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有助于电影特效制作的卷发物理学研究

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发表于 2014-3-3 10:54:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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世界上第一个精细卷发3D数字模型已经开发成功,研究人员说该成果有助于电影和数字动画。

在此之前,还没有简单的数字途径描述卷发动态,比如运动时卷发如何回弹。鉴于此,大多数动画角色的卷发都是僵硬的一坨,或只能做简单的来回摇摆。现在,麻省理工学院和巴黎第六大学的研究者们正在考验卷发的物理特性。

科学家们利用可弯折软管检查卷发不同的卷曲程度。

“我们并不是研究人头上所有毛发如何碰撞,这是动画制作者控制毛发运动的关键,”研究作者之一的麻省理工学院Pedro Reis副教授说,“我们研究的是某根毛发的不同弯曲程度,并用数字手段呈现出一根头发弧长的弯曲变化特性。”

一开始Reis并不打算分析出卷发的物理运动特性,但是他在一次检测实验室中某种细细的可弯折软管的弧度时,意识到这种弧度可能有助于发现决定卷发如何回弹的机制。

研究人员们将实验室结果和电脑模拟结果相结合,希望找出控制卷发运动的关键参数:曲率(弯曲率和长度之比)和重量(头发重量和垂顺度之比)。打个比方,如果说曲率、头发长度、重量和垂顺度都知道了,研究人员就可以用电脑模拟出这种条件的卷发在本身重量的影响下呈现出的形状。

Reis和他的同事们也检查了不同参数下的卷发形变原理。如果头发只是部分卷发,研究人员就在3D模型上标记“局部”,如果整根毛发都是捐卷的,研究人员就标记“全螺旋”。

根据参数不同,卷发可以呈现2D上翘、3D局部螺旋、3D全螺旋。再者,因为高处的头发比发梢受到的重力作用更大,如果某根毛发的重量太大不足以支撑自然卷曲,那么头发的线条会呈现直发或螺旋的姿态,具体取决于毛发的长度和垂顺度。

这套数字模型也能帮助动画制作人员在电影中呈现更生动的卷发。

除了能模拟卷发,这套模型还可以用来预测管道、线缆或是各种类型的输油钢管的曲度。

“我们都认为钢管的质量很好,应该很直,但是从某种意义上来说,钢管有时候要绕过某些障碍,”研究带头作者James Miller说,“从大尺度来看,钢管都是可以弯曲的,就像你和我常吃的意大利面一样柔软。”

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