柔順海飛絲 人類終于能在游戲中實(shí)時(shí)模擬頭發(fā)

隨著人類計(jì)算機(jī)芯片性能的提升和數(shù)十億美元人體動(dòng)力學(xué)，工程學(xué)的開發(fā)與研究近戰(zhàn)，我們終于能對(duì)人類面部和肢體進(jìn)行完美的模擬。然而每個(gè)人頭上數(shù)百萬根互相交聯(lián)的頭發(fā)卻一直是最難模擬的對(duì)象。大多數(shù)情況下，男性角色都是短發(fā)，女性角色的長發(fā)都用強(qiáng)力定型劑。不過現(xiàn)在，南加利福尼亞大學(xué)和普林斯頓大學(xué)的合作項(xiàng)目終于可以向我們展示實(shí)時(shí)模擬的，幾近真實(shí)的人類頭發(fā)。他們的研究成果將在6月份由SIGGRAPH（國際圖形學(xué)年會(huì)）上展出。

他們沒有一根一根繪制毛發(fā)，也沒有通過高清動(dòng)態(tài)捕捉工具獲取毛發(fā)行動(dòng)回?fù)?，他們采用的?ldquo;結(jié)構(gòu)探知型毛發(fā)捕捉系統(tǒng)”“Structure-Aware Hair Capture” (SAHC) ，只需要輸入幾個(gè)關(guān)鍵幀就能夠完成運(yùn)算。在這幾個(gè)關(guān)鍵幀中，計(jì)算機(jī)將識(shí)別人類頭發(fā)模型中不同的點(diǎn)，然后生成3D點(diǎn)陣列。然后導(dǎo)向數(shù)據(jù)（發(fā)絲的走向）與3D點(diǎn)陣數(shù)據(jù)結(jié)合，繪制出小段發(fā)束（ribbon），每捆發(fā)束都有獨(dú)立的物理碰撞體積，最后分析發(fā)束之間的連接和運(yùn)動(dòng)方向，連接稱整段發(fā)束（swips），生成一頭飄逸的長發(fā)。

最有技術(shù)含量的就是最后一步，小段的發(fā)束通過計(jì)算，被連接成一整條發(fā)束。因?yàn)闊o論你照多少照片，繪制多少關(guān)鍵幀，總是會(huì)有一些頭發(fā)被遮擋住。內(nèi)層的毛發(fā)通常都是看不見的，它們構(gòu)成了發(fā)型的厚度。而對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，外層和內(nèi)層的頭發(fā)是完全分割開的，要把這兩部分連接到一起，需要大量的邏輯運(yùn)算。需要分析頭發(fā)生長的方向，并且繪制出符合現(xiàn)實(shí)物理規(guī)則的發(fā)束。

“結(jié)構(gòu)探知型毛發(fā)捕捉系統(tǒng)”可以用于短發(fā)，中發(fā)，長發(fā)，卷發(fā)等各種情況，愛因斯坦的頭發(fā)也沒問題。該軟件可以生成“可用于各種動(dòng)畫模擬的頭發(fā)模型”。視頻中我們看到的最終動(dòng)畫模擬結(jié)果還不夠完美，但如果在經(jīng)過3D建模藝術(shù)家的改進(jìn)，一定會(huì)更加出色。而“結(jié)構(gòu)探知型毛發(fā)捕捉系統(tǒng)”是全自動(dòng)的，無疑將會(huì)節(jié)省大量人力和時(shí)間。

SIGGRAPH上還會(huì)展出許多其他先進(jìn)圖形處理技術(shù)，屆時(shí)請(qǐng)關(guān)注3DM更多報(bào)道。