发型设计及效果展示算法的研究

发布时间：2020-10-20 23:54

　　 当前计算机技术迅速发展，计算机动画在娱乐、电影、仿真等领域都有着极其广泛的应用。人物发型和动物的毛发对动画的真实感有着极其重要的影响，吸引了越来越多的研究。虽然头发的模拟非常重要，而且已经有了大量的研究，但是三维发型设计和效果展示现在依然是一个挑战。本文主要内容包括头发建模、发型设计、碰撞检测与碰撞处理、发型渲染等。 本文设计并且实现了一种可支持多种发型的框架，给出了一种改进的渲染方法，加速了发型在复杂灯光条件下渲染，并且能够在图形硬件的支持下获得更快的速度。 本文采用了发线模型来表示头发，使用了流体力学的原理对发型进行造型，模型的结构简单，支持多种发型，并且能够比较精确地进行碰撞检测，能合理地处理碰撞反应。在头发的渲染方面，使用了Kajiya-Kay的经典毛发光照模型对发型进行渲染，同时高效地模拟了头发的自阴影，采用了阴影图(shadow map)技术。本文对常用的渲染方法进行一点修改，将光照分解为并行于X，Y，Z轴方向的三个分量，然后对这三个分量分别进行光照运算，更真实地体现出了毛发的自阴影效果，能大大提高复杂光照条件下的计算效率，并且能够用硬件实现并行计算，可以进一步提高效率。 算法实现是使用了openGL作为开发工具，具有较好的可移植性，算法简洁，效率高，能在普通的硬件配置上，实现高质量的发型设计和渲染输出。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TS974.21
【部分图文】：

图l一3Yuyizhou等人利用流体力学绘制头发动画效果发型合成一般是通过使用力场来对头发进行约束，从而最终形成一个理型。日一勾瓦大学的Paseazvolino和NadiaMagnenat一Thazmannlg]提出了一个FD绘制头发动画的算法。该方法很新颖，能够支持复杂的发型动画。、悦卜忧;伟飞禽萝专“、;奄卜春l土下4.叮，。未丁l于落衣奋走五畏万势厄腐梦了二。

本文中采用了 Byoungwonehoe和Hyeony一 seokKol’7]等人提出的约束模型，本文实现了两种约束:一种是点约束，一种是线约束。图3一 1ByoungwonChoe和Hyeony一SeokKo等人使用约束生成的发型3.1.1点约束点约束定义了一个球形空间，落在球形空间中的指定的粒子，均受到一个指向球中心的力。点约束的可用一个二元组来描述。点约束:C(p(x，y，z)，r)P:是一个向量，代表点约束C的位置R:是一个正浮点数，表示诀点约束的影响范围对于一个点约束C(只r)很容易判断一个点是否处于点约束的作用范围内。令V(x，y

3点约束
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本文编号：2849335