo de sombreado que use rugosidad en el componente difuso sería bueno.

3. Texturas : mientras que algunas son coloridas, la gran mayoría de las irides en el mundo son marrones. No necesita demasiada variación dentro de la textura, puede ser bastante uniforme. Hágalo relativamente saturado y no intente insinuar la geometría dentro de la textura dibujando áreas oscuras para sombras u oclusión. Tener un mapa normal. Si el ojo está animado, debe combinar al menos dos mapas normales para la pupila dilatada y no dilatada. No creo que necesite un mapa de rugosidad, pero especialmente para los irides azules podría ayudar.

4. Refracción y reflexión en la córnea: la córnea (la capa de líquido que la recubre) actúa como una lente. Esto distorsiona la imagen del iris como la ve la cámara. Sin esto, no se verá real, especialmente cuando se mira el ojo desde un lado. Lo inusual del ojo es que, desde un punto de vista gráfico, el objeto está dentroLa lente. Por lo tanto, no hay ecuación de lente delgada que vaya a rescatarlo. Tienes que refractar la luz una vez, en la interfaz entre la capa lagrimal y el aire. Las otras interfaces (capa lagrimal al exterior de la córnea, capas y membranas dentro de la córnea, dentro de la córnea al líquido de la cámara) no son relevantes ya que los índices de refracción son muy similares o las estructuras son extremadamente delgadas. La única otra estructura ópticamente importante es la lente, que está detrás del iris y puede ignorarse. La forma de la córnea es crítica, ya que distorsionará todo. Las personas con deformaciones de la córnea, como un queratocono, tienen ojos de aspecto extraño. Además, toda la escena debe reflejarse en la córnea / líquido. Esperamos ver reflejos de fuentes de luz sobre el iris / pupila.

5. El limbo : mirando frontalmente a los ojos, hay un anillo grisáceo alrededor del iris. Esta es la parte donde la córnea se fusiona con la esclerótica (el "blanco" del ojo), pasando de transparente a no transparente. Detrás del limbo, anatómicamente, se encuentra el ángulo iridocorneal, donde el iris se encuentra con el resto del ojo. Esta área es imposible de ver debido a la refracción mencionada anteriormente, es literalmente un lugar que nunca ha visto ninguna luz. La luz emitida desde allí experimenta una refracción interna total en la interfaz de la córnea, no se puede mirar desde el exterior. Por lo tanto, se ve muy muy raro cuando la transición del iris al resto del ojo es visible. Necesita tanto la refracción como la transición gradual de la córnea a la esclera para lograr esta transición correcta.

6. Dispersión subsuperficial : es posible que se escape sin ella en el iris, ya que nunca habrá luz proveniente de la parte posterior, especialmente con un iris marrón (más pigmentado -> más atenuación durante la dispersión). Sin embargo, para algunas direcciones claras, hará una diferencia. Y de todos modos lo necesitas en la piel y la esclera circundantes. Pero no es el efecto más importante.

7. Oclusión ambiental : necesita un buen SSAO (o GI ) para que la estructura fina se destaque. Casi no hay especular, por lo que necesita otras señales visuales para la geometría. Elija un método que use sus normales del mapa normal. HBAO funcionará bien. Para el renderizado sin conexión, el renderizador de su elección hará la IG.

8. Iluminación : el uso de algún método basado físicamente es evidente. Iluminación basada en imágenes, especialmente para el reflejo de la córnea. Bajo ciertos ángulos, la refracción de la luz en la córnea también puede volverse relevante (solo para luces analíticas). Postprocesamiento (floración), especialmente para el reflejo de la córnea.

La luz dispersada por la retina, aunque puede verse a través del iris en condiciones de visión muy extremas durante algunos exámenes médicos, es completamente irrelevante para fines normales. Básicamente, pinta la retina de negro. Si desea llegar tan lejos, puede agregar un poco de rojo anaranjado al color de la retina siempre que una luz intensa provenga de una dirección muy similar a la cámara y la pupila se dilate (como un flash de una cámara). Pero aún no será lo suficientemente fuerte como para brillar a través del iris, de lejos. El negro es una buena aproximación.

Esa lista parece grande, pero pediste fotorrealismo;) Todavía se verá bien si solo haces la mitad fácil y finges el resto.

(Fuente: hago programación gráfica para simulaciones médicas con un enfoque en el ojo humano)

Material:

• Modelado y representación anatómicamente precisos del ojo humano (2007)
• Captura de ojos de alta calidad (Disney Research, Siggraph Asia 2014)