[发明专利]一种真实质感毛发的模拟方法

说明书

本发明公开了一种真实质感毛发的模拟方法，包括：构建毛发质感模型的三层架构，并建立毛发质感模型的参数体系；根据毛发的几何特性和光学特性，设定和计算毛发质感模型的参数，并通过毛发质感模型进行真实质感毛发的模拟。本发明构建了能够反应毛发的几何特性和光学特性的毛发质感模型，一方面不需要设计师手工对毛发的几何细节和光影变化逐一绘制，另一方面也不依赖计算量庞大的图像渲染引擎，解决了现有毛发的模拟方法对计算机硬件配置要求高、渲染速度慢的问题，也可满足设计师绘制效果图时实时性和真实性的需求。

技术领域

本发明涉及计算机图形学技术领域，具体涉及一种真实质感毛发的模拟方法。

背景技术

在革制品设计、服装设计、工业设计和平面设计中，设计师通常需要在绘制产品效果图时表现毛发质感。毛发数量大，直径小且呈现很强的不规则性，导致毛发质感相较于其他质感更难去表现。

当前设计师在绘制毛发质感时通常采用手绘和采用设计软件中毛刷画笔的方法，采用这两种方法往往需要对毛发的几何细节和光影变化逐一绘制，要求绘制者有较好的美术基础，其较大的工作量无法满足设计师快速表现效果图的时效性需求。为了绘制毛发质感，计算机图形学技术领域的相关工作者进行了大量的研究，但现有研究对计算机硬件配置要求较高，渲染速度较慢，不能满足设计师在绘制效果图时的实时性需求。

因此，为了解决目前大量普通设计师无有效办法快速表现具有真实质感的毛发这一现状，发明一种可以提高绘制效率同时又能满足毛发真实质感的绘制方法至关重要。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种真实质感毛发的模拟方法解决了现有毛发的模拟方法对计算机硬件配置要求高、渲染速度慢，不能满足设计师在工程过程中绘制效果图时的实时性需求的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种真实质感毛发的模拟方法，包括以下步骤：

S1、构建毛发质感模型的三层架构，并建立毛发质感模型的参数体系；

S2、根据毛发的几何特性和光学特性，设定和计算毛发质感模型的参数，并通过毛发质感模型进行真实质感毛发的模拟。

本发明的有益效果为：构建了能够反应毛发的几何特性和光学特性的毛发质感模型，一方面不需要设计师手工对毛发的几何细节和光影变化逐一绘制，另一方面也不依赖计算量庞大的图像渲染引擎，解决了现有毛发的模拟方法对计算机硬件配置要求高、渲染速度慢的问题，也可满足设计师绘制效果图时实时性和真实性的需求。

进一步地，所述毛发质感模型，用于通过片元素构成真实质感毛发的基本单元，并通过片元素的错位叠加进行真实质感毛发的模拟；

所述片元素包括：1个皮板单元和Q个毛发单元。

上述进一步方案的有益效果为：真实世界毛发的几何结构可以近似看作大量细小的圆锥体聚集而成的不规则表面，其发根处接触表皮，因此对于毛发图像而言，可以视作皮板与毛发的错位叠加，本发明以二维的带有皮板单元和毛发单元的片元素作为毛发图像的基本单元模拟真实质感毛发，既结合自然规律，能反应毛发的质感，又大大降低了计算机的计算量。

进一步地，所述毛发质感模型的三层架构为：毛发质感模型低层，用于以基圆表征皮板单元，以角形表征毛发单元，并通过毛发质感模型低层参数构建片元素；毛发质感模型中层，用于通过毛发质感模型中层参数进行片元素的差异化调节；毛发质感模型高层，用于通过毛发质感模型高层参数进行片元素的错位叠加；

所述片元素包括：1个基圆和Q个角形，每个角形均包括：发尖顶点、发根第一顶点和发根第二顶点；所述每个角形的发根第一顶点和发根第二顶点均位于基圆的圆边上；所述片元素还包括外辅助同心圆；所述每个角形的发尖顶点均位于外辅助同心圆的圆边上；