Implementation of physiology in texturing skin : Recreating skin for photorealistic rendering purposes

Abstract

This thesis studies how to approach texturing through physiological aspects when the goal is set to be photorealistic rendered skin material. It examines how the physiological aspects are simulated in the computer-generated skin, what to take into consideration when texturing skin and why certain features are essential when pursuing to recreate photorealistic skin. The aim of this thesis is to help understand what components is the skin’s characteristic appearance comprised of and also why is it important to understand the underlying anatomy of skin when creating textures for it.

The thesis is divided into three parts – theory, practice and results. The theory part covers the skin in general and its characteristic features through a more academic point of view, presenting information based on medical learning material and researches done by various professionals and groups.

In the practical part the thesis immerses into making use of the physiological knowledge and applying it on the texturing phase. It also covers with visual examples why and how certain choices in texturing affect the rendered result, sometimes even drastically. The practical part examines the used V-Ray skin shader as well.

The results part introduces the outcome of the thesis’ project and presents further tests utilizing the created texture maps and skin material for the project’s 3D model. It also walks through the steps what aspects should be noted from the rendered image and what they add to the result.

The aim of this thesis is to both serve as an educational paper for 3D artists and students and to be an in-depth source for further studies in subject. In addition, I hope this thesis could help to further improve the reader’s workflow and understanding of how to apply theoretical knowledge in practical use.

Opinnäytetyössäni tutkin kuinka lähestyä teksturointiprosessia fysiologisten ominaisuuksien kautta, kun tavoitteena on fotorealistinen renderöity ihomateriaali. Tarkastelen myös kuinka ihon fysiologisia ominaisuuksia toisinnetaan tietokoneella luodussa ihomateriaalissa, mitä tulee ottaa huomioon ihon teksturoinnissa ja miksi tietyt piirteet ovat välttämättömiä kun tavoitteena on luoda fotorealistista ihoa. Opinnäytetyöni tavoitteena on auttaa lukijaa ymmärtämään mistä komponenteista ihon ominainen ulkonäkö koostuu ja miksi teksturoitaessa ihoa on tärkeää ymmärtää myös ihon anatomia.

Opinnäytetyö on jaettu kolmeen osaan – teoria, käytäntö ja tulokset. Teoriaosuus käsittelee yleisesti ihoa sekä sen ominaisia piirteitä enemmän akateemisesta näkökulmasta, esittäen asiat pohjautuen lääketieteelliseen oppimateriaaliin sekä lukuisten ammattilaisten ja ryhmien tekemiin tutkimuksiin.

Käytännön osio syventyy siihen, miten fysiologian tietämystä voidaan hyödyntää ja käyttää teksturointivaiheessa. Osio myös käsittelee visuaalisten esimerkkien avulla miksi ja miten tietyt tekstuurivalinnat vaikuttavat lopputulokseen, joskus jopa huomattavissa määrin. Käytännön osio käy myös läpi työssäni käyttämäni V-Ray:n ihomateriaalin.

Tulokset -osio esittelee sekä opinnäytetyöhöni käyttämäni projektin lopputuloksen että lisätestit, joissa hyödnnetään projekin aikana tuotettua ihomateriaalia sekä ihon tekstuureja. Osiossa myös käydään järjestelmällisesti läpi mitä asioita renderöidystä kuvasta kannattaa huomioida ja mikä on niiden vaikutus lopputulokseen.

Opinnäytetyön tavoitteena on toimia opetuksellisena julkaisuna 3D-taiteillijoille ja oppilaille sekä olla syventävä lähde aiheen jatkotutkimuksille. Lisäksi toivon, että opinnäytetyöni voisi edesauttaa lukijaa tämän työnkulussa sekä ymmärryksessä kuinka soveltaa teoriaosaamista käytännön työskentelyyn.