浅论真实感三维头发的建模及动态模拟算法研究

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1、浙江大学计算机学院硕士学位论文真实感三维头发的建模及动态模拟算法研究姓名：张黎申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：李际军20100123浙江大学硕上学位论文摘要当前计算机技术迅速发展，计算机创造的虚拟人在电影、游戏、广告等领域都有着极其广泛的应用。作为虚拟人研究的一个部分，头发的仿真和动态实现十分复杂，几乎涉及了计算机图形学技术的各个方面，具有非常重要的理论价值。如何实现头发的绘制以及如何进行头发造型和动态模拟‘‘直是计算机图形学领域的一个非常具有挑战性的问题。本文主要内容包括头发建模、发型设计、头发的动态模拟

2、等，设计了一个可支持多种发型的框架，实现了一种实时性强仿真度高的头发动态模拟算法，并且能够在图形硬件的支持下获得更快的速度。在头发建模方面，采用了发线模型来表示头发，把头发视为马尔可夫链。在发型设计方面，使用了点约束、轨迹约束、方向约束三种约束方法对头发进行造型，模型的结构简单，能够支持多种发型。在头发的动态模拟方面，使用了ByoungwonChoe的弹簧头发丝模型，在原来的头发丝模型基础上，添加了线性弹簧和角度弹簧，这是一种基于物理的动态模拟技术。本文算法简洁，效率高，可以实现多种发型的高质鼍实时绘制以及发型的动态模拟。

3、算法实现时，使用了OpenGL、WildMagic4库和Osg席作为开发工具，具有较好的可移植性，经实验表明，能在普通的硬件配置上，实现高质量的发型设计和动态模拟。关键词：头发建模，发型合成，动态模拟，发线模型，马尔可夫链浙江大学硕上学位论文AbstractRecentyears，computertechnologydevelopsrapidly,virtualcharactersarewidelyusedinmovies，gamesandadvertisements．Asapartofvirtualcharactersr

4、esearch，thesimulationanddynamicrealizationofhairareverycomplex，andinvolveeverysideofcomputergraphictechnique，andhaveimportanttheoryvalue．Hairstylinganditsdynamicrealizationarestillverychallengingproblemsintheareaofcomputergraphics．Thecontentofthispaperincludeshair

5、modeling，hairstylinganddynamicrealization．Analgorithmwhichsupportsvarioushairstylesisdescribedandimplementedinthispaper．Thispaperalsoproposesadynamicrealizationmethodofhairandcanachieveafasterspeedwiththesupportofthegraphicshardware．Inthispaper,strandmodelisusedto

6、expresshairandwemodelahairstrandasaMarkovRandomProcess．Hairstyling，usethreestylingconstraints：pointconstraint，trajectoryconstraint，anddirectionconstraint．Itisamethodwhichcanmodelhairwithsimplestructureandcansupportmultiplehairstyles．ThespringhairmodelofByoungwonCh

7、oeisusefordynamicrealizationofhair．Linearspringsandangularspringsareaddedtotheoriginalhairmodel．Thisisaphysics—baseddynamicsimulationtechnique．Thealgorithmcanachievereal-timerenderingofvarioushairstylesinhighquality．OpenGL，WildMagic4andOsgareusedasdevelopmenttools

8、，whichhavegoodportability．Sothissot=twarefeaturesgoodportability,efficiency．ItcanarchivehairstyleswithhighqualityonanordinaryPC．Keywords：hairmodel，hairs