[发明专利]一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法

权利要求书

1.一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在三角网格模型上设置一个表面网格区域，用于在该区域上生成毛发材质；

S2：使用预设的毛发材质建模参数，在表面网格区域上生成预设数量的毛发三角网格，用于模拟毛发，包括以下步骤：

S201：在表面网格区域上使用泊松分布采样算法，以毛发材质建模参数中的采样密度参数作为采样密度，在该表面网格区域上生成采样点，当采样点的数量超过设定的阈值时，使用该阈值作为实际生成的采样点个数，以避免采样点个数过多导致的毛发材质建模和毛发材质渲染性能下降，保证毛发材质编辑的实时性；

S202：在每个采样点处构建用于控制毛发形态的毛发引导线，所述毛发引导线划分为多段线段，根据毛发材质建模参数中的毛发长度及分段个数，计算发引导线的每段线段的长度，在表面网格区域上的采样点处沿其法线方向生成毛发引导线，并根据毛发材质建模参数对每条毛发引导线进行弯曲、增加重力影响和卷曲操作；

S203：对于每条毛发引导线，首先将毛发材质建模参数中的毛发宽度作为发根宽度，再根据毛发材质建模参数中的毛发锥度，计算发梢位置的毛发宽度，然后采用线性插值计算毛发引导线其他分段点位置的毛发宽度；根据毛发引导线和毛发宽度，毛发引导线的每个分段均生成由两个三角形组成的四边形，其长度方向与相应的毛发引导线分段的生长方向平行，其宽度为该毛发引导线分段的毛发宽度，得到毛发引导线对应的毛发三角网格；

S3：使用预设的毛发材质渲染参数，对步骤S2中生成的毛发三角网格进行渲染；

S4：根据毛发材质的生成需要，修改毛发材质建模参数和毛发材质渲染参数；

S5：根据毛发材质建模算法和毛发材质渲染算法，实时更新毛发材质建模效果和毛发材质渲染效果；

S6：重复执行步骤S4和S5，直到得到的毛发材质效果符合毛发材质的制作要求，保存毛发材质建模参数和毛发材质渲染参数，作为可交互式编辑的实时毛发材质的数据内容。

2.根据权利要求1所述的一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，其特征在于，在步骤S202中，所述对每条毛发引导线进行弯曲操作，具体如下：

若毛发材质建模参数的弯曲度大于零，则预设垂直于毛发引导线延伸方向的单位向量，并将该单位向量乘以弯曲度，构成弯曲向量；对毛发引导线的每个分段点计算弯曲系数，使用弯曲向量和弯曲系数的乘积得到的向量对毛发引导线的每个分段点进行偏移，得到弯曲后的毛发引导线。

3.根据权利要求1所述的一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，其特征在于，在步骤S202中，所述对每条毛发引导线进行增加重力影响操作，具体如下：

若毛发材质建模参数的重力向量的长度大于零，则对毛发引导线的每个分段点计算重力系数，使用重力向量和重力系数的乘积得到的向量对毛发引导线的每个分段点进行偏移，得到重力影响后的毛发引导线。

4.根据权利要求1所述的一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，其特征在于，在步骤S202中，所述对每条毛发引导线进行卷曲操作，具体如下：

若毛发材质建模参数的卷曲度和卷曲半径均大于零，则将卷曲度除以毛发引导线的分段个数，得到毛发引导线的每个分段的轴向旋转圈数；将表面网格区域采样点处的切向乘以卷曲半径，得到发根位置的卷曲向量，将毛发引导线发根位置的分段点使用该卷曲向量偏移得到卷曲后的发根点；

对于毛发引导线其余位置的分段点，将轴向旋转圈数乘以分段数，得到相应毛发引导线分段点的轴向旋转圈数，并将该轴向旋转圈数计算转换为旋转角度，以卷曲前的毛发引导线生长方向为轴，将卷曲向量以该旋转角度沿轴旋转，得到相应毛发引导线分段点的卷曲向量，使用该卷曲向量偏移相应毛发引导线分段点，得到卷曲后的相应毛发引导线分段点；重复上述步骤对其余毛发引导线分段点进行卷曲操作，直到所有毛发引导线分段点都完成偏移，得到卷曲后的毛发引导线。

5.根据权利要求1所述的一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，其特征在于，在步骤S203中，根据毛发材质建模参数中的毛发锥度，计算发梢位置的毛发宽度，具体如下：

发梢位置的毛发宽度＝发根宽度×(1.0-毛发锥度)。