[發(fā)明專利]一種可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110738720.8
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113345098B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林子森
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東時(shí)諦智能科技有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T15/20;G06T11/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)生成方法，能夠設(shè)置表面網(wǎng)格區(qū)域，并在表面網(wǎng)格區(qū)域上生成預(yù)設(shè)數(shù)量的毛發(fā)三角網(wǎng)格，使用毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)對毛發(fā)三角網(wǎng)格進(jìn)行渲染，每次修改毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)和毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)均能實(shí)時(shí)更新毛發(fā)材質(zhì)建模效果和渲染效果，直到得到的毛發(fā)材質(zhì)效果符合毛發(fā)材質(zhì)的制作要求，保存毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)和毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)，作為可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)的數(shù)據(jù)內(nèi)容；本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中毛發(fā)制作過程中毛發(fā)材質(zhì)的效果不夠直觀，難以實(shí)時(shí)驗(yàn)證毛發(fā)渲染效果等問題，實(shí)現(xiàn)可交互式編輯，能夠在預(yù)設(shè)好的毛發(fā)材質(zhì)的基礎(chǔ)上通過修改參數(shù)得到批量的毛發(fā)材質(zhì)，提高毛發(fā)材質(zhì)的制作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及毛發(fā)建模和渲染的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)生成方法。

背景技術(shù)

毛發(fā)包括人和動(dòng)物身上的體毛和頭發(fā)，毛發(fā)的建模和渲染一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)重要課題，廣泛應(yīng)用于動(dòng)畫、游戲、服裝仿真等領(lǐng)域。由于毛發(fā)形態(tài)和視覺效果的復(fù)雜性和多樣性，為了給角色或帶毛發(fā)的材料提供更加真實(shí)的渲染效果，需要毛發(fā)的渲染算法能夠體現(xiàn)不同毛發(fā)材料的形態(tài)和渲染特性；然而毛發(fā)的制作通常需要一個(gè)比較復(fù)雜的流程，包括建模、仿真、渲染等幾個(gè)對專業(yè)程度要求極高的步驟，才能獲得較為逼近真實(shí)的毛發(fā)視覺效果，而且由于涉及的算法較為復(fù)雜和耗時(shí)，難以實(shí)時(shí)預(yù)覽最后的制作效果，需要多次重復(fù)修改后，經(jīng)過耗時(shí)較長的離線渲染，才能判斷制作得到的毛發(fā)材料是否能夠符合要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)生成方法，能夠提高毛發(fā)材質(zhì)的制作效率，在完成毛發(fā)材質(zhì)的制作后，只需要調(diào)整毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)和毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)，即可實(shí)時(shí)獲得修改后的毛發(fā)材質(zhì)效果，得到一系列具有逼真效果的毛發(fā)材質(zhì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)生成方法，包括以下步驟：

S1：在三角網(wǎng)格模型上設(shè)置一個(gè)表面網(wǎng)格區(qū)域，用于在該區(qū)域上生成毛發(fā)材質(zhì)；

S2：使用預(yù)設(shè)的毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)，在表面網(wǎng)格區(qū)域上生成預(yù)設(shè)數(shù)量的毛發(fā)三角網(wǎng)格，用于模擬毛發(fā)；

S3：使用預(yù)設(shè)的毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)，對步驟S2中生成的毛發(fā)三角網(wǎng)格進(jìn)行渲染；

S4：根據(jù)毛發(fā)材質(zhì)的生成需要，修改毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)和毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)；

S5：根據(jù)毛發(fā)材質(zhì)建模算法和毛發(fā)材質(zhì)渲染算法，實(shí)時(shí)更新毛發(fā)材質(zhì)建模效果和毛發(fā)材質(zhì)渲染效果；

S6：重復(fù)執(zhí)行步驟S4和S5，直到得到的毛發(fā)材質(zhì)效果符合毛發(fā)材質(zhì)的制作要求，保存毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)和毛發(fā)材質(zhì)渲染參數(shù)，作為可交互式編輯的實(shí)時(shí)毛發(fā)材質(zhì)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

進(jìn)一步，所述步驟S2包括以下步驟：

S201：在表面網(wǎng)格區(qū)域上使用泊松分布采樣算法，以毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)中的采樣密度參數(shù)作為采樣密度，在該表面網(wǎng)格區(qū)域上生成采樣點(diǎn)，當(dāng)采樣點(diǎn)的數(shù)量超過設(shè)定的閾值時(shí)，使用該閾值作為實(shí)際生成的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，以避免采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)過多導(dǎo)致的毛發(fā)材質(zhì)建模和毛發(fā)材質(zhì)渲染性能下降，保證毛發(fā)材質(zhì)編輯的實(shí)時(shí)性；

S202：在每個(gè)采樣點(diǎn)處構(gòu)建用于控制毛發(fā)形態(tài)的毛發(fā)引導(dǎo)線，所述毛發(fā)引導(dǎo)線劃分為多段線段，根據(jù)毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)中的毛發(fā)長度及分段個(gè)數(shù)，計(jì)算毛發(fā)引導(dǎo)線的每段線段的長度，在表面網(wǎng)格區(qū)域上的采樣點(diǎn)處沿其法線方向生成毛發(fā)引導(dǎo)線，并根據(jù)毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)對每條毛發(fā)引導(dǎo)線進(jìn)行彎曲、增加重力影響和卷曲操作；

S203：對于每條毛發(fā)引導(dǎo)線，首先將毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)中的毛發(fā)寬度作為發(fā)根寬度，再根據(jù)毛發(fā)材質(zhì)建模參數(shù)中的毛發(fā)錐度，計(jì)算發(fā)梢位置的毛發(fā)寬度，然后采用線性插值計(jì)算毛發(fā)引導(dǎo)線其他分段點(diǎn)位置的毛發(fā)寬度；根據(jù)毛發(fā)引導(dǎo)線和毛發(fā)寬度，毛發(fā)引導(dǎo)線的每個(gè)分段均生成由兩個(gè)三角形組成的四邊形，其長度方向與相應(yīng)的毛發(fā)引導(dǎo)線分段的生長方向平行，其寬度為該毛發(fā)引導(dǎo)線分段的毛發(fā)寬度，得到毛發(fā)引導(dǎo)線對應(yīng)的毛發(fā)三角網(wǎng)格。