[发明专利]基于UE4平台的卡通画头发渲染方法、存储介质

说明书

本发明提供一种基于UE4平台的卡通画头发渲染方法、存储介质，方法包括：依据光照各向异性模拟算法计算得到头发的高光值；依据头发像素点上的纹理信息分别采集得到头发随机纹理图对应的灰度值，以及头发噪声图对应的颜色信息；依据所述灰度值对所述头发像素点中的头发纹理切线值进行偏转，得到随机絮乱的头发纹理切线；依据所述颜色信息和所述高光值进行线性插值计算，得到随机噪声变化的高光值。通过本发明渲染得到的卡通画头发，不仅具有明显的高光范围变化、明显的高光扰动形状来体现头发光照各向异性，而且具有良好的光泽表现，从而具有良好的可通画渲染风格。

技术领域

本发明涉及图像渲染领域，具体说的是一种基于UE4平台的卡通画头发渲染方法、存储介质。

背景技术

在现实世界中，由于头发的几何性质和层叠性，头发在不同方向上表现出光照效果会产生差异，也称头发的光照各向异性(Anisotropic)。对于真实感头发渲染的光照各向异性最早是在GDC 2004中的Hair Rendering and Shading文献提出的采用模型的切线数据代替模型的法线数据来计算光照值，这种方法可以很好的模拟出头发光照的各向异性。

现有的UE4(虚幻4引擎)头发渲染解决方案多采用真实感头发渲染方案，其主要解决的问题是在虚拟世界中，基于物理法则尽可能真实地模拟现实头发在不同的光照系统下，复杂的光泽表现。所采用的着色算法需要进行复杂的深度检测，光照计算以及边缘虚化以保证头发的正常绘制。

与真实感头发渲染相比，卡通画头发渲染是尽可能模拟卡通画中头发的艺术表现效果，在卡通画中的，头发往往经过艺术家的艺术抽象和概括。头发的几何复杂度和光泽表现都与真实感头发有很大差异，因此真实感头发渲染算法并不适用于解决卡通风格头发渲染问题，反而还产生了不必要的渲染计算开销。对游戏的画面表现，性能优化都产生了不良的影响。

在日系卡通画中，常常采用多级高光和阴影补光(效果如图1右下方弧形圈)的手法来表现头发的质感和通透感，效果如图1所示。日系卡通画中，角色头发通常存在一级高光(见图1左边的弧形圈)和二级高光(见图1右上方的弧形圈)两种高光形式：一级高光具有亮度高，范围小的特点，多用于表现头发质感；二级高光具有亮度较低，范围广的特点，多用于增强头发的体积感。不论是一级高光或是二级高光，目前游戏引擎业界主流采用的Phong光照模型，并不能模拟出此类光泽效果。而采用Phong光照模型计算出的高光，反而让人物的头发产生纸片感的单薄质感，对画面表现产生减分影响，效果如图2所示。因此，现阶段的日系卡通风格画渲染中的头发光泽表现，多采用美术创作者手绘高光的方式来表现。这种方式所绘制的高光不仅呆板，而且头发光泽不能与虚拟场景进行交互，即不能根据虚拟场景的光照角度调整光泽，不具有光照各向异性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于UE4平台的卡通画头发渲染方法、存储介质，由其得到的头发不仅具有光照各向异性，而且具有良好的光泽效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于UE4平台的卡通画头发渲染方法，包括：

依据光照各向异性模拟算法计算得到头发的高光值；

依据头发像素点上的纹理信息分别采集得到头发随机纹理图对应的灰度值，以及头发噪声图对应的颜色信息；

依据所述灰度值对所述头发像素点中的头发纹理切线值进行偏转，得到随机絮乱的头发纹理切线；

依据所述颜色信息和所述高光值进行线性插值计算，得到随机噪声变化的高光值。

本发明提供的另一个技术方案为：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：

依据光照各向异性模拟算法计算得到头发的高光值；