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Imagen 1a: Perro de mármol con SSS. Observe más detenidamente las orejas y las patas.
Imagen 1b: Perro de mármol sin SSS.

Muchas pieles orgánicas y algunas inorgánicas no son totalmente opacas en su superficie, con lo que la luz que incide sobre ellas no rebota en su totalidad. En lugar de esto, una cierta cantidad de luz penetra en la superficie de la piel, y se dispersa por el interior adquiriendo diversas tonalidades de color, para posteriormente emerger de nuevo a la superficie donde se mezclará con la luz que había sido reflejada inicialmente. La piel humana/animal, la piel de las uvas, de los tomates, de las frutas, de la cera, las gelatinosas como la miel, etc tienen cierto grado de "Subsurface Scattering" (SSS) y, por lo tanto, nunca se podrán simular perfectamente sin utilizar esta propiedad.

El SSS se puede encontrar en el Panel de Materiales (F5), y está limitado unicamente a los shaders difusos, ya que no afecta a los shaders especulares.

Como funciona

Imagen 2: Primer pase de SSS.

Realmente, calcular el camino que recorre la luz por debajo de la superficie de un objeto es una tarea prácticamente imposible. Pero se ha demostrado que no es totalmente necesario hacer esto ya que se pueden utilizar otros métodos diferentes para calcularlo.

Blender calcula el SSS en dos pasos:

  • En el primer paso se calcula el brillo de la superficie, tanto de la parte frontal como de la parte posterior del objeto. Esto es exactamente igual a como se hace en un renderizado común. Luego, se toma en cuenta la Oclusión ambiental, la radiosidad, el Shader difuso, el color de la luz, etc. (Imagen 2).
  • En el segundo paso la imagen finalmente se renderiza, pero ahora el shader de SSS substituye al shader difuso. A su vez, en lugar de las lámparas se utiliza el mapa de luz (lightmap) calculado en el primer pase. Debido a esto el brillo de cualquier punto de la superficie se calcula como el promedio del brillo de los puntos de alrededor. Dependiendo de las configuraciones de los parametros se puede tomar en cuenta la superficie del agujero, lo cual es ya un poco más complicado de calcular pero, al fin y al cabo, las matemáticas que hay detrás de esto no nos deberían preocupar mucho.

En lugar de eso, veamos qué hace el SSS a un punto de luz.

Imagen 3a: Sin SSS.
Imagen 3b: Usando un pequeño radio de SSS.
Imagen 3c: Usando un gran radio de SSS.
Imagen 3d: SSS con un radio verde muy grande.

Si activas el SSS la luz se distribuye sobre una porción más grande del área. El tamaño de esta porción de área depende de los valores del radio. En vez de distribuir todos los colores en la misma proporción, puedes elegir diversos valores del radio para cada uno de los Colores-RGB.

Si utilizas un valor muy grande del radio para un color, su luz se distribuye uniformemente sobre el objeto entero.


Activando el SubSurface Scattering

Imagen 4: El Panel SSS. El SSS se encuentra activado.
  • Puedes activar el SSS pulsando el botón Subsurface Scattering. Cuando lo haya hecho podrá observar como cambia la previsualización en el panel de render.
  • Hay definidas varias preconfiguraciones listas para ser usadas, las cuales se pueden seleccionar pinchando a la derecha del botón Custom. Si no le convence ninguna de ellas, puede definir una configuración a su gusto. Cuando seleccione una preconfiguración, los valores Radius, el color y el IOR se le configurarán automaticamente. Las opciones restantes no se configurarán (puesto que mayormente dependen del tamaño de su objeto).

El SubSurface Scattering no necesita raytracing para funcionar. Pero como depende de la luz incidente y de las sombras, puedes necesitar un calculo de sombras adecuado (lo que sí puede necesitar raytracing).

Opciones

Los deslizadores numéricos controlan cómo se dispersa la luz:

Scale
La escala de tu objeto, en unidades Blender (BU), sobre el cual quiere que el efecto de difusión tenga lugar. Para el parametro scale 1.0 significa 1 unidad Blender que equivale a 1 milímetro, un valor de 0.001 de scale significa 1 unidad Blender equivalente a 1 metro.
Radius R, G, y B
El radio de luz difuminado. Como la luz viaja a través del objeto y emerge a la superficie en otro punto diferente al de entrada, se crea un camino. Los deslizadores le permiten ajustar la longitud media de ese camino. Cuanto más longitud tenga, más se distribuirá el color.
IOR
El valor IOR determina la duración de la luz incidente. Valores altos significan que la luz se apaga más rapido. El efecto es bastante sutil y cambia la función de distribución solo un poco. Un valor entre 1.3 y 1.5 será el adecuado para la gran mayoría de materiales.
Error
Este parámetro controla precisamente cómo el algoritmo muestrea los puntos de alrededor. Dejandolé a 0.05 debería proporcionar imagenes sin artefactos. Se puede configurar a un valor más alto para un renderizado más rápido pero, potencialmente, con errores. Configurándolo a 1.0 es una buena forma de obtener una previsualización rápida de cómo quedaría, pero con errores.

La muestra de color y el control de la mezcla de colores de sombreado de la SSS.

La muestra de color
Tiene dos efectos:
  1. Si piensas en el SSS como en una extraña clase de lámpara, la muestra tendría que ser del color de la luz.
  2. También afecta a la dispersión - el color más oscuro es el color que más luz dispersará.
Así que si lo configuras a un color verde, las zonas iluminadas del objeto aparecerán en verde, ya que el verde se dispersará sólo un poco. Las zonas más oscuras, por lo tanto, aparecerán en rojo y azul. Puede compensar la diferencia de dispersión estableciendo un radio más grande para el color.
Col
Este parámetro controla qué cantidad de la opción R, G, B modula el color difuso y las texturas. Dese cuenta que incluso con esta opción configurada a 0.0, la opcion R, G, B aún tiene infuencia en el comportamiento de la dispersión.
Tex
En qué cantidad la superficie de la textura es difuminada con el sombreado.
Front
Factor que incrementa o decrementa la dispersión frontal. Cuando la luz entra a través de la parte frontal del objeto, este parámetro nos indica qué cantidad es absorbida o añadida (Normalmente 1.0 ó 100%).
Back
Factor que incrementa o decrementa la dispersión trasera. Cuando la luz golpea en la parte de atrás de un objeto puede transmitirse a través de él y salir por la parte frontal. Esto suele ocurrir principalmente en los objetos finos, como las manos o las orejas.

Desarrollando su propio material SSS

Siga los siguientes pasos para crear su propio material SSS:

  • Configure el color del SSS utilizando un valor de su elección, aunque normalmente se tiende a utilizar el color que sea predominante en el objeto. Si quiere utilizar diferentes radios para los colores, procure que no sean muy oscuros.
  • Configure el factor escala. Si quiere ver mucha translucencia puede necesitar usar pequeños objetos o grandes valores de escala.
  • Configure los valores de los radios.
  • Ajuste el brillo con los valores Front y Back.

Ejemplo: Uvas

Imagen 5: Parametros del SSS para las Uvas de la Imagen 6.
Imagen 6a: Con SSS
Imagen 6b: Diferencia entre las imagenes 6a y 6c, resaltando fuertemente el brillo y el contraste.
Imagen 6c: Sin SSS

La piel de la uva es una rampa de color púrpura, y además se puede observar que las uvas tienen un resplandor especular bastante rojo. La escena se ha iluminado con una luz tipo Sun brillante desde la parte de arriba y detrás, y una luz tipo soft Area como foco principal. Además, se ha utilizado una textura tipo cloud para crear las variaciones superficiales.

En el ejemplo en de la Imagen 6a, se activado el SSS para dar un color verde similar al que hay en el interior de una uva. Se ha utilizado un valor de Radius rojo bastante elevado y un valor de Radius verde mas grande que el de Radius azul. Se puede observar los efectos que tienen esa configuración de parametros en la Imagen 6b. Aunque el color SSS es verde, el color verde solo se incrementa en las partes muy brillantes de las uvas. Los colores verde y el azul están practicamente dispersos en la misma medida (un radio mas grande para el verde compensa el color SSS verde). Como el color rojo está muy disperso, este no se encuentra en las partes iluminadas frontalmente. La luz roja está dispersa sobre toda la superficie de cada uva, así que se emite la misma cantidad de luz desde un area más grande, y parcialmente desde la parte de atrás de las uvas.

En los lugares donde vemos la parte de atrás (es decir, donde no están iluminadas directamente) se puede ver el color rojizo de las uvas. Esto tiene dos razones:

  1. El color rojo está difuminado en mayor medida que el verde y el azul, por lo que la parte de atrás de las uvas emitira una luz más rojiza.
  2. El parametro Back se ha incrementado bastante.

El parámetro Front se ha incrementado ligeramente para compensar la pérdida de brillo debido a la difusión.

Descargue el fichero .blend

Ejemplo: Piel

Manual-Material-SSS-Skin.jpg

La piel es el Santo Grial de los materiales, debido a su variedad, a sus imperfecciones y a su gran complejidad. Un buen renderizado de una piel tiene que consistir en una combinación de procedurales, imagenes mapeadas en UV para el color, las normales, la especularidad, el ambient, etc. Este ejemplo utiliza el SSS como punto de partida.

El modelo es un humano de 1.75 BU de altura (cada BU=1m en el mundo real). Como queriamos hacer un humano de raza caucásica, comenzamos con un material base con muy poca dureza y especularidad. Para el SSS, comenzamos con la configuración por defecto "Skin 1". La cabeza tiene 0.25 BU de diametro, por lo que pondremos una Escala de 0.15 en el SSS, ya que no queremos que la luz atraviese la cabeza puesto que se supone que hay un craneo ¡¡¡ahí dentro!!!. Jugar con la iluminación es una parte importante para conseguir una piel que parezca real. Para este ejemplo hemos usado una configuración con 3 luces:

  • Foco principal: Es una luz de tipo Spot situada a 5 BU del modelo. Energy 2.0, Falloff 5.0, color (0.98,0.98,1.0)
  • Luces de relleno: Son 2 luces tipo Hemi situadas a 5 BU hacia un lado y a 1 BU en frente del modelo. Energy 0.5, Falloff 10, color blanco