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你的3D女神,也可以拥有一头逼真靓丽的秀发了

游戏人物的头发为什么这么假?3D人物的头发制作更真实了

果壳包果核 发表于  2013-06-13 09:55

不论你玩不玩3D游戏,你肯定都能感到如今的3D游戏人物的形象是越来越逼真,这多亏了性能日益强大的电脑芯片,以及科研机构在人类动力学、步态分析及骨骼肌机械学上投入的数十亿美元科研经费。但你是否有注意到,3D游戏中的男性角色通常都是一头木桩似的短发,而女性角色的发型通常也如跟板刷一样死板且生硬。这并不是幕后的3D美工人员在偷工减料,而是因为我们的3D人像复制技术始终难以逼真地还原人类发型。其中原因也很简单,毕竟一个常见的卷发都由数百万条不规则曲线相互编织相互交错而成,要模拟此结构实属难上加难。

不过这事儿看起来已经有望解决了。来自普林斯顿大学和南加州大学的研究人员们即将在6月召开的 Siggraph 2013(世界图形图像学术大会)上发布他们的“Structure-Aware Hair Capture”(缩写为SAHC)系统。在SAHC的支持下,3D建模人士不需要煞费苦心地手工绘图,也不需要依赖某种高分辨度的动作捕捉设备,仅凭几帧的图像便可以制作出美丽、真实而动感十足的3D秀发。先来看看下面这个演示视频。

从上面这个视频中我们可以看到,通过分析几帧拍摄角度不同的发型图像,SAHC系统首先会制作出一套3D点云数据,也就是一组组相互分离的零散头发碎缕。我们都知道,以长卷发为例,不论你在任何角度为其拍摄多少照片,总会有很大一部分头发因为被掩盖而不可见,你只能看到这个结构最表层的那一部分头发。所以当计算机分析这些图像数据并制作3D模型时,也只能模拟出那些可见的头发结构片段。由于不可见部分的存在,这些结构彼此之间处于相互分离状态。

要将这些相互分离的头发结构拼接还原成长卷发,需要强大的分析能力,而这就是SAHC最关键的功能。SAHC的连接与走势分析技术(connection and direction analysis)能够判断这些头发碎缕间的连接关系,判断哪一些头发碎缕来自于同一缕头发,并将头发片段还原为栩栩逼真的长发。


将不同结构片段连接在一起的示样。虚线标明了每个结构的走势,蓝线表示两个独立结构间可连接,红线表示两个独立结构间不可连接。

所以,SAHC系统的绘图流程可以概括为:采集图像信息→使用3D方向场制作点云数据→把这些点云还原成分散的头发碎缕→通过连接与走势分析技术判断这些头发碎缕间的连接关系→将头发片段连接为完整的束状图形→最后把束状图形还原为头发。如下图所示。


SAHC绘图流程概览。点这里查看大图

除了这种长卷发之外,SAHC能够3D模拟的发型还包括长直发、短直发、中等长短的蓬乱发型,也就是爱因斯坦的那种爆炸头。虽然通过视频我们发现,SAHC模拟出的发型还存在一些不理想的地方,但考虑到这是一款全自动的3D绘图系统,这种结果已经令人印象深刻。如果想追求更逼真的效果,我们的3D艺术家只要在此基础上再稍作处理即可。如果你对SAHC系统有兴趣,可以前往查看完整的研究报告

 

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信息来源:Extremtech,Researchers finally crack realistic, real-time rendered hair in video games
​图片来源:Extremtech
​题图:来自网络

热门评论

  • 2013-06-13 10:35 wuou 果壳网副主编

    好忧伤,女神都是3D的。

    [51] 评论

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全部评论(43)
  • 1楼
    2013-06-13 10:06 Jacob_226

    杀!

    [0] 评论
  • 2楼
    2013-06-13 10:22 忧伤的尼姑

    good. kao pu
    来自山寨果壳.wp

    [1] 评论
  • 3楼
    2013-06-13 10:35 wuou 果壳网副主编

    好忧伤,女神都是3D的。

    [51] 评论
  • 4楼
    2013-06-13 11:43 深夜坐家 资深美食达人

    木头桩跟板刷头,太有喜感了,哈哈哈哈哈哈哈

    [0] 评论
  • 5楼
    2013-06-13 11:49 claptapishere

    最新一代的古墓丽影已经让劳拉的头发飘起来了,能像洗发水广告那样飘逸且有光泽,可惜我的电脑开不起,一开就变幻灯片。

    [2] 评论
  • 6楼
    2013-06-13 12:13 TDYWA

    至今仍然怀念爱丽丝的一头飘逸的长发

    [1] 评论
  • 7楼
    2013-06-13 12:41 bluesky365

    首先你要有一台@alienware...

    [0] 评论
  • 8楼
    2013-06-13 12:54 龙战骑士006

    表示。。古墓娇喘9开海飞丝特效。。有效果。。但是会从60帧直接跌到30帧。。。

    [2] 评论
  • 9楼
    2013-06-13 13:07 司马道子 信息导向系统设计师,插画师

    勇敢传说的女主角头发是不是这个技术?

    [0] 评论
  • 10楼
    2013-06-13 13:30 素食者

    这都是吃cpu和显卡的东西。逼着我们更新换代啊!又爱又恨。

    [0] 评论
  • 11楼
    2013-06-13 14:13 linunix

    在最新的古墓丽影9里面,TressFX技术不是已经让劳拉的头发飘逸了起来了么?

    [1] 评论
  • 12楼
    2013-06-13 14:22 老马一身都是胆也

    不错的突破。技术真是无止境的

    [0] 评论
  • 13楼
    2013-06-13 15:06 枫依然

    我想知道大家眼中的3D女神都有哪些

    [1] 评论
  • 14楼
    2013-06-13 15:10 动力刹车
    引用@linunix 的话:在最新的古墓丽影9里面,TressFX技术不是已经让劳拉的头发飘逸了起来了么?

    这里说的是分析真实的头发,然后重建出3d数据化的头发

    [0] 评论
  • 15楼
    2013-06-13 16:28 睿奚
    引用@司马道子 的话:勇敢传说的女主角头发是不是这个技术?

    那个貌似是数学运算的结果- -
    事实上是一大团数据。。。具体怎么搞的文科生无力。。。

    [0] 评论
  • 16楼
    2013-06-13 16:54 超爽的捡到一百块

    那得烧多少米在显卡上啊…
    来自山寨果壳.wp

    [0] 评论
  • 17楼
    2013-06-13 18:22 肥肥肥龙

    爱丽丝疯狂回归里的头发做的就不错

    然后接下来就是古墓9

    [0] 评论
  • 18楼
    2013-06-13 20:23 冰水

    游戏弄不好头发主要是显卡不行,而不是建模吧==!

    [0] 评论
  • 19楼
    2013-06-13 22:37 TDYWA
    引用@肥肥肥龙 的话:爱丽丝疯狂回归里的头发做的就不错然后接下来就是古墓9

    终于有人提到爱丽丝了,那一头秀发在跳来跳去的时候相当飘逸的感觉呀

    [0] 评论
  • 20楼
    2013-06-14 13:05 狂风灬神佑

    没有人提到MIKU酱么

    [0] 评论
  • 21楼
    2013-06-14 18:04 三水-王子

    当年最终幻想灵魂深处 女主角Aky一头飘逸的短发你们还记得么!!!

    [2] 评论
  • 22楼
    2013-06-15 17:53 索拉

    视觉党有救了!!!!

    [0] 评论
  • 23楼
    2013-06-16 09:51 6S8
    引用@claptapishere 的话:最新一代的古墓丽影已经让劳拉的头发飘起来了,能像洗发水广告那样飘逸且有光泽,可惜我的电脑开不起,一开就变幻灯片。

    8地下世界里劳拉的头发也很好啊。

    [0] 评论
  • 24楼
    2013-06-16 10:05 6S8
    引用@bluesky365 的话:

    alienware性价比感觉太低了,镭波1W的配置和Alien2W的配置可以画等号

    [0] 评论
  • 25楼
    2013-06-16 20:00 Tyrael 软件工程专业,软件工程师

    海飞丝的节奏么

    [0] 评论
  • 26楼
    2013-06-16 20:42 张君雅雅

    显卡一般功率让给头发吧。。。

    [0] 评论
  • 27楼
    2013-06-16 21:10 慕容苏
    引用@三水-water 的话:当年最终幻想灵魂深处 女主角Aky一头飘逸的短发你们还记得么!!!


    好黑

    [0] 评论
  • 28楼
    2013-06-16 21:28 Dwinters

    三个作者里有两个是中国人么,其中一个还是工业光魔的?其实我更想知道有风吹过时这些头发能不能动起来。。

    [0] 评论
  • 29楼
    2013-06-17 01:23 Hawke翱翔天宇

    卡死你们这些萌发党....

    [1] 评论
  • 30楼
    2013-06-17 09:37 罗柏
    引用@三水-water 的话:当年最终幻想灵魂深处 女主角Aky一头飘逸的短发你们还记得么!!!

    不是说票房练头发钱都没收回来。。。

    [0] 评论

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