[发明专利]一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法

说明书

本发明公开了一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，能够设置表面网格区域，并在表面网格区域上生成预设数量的毛发三角网格，使用毛发材质渲染参数对毛发三角网格进行渲染，每次修改毛发材质建模参数和毛发材质渲染参数均能实时更新毛发材质建模效果和渲染效果，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；本发明克服现有技术中毛发制作过程中毛发材质的效果不够直观，难以实时验证毛发渲染效果等问题，实现可交互式编辑，能够在预设好的毛发材质的基础上通过修改参数得到批量的毛发材质，提高毛发材质的制作效率。

技术领域

本发明涉及毛发建模和渲染的技术领域，尤其是指一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法。

背景技术

毛发包括人和动物身上的体毛和头发，毛发的建模和渲染一直是计算机图形学中的一个重要课题，广泛应用于动画、游戏、服装仿真等领域。由于毛发形态和视觉效果的复杂性和多样性，为了给角色或带毛发的材料提供更加真实的渲染效果，需要毛发的渲染算法能够体现不同毛发材料的形态和渲染特性；然而毛发的制作通常需要一个比较复杂的流程，包括建模、仿真、渲染等几个对专业程度要求极高的步骤，才能获得较为逼近真实的毛发视觉效果，而且由于涉及的算法较为复杂和耗时，难以实时预览最后的制作效果，需要多次重复修改后，经过耗时较长的离线渲染，才能判断制作得到的毛发材料是否能够符合要求。

发明内容

本发明目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，能够提高毛发材质的制作效率，在完成毛发材质的制作后，只需要调整毛发材质建模参数和毛发材质渲染参数，即可实时获得修改后的毛发材质效果，得到一系列具有逼真效果的毛发材质。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种可交互式编辑的实时毛发材质生成方法，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；

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。

进一步，所述步骤S2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，计算毛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。