このパラメータは、完全ディフューズ反射(0)と完全サブサーフェススキャタリング(1)をブレンドします。 尚、MtlX Standard SurfaceシェーダまたはOpenPBR Surfaceシェーダを使用している場合、 Metalness や Transmission が100％に設定されていると、それらのコンポーネントがディフューズコンポーネントおよびSSSコンポーネントに取って代わるため、SSSの効果が見えなくなります。

左側のPigHeadは完全なディフューズ反射です。 Subsurface 値は、0、0.5、1です。

サブサーフェススキャタリング効果の目標の出力カラーを定義することができます。 例えば、緑を選択した場合、マテリアルは入射光のスペクトル中の青と赤の部分を主に吸収します。 緑の部分はオブジェクトを通過し、最終的に目に見えるカラーを形成します。

下図のPigHeadは、サブサーフェス特性が同じで、カラーのみが異なります。

Scale で乗算される Radius は、各カラーチャンネルにおいて、光線がオブジェクト内部で散乱される前にオブジェクト内を移動できる平均距離を意味します。 これは、 Mean Free Path(平均自由行程) として知られるマテリアル固有の値です。 Radius はRGBスペクトルにおける光線の散乱方法を制御するため、これらの値はマテリアル全体のカラーにも影響を与えます。 ただし、最終カラー効果は、調整された Scale の値、および、オブジェクトのサイズや厚さに強く依存します。 0(黒)に設定すると、散乱は一切発生しません。 値が小さいほど光は早く散乱され、より不透明な外観になります。 値が大きいほど、より高い半透明感が得られます。

Scale で乗算される Radius は、シーン単位で測定される物理パラメータです。 MaterialXでは、RGBスペクトルのコンポーネント毎に光が伝播する距離を定義することで、より複雑な散乱効果を得ることができます。 数値を入力する必要はなく、関連するカラーフィールドを使用することができます。 このカラーのことを Mean Free Path Color(平均自由行程カラー) と言います。 下図のドットは、画像に使用された Radius カラーを示してします。

これは、すべての Radius 値に対するグローバル乗数です。 オブジェクトのサイズは、その外観に影響を与えます。 SSS特性が同じ場合、小さなオブジェクトは巨大なオブジェクトよりも光に対して透明度が高くなります。

シーンスケールが1mで、各方向のサイズが0.1m(=10cm)の大理石のブロックがあると仮定しましょう。 シェーダのデフォルトの Scale 値が1で、 Radius が純粋な白の場合、平均的な光線は散乱されるまで1m進むことができます。

正しい結果を得るためには、 Scale を大理石のブロックのサイズに合わせて設定し、その寸法を考慮する必要があります。 光線を散乱させるためには、 Scale を例えば0.005のように小さくする必要があります。 すべての Radius 値を1に設定すると、光線は0.005m(=5mm)進んだ後に散乱します。 ただし、大まかな目安として、 Scale の値が高いほど、より柔らかく半透明な見た目になると言えます。

また、(誇張された)例も見てみましょう。 ここでもシーンスケールは1mと仮定します。 サイズが2mのオブジェクトを17cmに縮小する必要があると想像してください。 この変換の倍率は17 cm / 200 cm = 0.085となります。 ここで、元のオブジェクトに対して、サブサーフェスの Scale が0.35であると仮定します。 補正後の Scale 値を求めるには、両方の値を掛け合わせます:

• 0.35 * 0.085 = 0.02975

下図の Scale 値は、0.01、0.1、1です。

バックライトがあって、光がオブジェクトをより強く透過するようにさせたい場合は、 Anisotropy(異方性) を上げてプラスの値を使用する必要があります。 この効果のことを Forward Scattering(前方散乱) と言います。 マイナスの値を使用すると、 Backward Scattering(後方散乱) となり、オブジェクトの半透明感が弱まります。 Anisotropy は、エネルギーを様々な方向に分散させます。

0の値は、光が均一に散乱される Isotropic Scattering(等方散乱) を意味します。 範囲は-1から1ですが、最小値や最大値の使用は推奨しません。 ほとんどの場合、値は-0.5から0.5の範囲になります。 この説明のために、以下のオブジェクトの Anisotropy の値は-0.5、0 、0.5となっています。 この効果を引き出すために、PigHeadの後ろに強力なエリアライトを配置しています。

キャンドルワックスは、サブサーフェススキャタリング関連で最も頻繁に言及されるマテリアルの一つです。 ワックスの最終的な外観は、ワックスの種類によって異なります。 蜜蝋(みつろう)や大豆蝋は、ベルベットのような質感を持ち、くすんだ外観になる傾向があります。 天然の蜜蝋には花粉などの不純物が含まれており、それが温かみのある黄色や淡いオレンジ色のトーンを生み出します。

一方、パラフィンワックスは原油から作られており、光沢のある見た目になります。 ステアリンキャンドルは、ステアリン酸とパルミチン酸の混合物です。 この種類のワックスは、表面の光沢が控えめで、乳白色の外観を呈することがあります。 純粋なパラフィンやステアリンは白い物質ですが、任意の色に染色することが可能です。

キャンドルのマテリアルは、SSS特性にも影響を与えます。 これは、ワックスの種類によって密度が異なるためです。 その違いは些細に見えるかもしれませんが、シェーダの Scale パラメータに影響を与える可能性があります。 密度は以下の通りです:

• 蜜蝋:約0.96kg/m^3

• ステアリンワックス:約0.94kg/m^3

• パラフィンワックス:約0.90kg/m^3

このサンプルマテリアルのキャンドルの半径は0.04m(=4cm)、高さは約0.15m(=15cm)で、ステアリン製です。 さらに、Area Light LOPの Type を Sphere に設定し、 Color Temperature を2000 に設定してキャンドルの炎を再現しています。

以下のテーブルには、シェーダの Subsurface パラメータの値と説明を記載しています。

以下の一連の画像は、 Subsurface 値をそのままに、キャンドルを大きくした場合に外観がどのように変化するかを示しています。 上記の画像が元のキャンドルです。 以下の3枚の画像では、 Global Scale のトランスフォーム値として、0.5、1、2を使用しています。

オレンジジュースは、水、ブドウ糖や果糖などの糖類、クエン酸などの有機酸、その他の化合物が複雑に混ざり合った懸濁液です。 また、オレンジジュースには果肉が様々な量で含まれています。 オレンジジュースには“これ”といった決まった種類がないため、色やSSS値に関してある程度の自由度があります。

グラスの高さは0.13m(=13cm)、飲み口の半径は0.043m(=4.3cm)です。 グラスの中には、ジュースを表現したソリッドジオメトリがあります。 ジュース自体もわずかに透明な特性を持っており、シェーダの Transmission パラメータや色を調整して様々な表現が可能です。 Transmission に関しては、0.1付近の値を試してみてください。

前回と同様、この画像で使用したSSS値を以下のテーブルに記載しています。

牛乳のサンプルでは、オレンジジュースのシーンと同じセットアップを使用しています。 シェーディングに関しては、通常、全乳と低脂肪乳を区別する必要があります。 全乳は脂肪分が多いため、わずかに黄色みを帯びています。 この色合いはあまり目立ちすぎず、半透明な部分でのみ見受けられるようにするべきです。

Scale 値を高く設定しすぎると、牛乳が水に溶かしたデンプンのように薄く水っぽい見た目になってしまうことがよくあります。 この値を非常に小さくすると、流体はよりクリーミーで重厚な見た目にすることができます。 左の画像では Scale が0.01に設定されており、右の画像では0.0005に設定されています。

ワックスと同様に、牛乳も強い前方散乱を示します。 ただし、 Anisotropy を0に設定しても、それによって望ましい見た目が得られるのであれば問題ありません。 また、シェーダの Specular タブでの調整も検討してください。 以下のテーブルには、レンダリング結果に示されている全乳の値を記載しています。

このサンプルマテリアルにあるように、多くのキノコもSSS特性を示します。 最も長いキノコの高さは0.1m(=10cm)で、シェーダの Scale パラメータの参考値として用意しています。 キノコの傘はわずかに半透明ですが、ある程度のディフューズ反射もあります。 そのため、 Subsurface パラメータの値は、1よりも小さく設定する必要があります。 Color および Radius の設定は、キノコ自体の色合いに大きく依存します。 このシーンでは、茶色や濃いオレンジ色の色調が主となっています。

このガイドの他のシーンとは対照的に、キノコはSpot Light LOPで照らされており、その Color Temperature は5500ケルビンに設定されています。 カメラ視点では、このスポットライトはオブジェクトの左側に配置されています。

オブジェクトの Scale パラメータの選択は、 Subsurface の値が低いため、間違いなく最も難しい部分です。 強い照明の下では、傘の縁付近の薄い部分が半透明に見え、典型的な“ハロー”効果が現れることがよくあります。 Anisotropy をプラスの値に設定することで、この効果を強調することができます。

皮膚シェーダは、特に表皮などの異なる皮膚層を考慮したい場合、非常に複雑になることがあります。 MaterialXのサーフェスシェーダは、他のマテリアルシステムで見られるようなShallow(浅層)、Medium(中層)、Deep(深層)といった層には対応していません。

通常、皮膚マテリアルでは、RGBスペクトルの緑や青に比べて赤の光が皮膚の最も奥深くまで浸透するため、赤の Radius 値が高くなります。 Radius 値の組み合わせの一例として、1, 0.15, 0.1が挙げられます。

また、血液循環、体毛、肌質(乾燥肌、脂性肌、荒れた肌)、肌の凹凸、毛穴、そばかすなど、他の特徴も考慮することができます。 皮膚の大部分は細い毛で覆われており、産毛のような効果を生み出します。 皮膚の厚さによって、体の部位ごとにSSSの特性は異なります。 例えば、頭部を見ると、頬の皮膚は通常、額の皮膚よりも厚くなっています。マップでは、こうした違いを考慮します。

ディフューズ反射やスペキュラ反射といった他のローブも、最終的な見た目に大きな影響を与えます。