Collaborative Research: HCC: Small: Understanding Human Hair With Type 4 Simulation

合作研究:HCC:小型:通过 4 类模拟了解人类头发

基本信息

  • 批准号:
    2132280
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-06-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Understanding the mechanics of human hair has wide applications in visual media and is critical to faithfully depicting virtual humans, because after the face, hair is the next characteristic that we look to when establishing a person's identity. However, almost all existing research has focused on the depiction of straight or curly hair, which spans Types 1 to 3 in the Walker hair typing system, whereas Type 4 hair, also known as afro-textured or kinky hair, has received almost no attention. This knowledge gap is unfortunate, because the naturally occurring hair type of millions of people in the United States, and a billion people worldwide, is Type 4; consequently, representing and simulating virtual Type 4 hair in digital media is difficult, because existing algorithms were not designed with its specific computational challenges in mind. More broadly, a comprehensive understanding of human hair is not possible without a complete investigation of Type 4. This project will address these deficiencies by developing new mechanical models and efficient computational methods for Type 4 hair. The fundamental mechanical behavior of a solid is determined by its strain energy, and energies are usually custom-tailored to the behavior of specific real-world solids. Leveraging the team's complementary expertise and prior experience designing robust new energies for volumetric solids, a new, anisotropic, elasto-plastic energy for Type 4 hair will be defined, and the resulting model will be validated against real-world measurements as well as extensive large-scale simulation data. Moreover, a detailed understanding of Type 4 hair will point the way toward representations that span all hair types; to bridge these types, this research will develop general eigenanalysis methods for strain energies that span the strand (1D), shell (2D), and volumetric (3D) regimes. Project outcomes will include efficient methods that are capable of generating realistic motion for human hair, in all of its diversity.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
了解人头发的机制在视觉媒体中具有广泛的应用,对于忠实地描绘虚拟人类至关重要,因为在脸上,头发是建立一个人身份时的下一个特征。 但是,几乎所有现有的研究都集中在对沃克头发打字系统中1到3型的直发或卷发的描绘上,而4型的4型(也称为非洲纹理或扭结的头发)几乎没有受到关注。 不幸的是,这种知识差距是不幸的,因为在美国,数百万人和全球十亿人口是4型。因此,在数字媒体中代表和模拟虚拟的4型头发很困难,因为现有算法并未考虑到其特定的计算挑战。 更广泛地说,如果没有对4型的完整研究,就无法对人毛的全面理解。该项目将通过开发新的机械模型和4型头发的有效计算方法来解决这些缺陷。固体的基本机械行为取决于其应变能,并且能量通常是针对特定现实世界固体的行为进行定制的。 将确定团队的补充专业知识和先前的经验,为体积固体设计强大的新能量,将定义一种新的,各向异性的,各向异性的,弹性的能量,用于4型型头发,并将针对现实世界测量以及广泛的大型模拟数据来验证所得的模型。 此外,对4型头发的详细理解将指向跨越所有头发类型的表示的道路。为了桥接这些类型,这项研究将开发跨越链(1d),壳(2D)和体积(3D)方案的应变能的一般特征分析方法。项目成果将包括能够在其所有多样性中为人毛产生现实动作的有效方法。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估的评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Lifted Curls: A Model for Tightly Coiled Hair Simulation
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A Unified Analysis of Penalty-Based Collision Energies
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