CN110264552A - 一种模拟毛发运动的方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种模拟毛发运动的方法、装置、电子设备和存储介质，其中，所述方法包括：创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；为每根关节对应的控制器分别打组；创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。本发明实施例可以实现通过模拟解算总控制器调整毛发骨骼中每根关节对应的控制器的旋转参数，从而使得毛发骨骼模拟毛发运动，提高了毛发骨骼的动力模拟效率。
Description
技术领域
本发明涉及动画模拟技术领域，特别是涉及一种模拟毛发运动的方法和相应的装置、电子设备、存储介质。
背景技术
CG是Computer Graphics(计算机动画)的英文缩写，具体是指利用计算机进行视觉设计和生产的领域。CG可以分为二维动画和三维动画两种。
在许多的三维动画中，都会涉及模型毛发(例如：人物头发)的构建(例如：构建毛发骨骼)和调整。
在现有技术中，当使用三维动画软件Maya(玛雅)对模型进行解算(即模拟毛发运动)时，无法直接解算模型毛发，需要通过Maya中的nhair系统，驱动毛发骨骼来对毛发进行解算。这种解算方法不仅步骤复杂，还容易产生毛发相互穿插的错误显示效果，直接影响三维模型动画的制作效率。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种模拟毛发运动的方法和相应的装置、电子设备、存储介质。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种模拟毛发运动的方法，包括：
创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；
为每根关节对应的控制器分别打组；
创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。
优选地，所述为每根关节对应的控制器分别打组，包括：
为每根关节对应的控制器分别至少打两个组，且根据所述两个组中的第二个组的属性对所述两个组中的第一个组的属性进行归零处理。
优选地，所述方法还包括：
为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
优选地，所述为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联，包括：
为所述模拟解算总控制器与根关节外的每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
优选地，所述旋转属性包括基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，其中，所述第一轴向和所述第二轴向互相垂直，且所述第一轴向和所述第二轴向构成的平面与所述毛发骨骼的指向方向垂直。
优选地，所述旋转参数包括：旋转速度、波浪值、偏移值。
优选地，所述创建毛发骨骼包括：
根据预设的骨骼段数，创建CV曲线；
根据所述CV曲线建立所述毛发骨骼，且为所述CV曲线与所述毛发骨骼建立父子约束关系。
优选地，所述方法还包括：
对所述毛发骨骼和对应的毛发模型进行蒙皮处理。
本发明实施例还公开了一种模拟毛发运动的装置，包括：
毛发骨骼创建模块，用于创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；
控制器打组模块，用于为每根关节对应的控制器分别打组；
总控制器生成模块，用于创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。
优选地，所述控制器打组模块包括：
归零子模块，用于为每根关节对应的控制器分别至少打两个组，且根据所述两个组中的第二个组的属性对所述两个组中的第一个组的属性进行归零处理。
优选地，所述装置还包括：
关联模块，用于为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
优选地，所述关联模块包括：
属性关联子模块，用于为所述模拟解算总控制器与根关节外的每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
优选地，所述旋转属性包括基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，其中，所述第一轴向和所述第二轴向互相垂直，且所述第一轴向和所述第二轴向构成的平面与所述毛发骨骼的指向方向垂直。
优选地，所述旋转参数包括：旋转速度、波浪值、偏移值。
优选地，所述毛发骨骼创建模块包括：
曲线子模块，用于根据预设的骨骼段数，创建CV曲线；
约束子模块，用于根据所述CV曲线建立所述毛发骨骼，且为所述CV曲线与所述毛发骨骼建立父子约束关系。
优选地，所述装置还包括：
蒙皮模块，用于对所述毛发骨骼和对应的毛发模型进行蒙皮处理。
本申请实施例还公开了一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的模拟毛发运动的方法的步骤。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的模拟毛发运动的方法的步骤。
本发明实施例包括以下优点：
通过在创建毛发骨骼后，为毛发骨骼中的每根关节对应的控制器分别打组，并创建用于控制每根关节对应的控制器的组的旋转属性的模拟解算总控制器，从而实现用户可以简单地采用模拟解算总控制器，调整旋转属性对应的参数，对毛发骨骼进行动力学解算，进一步地，实现毛发骨骼模拟毛发运动，提高用户对毛发骨骼的动力模拟效率。
附图说明
图1是本发明的一种模拟毛发运动的方法实施例一的步骤流程图；
图2是本发明的一种模拟毛发运动的方法实施例二的步骤流程图；
图3是本发明的一种模拟毛发运动的装置实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明的一种解算方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；
当前CG制作场景中，要使得CG模型模拟一定运动效果，本质上是控制模型对应的骨骼运动，通过骨骼运动驱动模型运动。即当需要CG模型中的毛发模拟一定运动效果时，需要先创建对应的骨骼即毛发骨骼。
其中，毛发骨骼可以包括一根或多根关节，每根关节绑定有对应的控制器，例如：FK(Forward Kinematics，正向运动学)控制器和IK(Inverse Kinematics，反向运动学)控制器。控制器是用来控制角色物体动画的，通过对控制器的移动、旋转、缩放使物体也产生移动、旋转、缩放的变化。因此控制每根关节对应的控制器就可以控制该关节的运动/旋转。
步骤102，为每根关节对应的控制器分别打组；
对每根关节对应的控制器分别进行打组，通过调整组的属性可以控制控制器的旋转，为每根毛发每打一个组就多一个可以控制的旋转轴心点。
步骤103，创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。
通过模拟解算总控制器统一调整各根关节对应的控制器的组对应的旋转属性的参数，从而调整毛发骨骼的运动效果，实现模拟毛发运动。
在本申请实施例中，通过在创建毛发骨骼后，为毛发骨骼中的每根关节对应的控制器分别打组，并创建用于控制每根关节对应的控制器的组的旋转属性的模拟解算总控制器，从而实现用户可以简单地采用模拟解算总控制器，调整旋转属性对应的参数，对毛发骨骼进行动力学解算，进一步地，实现毛发骨骼模拟毛发运动，提高用户对毛发骨骼的动力模拟效率。
参照图2，示出了本发明的一种解算方法实施例二的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤201，创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器。
在本发明实施例中，步骤201可以包括：
子步骤S11，根据预设的骨骼段数，创建CV曲线；
在一种示例中，可以创建与预设骨骼段数对应的CV曲线，即CV曲线的线段数量与骨骼段数一致。其中，骨骼段数可以由用户预先设置，或者实时设置。
子步骤S12，根据所述CV曲线建立所述毛发骨骼，且为所述CV曲线与所述毛发骨骼建立父子约束关系。
根据CV曲线的段数和位置，创建与CV曲线对应的毛发骨骼。通过建立所述CV曲线与所述毛发骨骼建立父子约束关系，从而限制毛发骨骼的变换旋转属性，通过CV曲线来控制毛发骨骼的位移和旋转。
在另一种示例中，也可以通过CV Curve Tool命令建立CV曲线，沿着CV曲线创建毛发骨骼，CV曲线上的点越多，可以创建的骨骼关节越多。
步骤202，为每根关节对应的控制器分别打组。
在本发明实施例中，步骤202可以包括：
为每根关节对应的控制器分别至少打两个组，且根据所述两个组中的第二个组的属性对所述两个组中的第一个组的属性进行归零处理。
在创建毛发骨骼时，会同时生成与毛发骨骼中各个关节对应的控制器。例如：毛发骨骼中关节f_hair_j2对应的控制器为con_f_hair_j2_G。
对所述关节对应的控制器进行两次打组，生成两个组。其中，对第一组的属性进行归零处理，用于后续mel关联；第二个组承载有与控制器对应的初始属性。第二个组用于辅助第一个组，具体地，采用归一化的计算方式，根据统一的换算公式将第二个组的属性转化为第一个组的旋转属性。
例如，对控制器con_f_hair_j2_G进行两次打组，生成第一个组con_f_hair_j2_GG和第二个组con_f_hair_j2。则con_f_hair_j2用于承载关节f_hair_j2初始属性，con_f_hair_j2_GG用于承载根据con_f_hair_j2中的属性归一化转换后得到的旋转属性。
在本发明实施例中，所述旋转属性包括基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，其中，所述第一轴向和所述第二轴向互相垂直，且所述第一轴向和所述第二轴向构成的平面与所述毛发骨骼的指向方向垂直。
可以定义毛发骨骼中骨骼延伸方向为骨骼的指向方向。
在本发明实施例中，所述旋转参数包括：旋转速度、波浪值、偏移值。需要说明的是，第一轴向和第二轴向分别有与其对应的旋转参数。
步骤203，创建模拟解算总控制器。
创建与上述毛发骨骼具有对应关系的模拟解算总控制器。可以提供用户交互界面用户方便用户控制模拟解算总控制器，用户可以通过在用户交互界面中输入基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，同时用户也可以在用户交互界面中输入需要模拟的骨骼关节数。
用户界面中，还可以显示有可显性控制信息、总控制信息、锁定信息、总速度信息、总波浪值信息和总偏移信息。
步骤204，为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
通过建立所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间的属性关联，从而将从模拟解算总控制器获取到的旋转参数实时赋值给控制器的第一个组，从而调整毛发骨骼的解算效果，进一步的，可以调整毛发骨骼的运动效果。从而实现模拟解算总控制器可以用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。具体地，通过模拟解算总控制器调整毛发骨骼基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，从而调整毛发骨骼在第一轴向和/或在第二轴向上的运动效果。
在本发明实施例中，步骤204可以包括：为所述模拟解算总控制器与根关节外的每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
由于毛发骨骼的对应的根部一般是不动的，所以在确定控制毛发骨骼时，需要剔除毛发骨骼中的根关节，即根关节为靠近皮囊最近的一根关节，跟关节不参与运动解算。
由于所述模拟解算总控制器与根关节外的每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联，使得模拟解算总控制器可以用于控制毛发骨骼中除跟关节外的各个关节对应的控制器的第一个组的旋转属性。其中，当模拟解算总控制器控制第一个组时，调整细节可以用各个关节对应的控制器，即采用每个关节对应的控制器可以调整每个关节的运动细节。
在本申请的一种示例中，可以采用Maya中的MEL(Maya Embedded Language，Maya内置语言)，执行上述的步骤201～204。
步骤205，对所述毛发骨骼和对应的毛发模型进行蒙皮处理。
通过将毛发骨骼与对应的毛发模型进行蒙皮处理，使得毛发模型可以跟随毛发骨骼运动，即使得通过控制毛发骨骼的旋转属性，实现调整毛发模型的运动效果。
在具体实施例中，当前CG制作场景可能包括有多个初始模型，可以通过目标标识，确定其中一个初始模型为目标初始模型，并确定目标初始模型中与目标标识对应的毛发模型为目标毛发模型。
在一种示例中，目标标识可以包括前缀信息和后缀信息，在多个初始模型中确定与前缀信息对应的目标初始模型(例如：初始模型可以包括角色模型A和角色模型B。当前缀信息与角色模型A对应时，则确定角色模型A为目标初始模型)，在目标初始模型的多个毛发模型中确定与后缀信息对应的目标毛发模型(例如：角色模型A中可以包括头发蒙皮、眉毛蒙皮。当后缀信息与头发蒙皮对应时，则确定角色模型A的头发蒙皮为目标毛发模型)。
在本申请的一种实施例中，所述模拟毛发运动的方法的步骤可以还包括：生成与所述模拟解算总控制器对应的控制开关。
可以采用Maya中Create命令下的CV Curve Tool命令，生成与模拟解算总控制器对应的曲线图形开关。
可以理解的是，针对同一个动画模型，可能需要对不同的毛发模型进行不同的解算控制。通过在生成与模拟解算总控制器对应的控制开关，从而实现可以采用不同的开关实现打开或者关闭对应的模拟解算总控制器，使得用户可以针对不同的毛发模型分别进行骨骼解算，以及避免了展示用户当前不需要的模拟解算总控制器。
在本申请的一种实施例中，所述模拟毛发运动方法的步骤可以还包括：生成与所述控制开关对应的开关标识。
可以采用Maya中Create命令下Text命令，生成与控制开关对应的文字信息作为所述开关标识。
在生成控制开关后，可以给控制开关设置唯一匹配的开关标识，以使用户快速识别各个开关对应的模拟解算总控制器，实现用户直观地区分不同控制开关，进一步的，提高了用户在进行骨骼链解算时的效率。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图3，示出了本发明的一种毛发解算装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：
毛发骨骼创建模块301，用于创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；
控制器打组模块302，用于为每根关节对应的控制器分别打组；
总控制器生成模块303，用于创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。
在本发明的一种实施例中，所述控制器打组模块302包括：
归零子模块，用于为每根关节对应的控制器分别至少打两个组，且根据所述两个组中的第二个组的属性对所述两个组中的第一个组的属性进行归零处理。
在本发明的一种实施例中，所述装置还包括：
关联模块，用于为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
在本发明的一种实施例中，所述关联模块包括：
属性关联子模块，用于为所述模拟解算总控制器与根关节外的每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
在本发明的一种实施例中，所述旋转属性包括基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，其中，所述第一轴向和所述第二轴向互相垂直，且所述第一轴向和所述第二轴向构成的平面与所述毛发骨骼的指向方向垂直。
在本发明的一种实施例中，所述旋转参数包括：旋转速度、波浪值、偏移值。
在本发明的一种实施例中，所述毛发骨骼创建301模块包括：
曲线子模块，用于根据预设的骨骼段数，创建CV曲线；
约束子模块，用于根据所述CV曲线建立所述毛发骨骼，且为所述CV曲线与所述毛发骨骼建立父子约束关系。
在本发明的一种实施例中，所述装置还包括：
蒙皮模块，用于对所述毛发骨骼和对应的毛发模型进行蒙皮处理。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请实施例还公开了一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的模拟毛发运动的方法的步骤。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的模拟毛发运动的方法的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种模拟毛发运动的方法、装置、电子设备和存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (11)
1.一种模拟毛发运动的方法，其特征在于，包括：
创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；
为每根关节对应的控制器分别打组；
创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每根关节对应的控制器分别打组，包括：
为每根关节对应的控制器分别至少打两个组，且根据所述两个组中的第二个组的属性对所述两个组中的第一个组的属性进行归零处理。
3.根据权利要去2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为所述模拟解算总控制器与所述每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联，包括：
为所述模拟解算总控制器与根关节外的每根关节的控制器的第一个组之间建立属性关联。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转属性包括基于第一轴向的旋转参数和基于第二轴向的旋转参数，其中，所述第一轴向和所述第二轴向互相垂直，且所述第一轴向和所述第二轴向构成的平面与所述毛发骨骼的指向方向垂直。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转参数包括：旋转速度、波浪值、偏移值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述创建毛发骨骼包括：
根据预设的骨骼段数，创建CV曲线；
根据所述CV曲线建立所述毛发骨骼，且为所述CV曲线与所述毛发骨骼建立父子约束关系。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述毛发骨骼和对应的毛发模型进行蒙皮处理。
9.一种模拟毛发运动的装置，其特征在于，包括：
毛发骨骼创建模块，用于创建毛发骨骼，所述毛发骨骼中每根关节绑定对应的控制器；
控制器打组模块，用于为每根关节对应的控制器分别打组；
总控制器生成模块，用于创建模拟解算总控制器，所述模拟解算总控制器用于控制所述每根关节对应的控制器的组的旋转属性。
10.电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的模拟毛发运动的方法的步骤。
11.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的模拟毛发运动的方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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