Shader - Skin & SSS

Demo

需要渲染出的特性：

金属工作流的高光参数只有光滑度，只能控制高光区域的聚集度。高光工作流的高光参数除了有光滑度，还有镜面反射率可以控制高光的反射量。渲染皮肤的方式适合使用高光工作流，可以更方便的控制高光的表现。

毛孔需要有高精度的贴图来表现高频的反射凹凸变化。在限制了贴图尺寸的情况下，并且脸部通常会和身体放到一个贴图UV区域，脸部只占了其中的小部分区域。这些情况都会导致脸部的整体渲染精度不高，表达不出高频的毛孔凹凸的细节效果。

其中解决的一个思路是利用细节纹理的优势：Detail Map + Mask Map

细节纹理可以提供高频毛孔的镜面反射率，渲染出不规则凹凸的镜面反射高光效果。

上面从左往右的贴图分别是：Albedo Map，Smoothness Map，Specular Detail Map

Direct Lighting & Specular

实时次表面散射渲染技术主要分为纹理空间和屏幕空间，需要对贴图进行多次的高斯模糊处理和大量的贴图采样指令，这些都会在移动端造成很大的性能瓶颈。

下面介绍的两种散射实现方式，性能代价都是相对较小的，对于在移动端设备上的项目比较友好。

预制作好散射的LUT贴图，将法线方向和光源方向的点积映射到贴图的U坐标，再添加一个曲线参数（Curvature）映射到贴图的V坐标。用映射后的UV坐标采样LUT贴图，替换BRDF中的漫反射项。

Direct Diffuse & Scattering

当观察的视角在模型的背光面时，散射会导致模型出现透光的效果，仿佛模型有略微的透明。

大白的身体出现略微的透光

从渲染微平面的角度分析，触发这个效果的条件是当光源和视角的方向相反，视线看向物体的背光面，即光源方向和视角方向的点积小于0。再加上光源的强度衰减，得到了散射在微平面上的颜色，看做一个额外的自发光项。

half dotNL = dot(inputData.normalWS, light.direction);

half transPower = dataSSS.translucencyPower;

half3 transLightDir = light.direction + inputData.normalWS * dataSSS.distortion;

half transDot = dot( transLightDir, -inputData.viewDirectionWS );

transDot = exp2(saturate(transDot) * transPower - transPower);

half3 lightColor = light.color * lerp(1.0, light.shadowAttenuation, dataSSS.shadowStrength) * light.distanceAttenuation;

half3 color = dataSSS.color * transDot * (1.0 - saturate(dotNL)) * lightColor * dataSSS.translucencyStrength;