[發明專利]基于UE4平臺的卡通畫頭發渲染方法、存儲介質

有效

• 申請號: 201710427235.2
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN109035381B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 劉德建;高山曉;陳宏展
• 申請（專利權）人: 福建天晴數碼有限公司
• 主分類號: G06T15/04
• 分類號: G06T15/04;G06T15/50
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 林志崢

本發明提供一種基于UE4平臺的卡通畫頭發渲染方法、存儲介質，方法包括：依據光照各向異性模擬算法計算得到頭發的高光值；依據頭發像素點上的紋理信息分別采集得到頭發隨機紋理圖對應的灰度值，以及頭發噪聲圖對應的顏色信息；依據所述灰度值對所述頭發像素點中的頭發紋理切線值進行偏轉，得到隨機絮亂的頭發紋理切線；依據所述顏色信息和所述高光值進行線性插值計算，得到隨機噪聲變化的高光值。通過本發明渲染得到的卡通畫頭發，不僅具有明顯的高光范圍變化、明顯的高光擾動形狀來體現頭發光照各向異性，而且具有良好的光澤表現，從而具有良好的可通畫渲染風格。

技術領域

本發明涉及圖像渲染領域，具體說的是一種基于UE4平臺的卡通畫頭發渲染方法、存儲介質。

背景技術

在現實世界中，由于頭發的幾何性質和層疊性，頭發在不同方向上表現出光照效果會產生差異，也稱頭發的光照各向異性(Anisotropic)。對于真實感頭發渲染的光照各向異性最早是在GDC 2004中的Hair Rendering and Shading文獻提出的采用模型的切線數據代替模型的法線數據來計算光照值，這種方法可以很好的模擬出頭發光照的各向異性。

現有的UE4(虛幻4引擎)頭發渲染解決方案多采用真實感頭發渲染方案，其主要解決的問題是在虛擬世界中，基于物理法則盡可能真實地模擬現實頭發在不同的光照系統下，復雜的光澤表現。所采用的著色算法需要進行復雜的深度檢測，光照計算以及邊緣虛化以保證頭發的正常繪制。

與真實感頭發渲染相比，卡通畫頭發渲染是盡可能模擬卡通畫中頭發的藝術表現效果，在卡通畫中的，頭發往往經過藝術家的藝術抽象和概括。頭發的幾何復雜度和光澤表現都與真實感頭發有很大差異，因此真實感頭發渲染算法并不適用于解決卡通風格頭發渲染問題，反而還產生了不必要的渲染計算開銷。對游戲的畫面表現，性能優化都產生了不良的影響。

在日系卡通畫中，常常采用多級高光和陰影補光(效果如圖1右下方弧形圈)的手法來表現頭發的質感和通透感，效果如圖1所示。日系卡通畫中，角色頭發通常存在一級高光(見圖1左邊的弧形圈)和二級高光(見圖1右上方的弧形圈)兩種高光形式：一級高光具有亮度高，范圍小的特點，多用于表現頭發質感；二級高光具有亮度較低，范圍廣的特點，多用于增強頭發的體積感。不論是一級高光或是二級高光，目前游戲引擎業界主流采用的Phong光照模型，并不能模擬出此類光澤效果。而采用Phong光照模型計算出的高光，反而讓人物的頭發產生紙片感的單薄質感，對畫面表現產生減分影響，效果如圖2所示。因此，現階段的日系卡通風格畫渲染中的頭發光澤表現，多采用美術創作者手繪高光的方式來表現。這種方式所繪制的高光不僅呆板，而且頭發光澤不能與虛擬場景進行交互，即不能根據虛擬場景的光照角度調整光澤，不具有光照各向異性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于UE4平臺的卡通畫頭發渲染方法、存儲介質，由其得到的頭發不僅具有光照各向異性，而且具有良好的光澤效果。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于UE4平臺的卡通畫頭發渲染方法，包括：

依據光照各向異性模擬算法計算得到頭發的高光值；

依據頭發像素點上的紋理信息分別采集得到頭發隨機紋理圖對應的灰度值，以及頭發噪聲圖對應的顏色信息；

依據所述灰度值對所述頭發像素點中的頭發紋理切線值進行偏轉，得到隨機絮亂的頭發紋理切線；

依據所述顏色信息和所述高光值進行線性插值計算，得到隨機噪聲變化的高光值。

本發明提供的另一個技術方案為：

一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執行時實現以下步驟：

依據光照各向異性模擬算法計算得到頭發的高光值；