风格化头发高光 — Wu Chenfeng

发片高光断成反向条带，常是UV发流或切线手性不一致。风格化头发用这份方向控制纵向高光，再通过偏移、遮罩和Ramp形成可读色带。几何方向稳定以后，才有依据调高光形状。

发流与高光

头发的切线方向

头发的各向异性高光由发丝方向约束；在下方切线模型中，半角方向与发丝近乎垂直时响应最强，发束上常形成横跨多根发丝的亮带。每个顶点需要稳定的切线/副切线，或通过 UV、流向图重建方向。

发片 UV 一般让 V 沿发根到发梢。若不同发片 UV 方向不一致，高光会突然反向。导入验证应显示切线和流向。

几何切线过于规则时，高光会像塑料条。可用噪声/偏移纹理对切线方向或高光位置做低幅度扰动，但不能破坏整体发流。

UV 的 V 轴沿发流时，发丝方向往往对应副切线 B，而不是默认沿 U 的切线 T。由法线 N 和导入切线构造 B = tangentSign * cross(N,T)，再按资产约定选择发流。镜像 UV 改变手性，漏掉符号会让一部分发片的方向反转。基础高光中的点积平方对正反方向对称，但加入 shift * N 后，这种反转会改变偏移方向，所以错误往往只在打开双高光时显现。

Kajiya-Kay头发高光

Kajiya-Kay 用发丝切线 $\mathbf{T}$ 与半角向量 $\mathbf{H}$ 近似纵向高光。一个常见形式是：

\sin\theta=\sqrt{1-(\mathbf{T}\cdot\mathbf{H})^2}

S=\left(\sin\theta\right)^p

$p$ 控制高光宽度。为了形成偏移的主/次高光，可沿法线对切线做偏移，再分别计算两个波瓣：

\mathbf{T}'=\operatorname{normalize}(\mathbf{T}+s\mathbf{N})

两个波瓣使用不同偏移、指数、颜色和遮罩。风格化头发常再对 $S$ 做 Ramp 或阈值，使高光形成清晰色带。

这是经验模型，不是完整毛发散射。近景写实发丝可使用 Marschner 等模型；二次元发片更重视可控形状与稳定性。

高光遮罩与视角稳定

头发高光通常还乘：

Root-to-tip 梯度；
Strand/噪声遮罩；
Artist-painted Specular 遮罩；
阴影可见性；
$N\cdot L$ 或自定义光照范围；
相机-facing 遮罩。

完全粘在视线方向上会像屏幕贴纸，完全跟随光源又可能在镜头中消失。可在光源与视角坐标间混合，具体比例由项目风格决定。

取T=(0,1,0)、N=(0,0,1)、H=(0,0,1)，shift=0时点积为0，高光为1；shift=1时偏移切线为(0,1,1)/sqrt(2)，sinTH为1/sqrt(2)。指数为8时响应降到1/16。这说明偏移改变亮带的位置，而增大指数会压窄同一波瓣，两者承担不同控制。实际H来自归一化的L+V；L与V正好相反时该和为零，应回退为无该高光或项目指定方向，避免归一化产生无效值。

高光求值

HLSL片段输入同一空间的单位T、N和半角H，shift无单位，exponent为正。

hlsl

float3 shiftedT = normalize(T + shift * N);
float sinTH = sqrt(saturate(1.0 - pow(dot(shiftedT,H),2.0)));
float highlight = pow(sinTH, exponent) * artistMask;

验证方法

可视化发流与两个高光瓣，绕光源和相机分别旋转。测试镜像UV、LOD、Alpha遮挡与TAA；Kajiya-Kay是经验近似，真实毛发散射由对应论文说明。

实现状态：正文片段用于解释本页数据流与边界条件；完整宿主的编译、运行及性能测量尚未执行。可运行的独立模型以本页列出的具体测试为准。

2026-10-22 执行编译检查，DXC 将移位切线与高光求值编译为 ps_6_0，结果通过。该结果只验证带最小输入声明的 HLSL 片段，完整材质、资产绑定、引擎运行与 GPU 性能仍未验证。

参考资料

Marschner 等：Light Scattering from Human Hair Fibers：作者摘要中的纤维散射与 Kajiya–Kay 模型边界；本文移位切线高光是艺术近似。