研究人员说,已经创建了3D卷发的第一个详细模型,这可能是电影和计算机动画行业的福音。
以前,科学家没有简单的数学方式来描述运动的运动卷发,包括卷发在四处走动时弹跳的方式。因此,许多动画角色的头发要么是僵而且直接的,要么只侧面旋转。现在,马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院的研究人员和巴黎的皮埃尔·伊特·马里·塞里(UPMC)的大学正在逗弄卷发的物理学。
为了建立自己的模型,科学家使用柔性杆检查了不同程度的卷曲。 [7件事的神秘物理学这是给出的
麻省理工学院民用与环境工程系的助理教授佩德罗·里斯(Pedro Reis)在一份声明中说:“我们的工作并不涉及头部所有头发的冲突,这对于动画师控制发型是非常重要的效果。” “但是它表征了头发的所有不同程度的卷发,并在数学上描述了卷曲的特性如何沿着头发的弧长变化。”
Reis最初并不是要找出头发的物理学,但是当他检查实验室中薄而柔软的杆的曲率时,他认识到这些曲线和管理的特性之间的相似之处卷发挂在头上。
研究人员将实验室演示与计算机模拟结合在一起,以识别卷发的几个关键参数:曲率(作为曲率与长度的比率)和重量(作为重量与刚度的比率)。给出这些参数 - 例如,如果已知曲率,长度,重量和刚度 - 研究人员的模型可以预测悬挂在其自身重量下的头发的形状。
Reis和他的同事还研究了当各种参数改变时卷发的形状如何变化。如果只有一部分链被卷曲,研究人员将3D结构标记为“局部螺旋”。如果整个链的长度都卷曲,研究人员将其称为“全球螺旋”。
随着参数的变化,例如链移动时,卷发可以从2D挂钩变为3D局部螺旋,再到3D全局螺旋。此外,从那以后重力力研究人员解释说,在一束头发的顶部比尖端更大,如果头发的重量太大而无法保持自然卷曲,则卷曲会变直或螺旋形,具体取决于链的长度和僵硬。
该模型可以帮助计算机动画师使卷发看起来更现实。
“数学家[Leonhard] Euler首先得出纤细弹性身体的方程式- 像头发束一样 - 在1744年,UPMC的研究人员研究人员在一份声明中说:“尽管方程是众所周知的,但它们没有明确的解决方案,因此,将这些方程与真实的形状连接起来是一项挑战。”
研究人员说,除了卷发外,该模型还可以用来预测管道,电缆或石油工业中使用的钢管的类型。
Schlumberger-Doll Research,前MIT研究生的研究助理,研究负责人詹姆斯·米勒(James Miller),一位前麻省理工学院研究生。 “而且在很大的维度上,它们是如此灵活,以至于就像您一样,我正在处理li行的意大利面条面条。”
详细的发现于2月13日在《物理评论》杂志上发表。
在Twitter上关注Denise Chow@denisechow。遵循现场科学@livescience,,,,Facebook和Google+。原始文章现场科学。