[pt] A renderização de pele humana é um tópico de pesquisa fundamental para a indústria de entretenimento digital. Obter resultados realistas é bastante desafiador, ainda mais quando o objetivo do uso se destina a aplicações em tempo real. Nessa dissertação são estudadas e implementadas duas técnicas para simular o comportamento da luz através da pele humana. Ambas são baseadas em modelos físicos e empíricos e utilizam o espaço da textura na GPU para reproduzir a iluminação difusa e espalhamento transluminoso (subsurface scattering) em tempo real. Essa dissertação compara estas duas técnicas e dá orientações para a implementação de um módulo de renderização de pele humana em motores de jogos 3D. / [en] Skin rendering is a fundamental research topic for the digital entertainment industry. Realistic results are very challenge to obtain, especially for real time applications. In this dissertation, two skin rendering techniques are studied and developed to simulate light behavior through human skin. Both techniques are based on physic and empiric models and use texture space in GPU to reproduce diffuse illumination and subsurface scattering in real time. This dissertation compares these two techniques and gives guidelines for the implementation of a skin rendering module in 3D game engines.

[pt] A modelagem de materiais biológicos para o entendimento de diversas práticas cirúrgicas na medicina, tem se mostrado a cada dia mais importante. Na cirurgia plástica, reparadora ou estética, o conhecimento do comportamento da pele humana, in vivo, é de fundamental importância nos processos cirúrgicos. Nos últimos anos, mais precisamente desde 1957, uma técnica realizada pela cirurgia plástica, conhecida como expansão de pele, vem sendo cada vez mais utilizada. Esta técnica tem como objetivo a obtenção de uma quantidade adicional de pele, para a utilização na recuperação de queimados, reconstrução mamária, retirada de pele com aparência indesejada e outras aplicações. Este trabalho tem como objetivo fornecer aos médicos o conhecimento do comportamento da pele, através de uma análise numérica e experimental, quando submetida ao processo de expansão. Durante o desenvolvimento deste trabalho, estaremos mostrando a metodologia adotada para estudar a pele humana e os resultados alcançados com o acompanhamento de pacientes submetidos a este tipo de processo cirúrgico. Para atingir o objetivo, foram estudadas diversas equações constitutivas, procurando as melhores constantes viscoelásticas, que descrevam o comportamento da pele sob expansão. No estudo realizado, avaliamos ainda as mudanças das constantes viscoelásticas durante a evolução da expansão e o comportamento da pele em diferentes regiões do corpo humano. Nos resultados apresentados, encontramos erros máximos para as constantes da equação constitutiva adotada, na ordem de 28 por cento. Estudos recentes envolvendo a pele humana apresentam erros na ordem de 75 por cento, para as constantes elásticas do material. Com a análise dos resultados, mostramos o comportamento da pele humana, em seres vivos, em diferentes regiões do corpo. O conhecimento de uma equação constitutiva, ou seja, da relação entre as tensões e deformações que ocorrem na pele durante o processo de expansão, proporcionará aos médicos a possibilidade de avaliar as diversas técnicas utilizadas na cirurgia plástica em geral : a expansão de pele, a reconstrução mamária, análise de suturas, análise de cicatrizes, comportamento da pele durante uma incisão, cirurgias estéticas da face (face lifting), e outras aplicações. / [en] The modeling of biological materials is really important today, for the agreement of diverse practical surgical in the medicine. In the area of plastic surgery, the knowledge of the behavior of the human skin has a basic importance in the surgical processes. Since 1957, one technique in plastic surgery, known as skin expansion, has been much used. This technique has as objective the attainment of an additional amount of skin, for the use in the burned patients, breast reconstruction, removal of skin with not desired appearance is and other applications. This work has as objective supply to doctors the knowledge of the skin behavior, through a numerical and experimental analysis, when submitted to the expansion process. During the development of this work, we will show the methodology used to study the human skin and the results reached with the accompaniment of patients submitted to this type of surgical process. To reach the objective, different constitutive equations had been studied, looking for the best viscoelastic constants, to describe the behavior of the skin under expansion. In the study, we also evaluate the changes of the constants during the evolution of the expansion and the behavior of the skin in different regions of the human body. In the presented results, we find maximum errors for the constants of the adopted constitutive equation, to be in 28 percent order. Recent studies involving the human skin present errors in the order of 75 percent, for the elastic constants of the material. With the analysis of the results, we will be show to the behavior of the human skin, in vivo, in different regions of the body. The knowledge of a constitutive equation, that is, of the behavior of the stresses and strains that occur in the skin during the expansion process, will provide to the doctors the possibility to evaluate the diverse techniques used in the plastic surgery: The expansion of skin, breast reconstruction, analysis of sutures, analysis of scars, behavior of the skin during an incision, face lifting, and other applications.