JP2000276611A - 樹木の変形のアニメーション表示装置 - Google Patents
樹木の変形のアニメーション表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 葉に加わる力を枝の動きに作用させて樹木の
モデルの運動をシミュレートできるような樹木の変形例
のアニメーション表示装置を提供する。 【解決手段】 ディスク４に記憶されている樹木モデル
の各枝セグメントごとに最大曲げ角度を設定しておき、
キーボード１から入力された外力が小枝セグメントのそ
の曲げ角度を越える場合、最大角度を曲げるのに必要な
力と現在かかっている力の差を計算し、各枝の接点に設
定された伝搬減衰係数を乗算した結果を親枝セグメント
に加え、これにより親枝セグメントに加わる力は通常加
わる風による外力と子枝セグメントから伝搬してくる力
との和となり、親枝セグメントでもこの和の力に対して
同様の処理を施し、さらに親枝セグメントに伝搬させる
ことにより、葉に加わった力により枝がしなる様子を表
現可能となる。
モデルの運動をシミュレートできるような樹木の変形例
のアニメーション表示装置を提供する。 【解決手段】 ディスク４に記憶されている樹木モデル
の各枝セグメントごとに最大曲げ角度を設定しておき、
キーボード１から入力された外力が小枝セグメントのそ
の曲げ角度を越える場合、最大角度を曲げるのに必要な
力と現在かかっている力の差を計算し、各枝の接点に設
定された伝搬減衰係数を乗算した結果を親枝セグメント
に加え、これにより親枝セグメントに加わる力は通常加
わる風による外力と子枝セグメントから伝搬してくる力
との和となり、親枝セグメントでもこの和の力に対して
同様の処理を施し、さらに親枝セグメントに伝搬させる
ことにより、葉に加わった力により枝がしなる様子を表
現可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は樹木の変形のアニ
メーション表示装置に関し、特に、樹木のような自然物
のコンピュータグラフィックス（以下、ＣＧと称する）
をシミュレーションする場合において、風などの外力に
よる樹木の揺れを表現できるような樹木の変形のアニメ
ーション表示装置に関する。
メーション表示装置に関し、特に、樹木のような自然物
のコンピュータグラフィックス（以下、ＣＧと称する）
をシミュレーションする場合において、風などの外力に
よる樹木の揺れを表現できるような樹木の変形のアニメ
ーション表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の３次元ＣＧの技術の進歩は目ざま
しく、一見してＣＧとはわからないものが増えてきてお
り、種々のシミュレーション装置やテレビゲームなどに
利用されている。
しく、一見してＣＧとはわからないものが増えてきてお
り、種々のシミュレーション装置やテレビゲームなどに
利用されている。
【０００３】３次元ＣＧを用いる利点の１つに、一度３
次元データを作成すれば自由な視点で何度でも映像を作
成できる点がある。しかし、リアルな映像を得るために
は、データの作成が重要になってくる。特に、樹木のよ
うに複雑な形をした自然物を表現することは、リアルな
映像を作るためには大変重要であり、アニメーションと
なると形だけでなく動きもリアル性が要求される。
次元データを作成すれば自由な視点で何度でも映像を作
成できる点がある。しかし、リアルな映像を得るために
は、データの作成が重要になってくる。特に、樹木のよ
うに複雑な形をした自然物を表現することは、リアルな
映像を作るためには大変重要であり、アニメーションと
なると形だけでなく動きもリアル性が要求される。
【０００４】このような樹木のアニメーションを生成す
る例として、本願発明者らは、特許第２８７８６７８号
において、樹木の３次元形状生成装置を提案した。
る例として、本願発明者らは、特許第２８７８６７８号
において、樹木の３次元形状生成装置を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の提案された方法
では、樹木を質量を持った接点とそれらの隣接関係で近
似し、接点の動きのシミュレーションを行なうことで樹
木の揺れのシミュレーションを実現しようとするもので
ある。
では、樹木を質量を持った接点とそれらの隣接関係で近
似し、接点の動きのシミュレーションを行なうことで樹
木の揺れのシミュレーションを実現しようとするもので
ある。
【０００６】しかし、この方法では、樹木を接点と接点
との隣接関係で定義して接点の運動を計算しているた
め、実際の樹木の運動とは異なる特性を示してしまう。
との隣接関係で定義して接点の運動を計算しているた
め、実際の樹木の運動とは異なる特性を示してしまう。
【０００７】また、上述の方法では、葉から枝に作用す
る力についても考慮されておらず、葉の多くついた枝は
葉のついていない枝よりも運動量が多くなり、また一部
の枝のみに力が加わった場合などについての表現も考慮
されていない。
る力についても考慮されておらず、葉の多くついた枝は
葉のついていない枝よりも運動量が多くなり、また一部
の枝のみに力が加わった場合などについての表現も考慮
されていない。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、葉
に加わる力を枝の動きに作用させて樹木のモデルの運動
をシミュレーションできるような樹木の変形のアニメー
ション表示装置を提供することである。
に加わる力を枝の動きに作用させて樹木のモデルの運動
をシミュレーションできるような樹木の変形のアニメー
ション表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
樹木に外力が加わった場合に樹木の動きをアニメーショ
ンとして表示する樹木の変形のアニメーション表示装置
であって、外力のデータを入力するための入力手段と、
それぞれの葉セグメントが平面として仮定され、それぞ
れの枝セグメントが円柱として仮定され、それぞれの枝
セグメントの根元側が固定端とされ、先端側が自由端と
して表現された樹木モデルデータを予め記憶する記憶手
段と、記憶手段からの樹木モデルデータを読出し、入力
された外力のデータに基づいて各枝セグメントの葉セグ
メントに作用する運動量を求め、その運動量に基づく力
のデータを入力された外力のデータに加算し、その力の
データによって当該枝セグメントに作用する運動量を求
め、求めた運動量だけその枝セグメントの自由端を移動
させ、その後枝セグメントの自由端に隣接する枝セグメ
ントの固定端を移動した自由端の位置まで移動させ、こ
の処理を各枝セグメントに対して実行する処理手段と、
処理された樹木モデルを表示する表示手段とを備えて構
成される。
樹木に外力が加わった場合に樹木の動きをアニメーショ
ンとして表示する樹木の変形のアニメーション表示装置
であって、外力のデータを入力するための入力手段と、
それぞれの葉セグメントが平面として仮定され、それぞ
れの枝セグメントが円柱として仮定され、それぞれの枝
セグメントの根元側が固定端とされ、先端側が自由端と
して表現された樹木モデルデータを予め記憶する記憶手
段と、記憶手段からの樹木モデルデータを読出し、入力
された外力のデータに基づいて各枝セグメントの葉セグ
メントに作用する運動量を求め、その運動量に基づく力
のデータを入力された外力のデータに加算し、その力の
データによって当該枝セグメントに作用する運動量を求
め、求めた運動量だけその枝セグメントの自由端を移動
させ、その後枝セグメントの自由端に隣接する枝セグメ
ントの固定端を移動した自由端の位置まで移動させ、こ
の処理を各枝セグメントに対して実行する処理手段と、
処理された樹木モデルを表示する表示手段とを備えて構
成される。
【００１０】請求項２に係る発明では、請求項１の処理
手段は、葉セグメントの運動量を運動方程式によって求
め、その運動量に基づく移動量と最大移動量との差を力
に変換して入力された外力のデータに加算し、加算した
力のデータによってその枝セグメントに作用する運動量
を運動方程式によって求め、その運動量に基づく移動量
と最大移動量との差を力に変換し、その力に基づく移動
量だけ枝セグメントの自由端を移動させる。
手段は、葉セグメントの運動量を運動方程式によって求
め、その運動量に基づく移動量と最大移動量との差を力
に変換して入力された外力のデータに加算し、加算した
力のデータによってその枝セグメントに作用する運動量
を運動方程式によって求め、その運動量に基づく移動量
と最大移動量との差を力に変換し、その力に基づく移動
量だけ枝セグメントの自由端を移動させる。
【００１１】請求項３に係る発明では、請求項１の処理
手段は、葉セグメントに関連して求めた差の力を伝搬減
衰係数に応じて外力のデータに加算して、枝セグメント
に関連して求めた差の力を伝搬減衰係数に応じて枝セグ
メントの自由端を移動させる。
手段は、葉セグメントに関連して求めた差の力を伝搬減
衰係数に応じて外力のデータに加算して、枝セグメント
に関連して求めた差の力を伝搬減衰係数に応じて枝セグ
メントの自由端を移動させる。
【００１２】請求項４に係る発明では、請求項１の処理
手段は、外力のデータとして風向きと風速が入力された
とき、または流体が１点から湧き出し、１点に吸い込ま
れる流体場として与えられたとき、粘性係数により速度
から力に変換する。
手段は、外力のデータとして風向きと風速が入力された
とき、または流体が１点から湧き出し、１点に吸い込ま
れる流体場として与えられたとき、粘性係数により速度
から力に変換する。
【００１３】請求項５に係る発明では、請求項１の処理
手段は、処理を微小時間内に各枝セグメントごとに独立
して行ない、最も根元にある枝セグメントから順次自由
端を移動させる。
手段は、処理を微小時間内に各枝セグメントごとに独立
して行ない、最も根元にある枝セグメントから順次自由
端を移動させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態を実現
する装置の概略ブロック図である。図１において、キー
ボード１は後述の図２に示す風力場や風向きや風速や流
体場などの外力のデータを入力するものであり、そのデ
ータはコンピュータ２に与えられる。コンピュータ２に
は表示部３とディスク４とが接続されており、ディスク
４には樹木のモデルデータが予め記憶されている。ここ
で、樹木のモデルデータは、それぞれの葉セグメントが
平面として仮定され、それぞれの枝セグメントが円柱状
の剛体棒として仮定され、それぞれの枝セグメントの根
元側が固定端とされ、先端側が自由端として表現されて
いる。
する装置の概略ブロック図である。図１において、キー
ボード１は後述の図２に示す風力場や風向きや風速や流
体場などの外力のデータを入力するものであり、そのデ
ータはコンピュータ２に与えられる。コンピュータ２に
は表示部３とディスク４とが接続されており、ディスク
４には樹木のモデルデータが予め記憶されている。ここ
で、樹木のモデルデータは、それぞれの葉セグメントが
平面として仮定され、それぞれの枝セグメントが円柱状
の剛体棒として仮定され、それぞれの枝セグメントの根
元側が固定端とされ、先端側が自由端として表現されて
いる。
【００１５】コンピュータ２はディスク４に記憶されて
いるデータに基づいて、図２に示すフローチャートに基
づくプログラム処理に従って、樹木のアニメーションを
生成する。生成された樹木のアニメーションは表示部３
に表示される。
いるデータに基づいて、図２に示すフローチャートに基
づくプログラム処理に従って、樹木のアニメーションを
生成する。生成された樹木のアニメーションは表示部３
に表示される。
【００１６】図２はこの発明の一実施形態の具体的な動
作を説明するためのフローチャートであり、図３は枝セ
グメントを示す図であり、図４は風力場を示す図であ
り、図５は枝セグメントの運動モデルを示す図であり、
図６は枝セグメントを統合する動作を説明するための図
である。
作を説明するためのフローチャートであり、図３は枝セ
グメントを示す図であり、図４は風力場を示す図であ
り、図５は枝セグメントの運動モデルを示す図であり、
図６は枝セグメントを統合する動作を説明するための図
である。
【００１７】次に、図１〜図６を参照して、この発明の
一実施形態の具体的な動作について説明する。この実施
形態では、樹木は図３に示すように、根元から連続した
枝セグメント５ａ〜５ｄの集合としてモデリングされ、
各枝セグメント５ａ〜５ｄには葉セグメント６ａ〜６ｅ
がモデリングされ、各葉セグメント６ａ〜６ｅはそれぞ
れ小枝セグメントを介して各枝セグメント５ａ〜５ｄに
固着される。そして、この実施形態では、図２に示すよ
うに、外力場の計算（ステップＳ１），各枝セグメント
の力学計算（ステップＳ２），すべての枝セグメントの
統合（ステップＳ３）およびレンダリング（ステップＳ
４）の処理が行なわれて１フレームが完成して、この処
理が微小時間単位で繰返し実行される。
一実施形態の具体的な動作について説明する。この実施
形態では、樹木は図３に示すように、根元から連続した
枝セグメント５ａ〜５ｄの集合としてモデリングされ、
各枝セグメント５ａ〜５ｄには葉セグメント６ａ〜６ｅ
がモデリングされ、各葉セグメント６ａ〜６ｅはそれぞ
れ小枝セグメントを介して各枝セグメント５ａ〜５ｄに
固着される。そして、この実施形態では、図２に示すよ
うに、外力場の計算（ステップＳ１），各枝セグメント
の力学計算（ステップＳ２），すべての枝セグメントの
統合（ステップＳ３）およびレンダリング（ステップＳ
４）の処理が行なわれて１フレームが完成して、この処
理が微小時間単位で繰返し実行される。
【００１８】ステップＳ１の外力場の計算では、樹木に
加わる力を風力場によるものと、風向きと風速によるも
のと、流体場によるものとのいずれかが選ばれる。風力
場は図４に示すように、３次元空間を等分割した小領域
内の風力として定義される。流体場は流体が１点から湧
き出し、１点に吸い込まれる場である。
加わる力を風力場によるものと、風向きと風速によるも
のと、流体場によるものとのいずれかが選ばれる。風力
場は図４に示すように、３次元空間を等分割した小領域
内の風力として定義される。流体場は流体が１点から湧
き出し、１点に吸い込まれる場である。
【００１９】なお、この実施形態においては、樹木はセ
グメント間の拘束力が強いため、運動における重力の影
響は無視され、他の物体との衝突，枝セグメント同士の
衝突などは考慮されていない。
グメント間の拘束力が強いため、運動における重力の影
響は無視され、他の物体との衝突，枝セグメント同士の
衝突などは考慮されていない。
【００２０】ステップＳ１において、外力場として風向
きと風速によって定義した場合、あるいは流体場として
定義した場合には、粘性係数により速度から力へ変換さ
れてステップＳ２の処理が行なわれる。しかし、風力場
によって外力を定義した場合には、既に力の場として与
えられるので、直接ステップＳ２の処理が実行される。
きと風速によって定義した場合、あるいは流体場として
定義した場合には、粘性係数により速度から力へ変換さ
れてステップＳ２の処理が行なわれる。しかし、風力場
によって外力を定義した場合には、既に力の場として与
えられるので、直接ステップＳ２の処理が実行される。
【００２１】ステップＳ２では葉セグメントに対する処
理（ステップＳ５）と枝セグメントに対する処理（ステ
ップＳ６）が並行にかつ同時に行なわれる。葉セグメン
トに対する処理Ｓ５では、与えられた外力に対して葉セ
グメントが動いたときの微小時間単位の加速度が計算さ
れ、その加速度に基づいて速度が計算され、さらに移動
量が計算される。
理（ステップＳ５）と枝セグメントに対する処理（ステ
ップＳ６）が並行にかつ同時に行なわれる。葉セグメン
トに対する処理Ｓ５では、与えられた外力に対して葉セ
グメントが動いたときの微小時間単位の加速度が計算さ
れ、その加速度に基づいて速度が計算され、さらに移動
量が計算される。
【００２２】ここで、葉セグメントの運動モデルは、次
のように表わすことができる。たとえば、図３に示す葉
セグメント６ａは枝セグメント５ａの取付部が固定端と
なり、先端部が自由端となる。そして、葉セグメント６
ａは平面の運動と仮定し、質量をｍ，長さをｒ，力のモ
ーメントをＮとすれば、運動方程式は次式で表わすこと
ができる。
のように表わすことができる。たとえば、図３に示す葉
セグメント６ａは枝セグメント５ａの取付部が固定端と
なり、先端部が自由端となる。そして、葉セグメント６
ａは平面の運動と仮定し、質量をｍ，長さをｒ，力のモ
ーメントをＮとすれば、運動方程式は次式で表わすこと
ができる。
【００２３】Ｎ＝ｍｒ2 ／３・ｄω／ｄｔ ここでωは葉セグメントの角速度である。
【００２４】モーメントＮに対応する力は以下の式で示
される。 Ｎ＝ｒ／２・（Ｆ−Ｋ−Ｆｒ） ここで、外力Ｆは葉を曲げようとする力であり、風力場
内で葉セグメントの重心が存在する小領域の値である。
抵抗力Ｋは曲げに対してもとに戻ろうとする力であり、
曲げ角度に比例する。軸摩擦力Ｆｒは回転軸での摩擦力
であり、速度に比例する。
される。 Ｎ＝ｒ／２・（Ｆ−Ｋ−Ｆｒ） ここで、外力Ｆは葉を曲げようとする力であり、風力場
内で葉セグメントの重心が存在する小領域の値である。
抵抗力Ｋは曲げに対してもとに戻ろうとする力であり、
曲げ角度に比例する。軸摩擦力Ｆｒは回転軸での摩擦力
であり、速度に比例する。
【００２５】上述の運動方程式を葉セグメントごとに独
自に解くことで各時間における新しい位置を回転量とし
て算出する。新しい位置を算出することにより、各葉セ
グメントの自由端の移動量を計算できる。
自に解くことで各時間における新しい位置を回転量とし
て算出する。新しい位置を算出することにより、各葉セ
グメントの自由端の移動量を計算できる。
【００２６】そして、最大移動量と移動量との差が計算
される。ここで、最大移動量とは、たとえば葉セグメン
トが外力によって最大６０°まで曲がると仮定したと
き、６０°を越えて曲がったときの差が力に変換され
る。葉セグメントの最大曲げ角度θｍａｘを越えて曲が
ろうとする力Ｆが加わった場合、最大曲げ角度だけ曲げ
るのに必要な力をＦｍａｘとすれば、枝セグメントに伝
搬する力Ｆｃｔｏｐは、ＦとＦｍａｘと伝搬係数Ｃよ
り、次式で表わされる。
される。ここで、最大移動量とは、たとえば葉セグメン
トが外力によって最大６０°まで曲がると仮定したと
き、６０°を越えて曲がったときの差が力に変換され
る。葉セグメントの最大曲げ角度θｍａｘを越えて曲が
ろうとする力Ｆが加わった場合、最大曲げ角度だけ曲げ
るのに必要な力をＦｍａｘとすれば、枝セグメントに伝
搬する力Ｆｃｔｏｐは、ＦとＦｍａｘと伝搬係数Ｃよ
り、次式で表わされる。
【００２７】Ｆｃｔｏｐ＝Ｃ（Ｆ−Ｆｍａｘ） 伝搬減衰係数Ｃは親子関係において枝の太さ，太さの比
から決定される関係であり、各関係において独立に決定
される（樹木全体で同一の定数ではない）。よって、枝
セグメントに加わる外力Ｆは、風による力Ｆｗｉｎｄ，
それ以外の外力Ｆｅｘｔ，他の葉セグメントから伝搬す
る力Ｆｃｔｏｐｉより次式で表わされる。
から決定される関係であり、各関係において独立に決定
される（樹木全体で同一の定数ではない）。よって、枝
セグメントに加わる外力Ｆは、風による力Ｆｗｉｎｄ，
それ以外の外力Ｆｅｘｔ，他の葉セグメントから伝搬す
る力Ｆｃｔｏｐｉより次式で表わされる。
【００２８】 Ｆ＝Ｆｗｉｎｄ＋Ｆｅｘｔ＋ΣＦｃｔｏｐｉ なお、Ｆｅｘｔは風以外にたとえば人間が枝を摘んで引
き下ろすというような動作によって生じる力であり、Σ
Ｆｃｔｏｐｉはすべての葉セグメントから伝搬してくる
力の総和という意味である。
き下ろすというような動作によって生じる力であり、Σ
Ｆｃｔｏｐｉはすべての葉セグメントから伝搬してくる
力の総和という意味である。
【００２９】枝セグメントに加わる力はステップＳ６で
求められる。ステップＳ６はステップＳ５の動作とほぼ
同じである。すなわち、枝セグメントに対して外力が加
えられたことによる微小時間単位の加速度が計算され、
その後速度が計算され、移動量が計算される。そして、
最大移動量と移動量の差が計算される。ここで、最大移
動量は葉セグメントの計算と同様であり、枝セグメント
が外力によって最大６０°まで曲がると仮定したとき、
６０°を越えて曲がったときの差が力に変換される。
求められる。ステップＳ６はステップＳ５の動作とほぼ
同じである。すなわち、枝セグメントに対して外力が加
えられたことによる微小時間単位の加速度が計算され、
その後速度が計算され、移動量が計算される。そして、
最大移動量と移動量の差が計算される。ここで、最大移
動量は葉セグメントの計算と同様であり、枝セグメント
が外力によって最大６０°まで曲がると仮定したとき、
６０°を越えて曲がったときの差が力に変換される。
【００３０】なお、枝セグメントは円柱状の剛体棒とし
て定義されており、力のモーメントＮの運動方程式およ
びモーメントＮに対応する力は前述の葉セグメントと同
様の式で表わされる。そして、求められたその力に伝搬
減衰係数に応じて枝セグメントの外力に加算される。
て定義されており、力のモーメントＮの運動方程式およ
びモーメントＮに対応する力は前述の葉セグメントと同
様の式で表わされる。そして、求められたその力に伝搬
減衰係数に応じて枝セグメントの外力に加算される。
【００３１】次に、ステップＳ３におけるすべての枝セ
グメントの統合処理においては、親枝セグメントの自由
端の移動処理をした後、子枝セグメントの固定端の移動
処理が行なわれる。図３に示した例では、セグメント５
ａが親枝セグメントになり、セグメント５ｂが子枝セグ
メントになる。セグメント５ｃに対してはセグメント５
ｂが親枝セグメントとなる。各枝セグメント５ａ，５
ｂ，５ｃは図３の例では下の端が固定端であり、上端が
自由端である。
グメントの統合処理においては、親枝セグメントの自由
端の移動処理をした後、子枝セグメントの固定端の移動
処理が行なわれる。図３に示した例では、セグメント５
ａが親枝セグメントになり、セグメント５ｂが子枝セグ
メントになる。セグメント５ｃに対してはセグメント５
ｂが親枝セグメントとなる。各枝セグメント５ａ，５
ｂ，５ｃは図３の例では下の端が固定端であり、上端が
自由端である。
【００３２】セグメントの移動処理は、図６に示すよう
に行なわれる。すなわち、初期状態では、親枝セグメン
ト５ａの自由端と子枝セグメント５ｂの固定端は接続さ
れており、運動計算により自由端の移動量が求められ、
移動後の自由端に接続されるように固定端が移動され
る。この動作が樹木モデルの根元から先端の枝に向かっ
て移動処理が行なわれる。その後、ステップＳ４でレン
ダリング処理が行なわれる。すなわち、対象となる樹木
の画像が作成されて表示部３に表示され、１フレームが
関係する。そして、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が微小単
位ごとに繰返し実行される。
に行なわれる。すなわち、初期状態では、親枝セグメン
ト５ａの自由端と子枝セグメント５ｂの固定端は接続さ
れており、運動計算により自由端の移動量が求められ、
移動後の自由端に接続されるように固定端が移動され
る。この動作が樹木モデルの根元から先端の枝に向かっ
て移動処理が行なわれる。その後、ステップＳ４でレン
ダリング処理が行なわれる。すなわち、対象となる樹木
の画像が作成されて表示部３に表示され、１フレームが
関係する。そして、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が微小単
位ごとに繰返し実行される。
【００３３】図７は表示部３に実際にアニメーションし
た樹木のなびく様子を表示したものであり、図７の上段
左側から右側および下段の左側から右側に行くに従って
枝がなびいている様子をアニメーションに示したもので
ある。なお、図７では枝セグメントのみを表示してお
り、葉セグメントの表示は省略している。
た樹木のなびく様子を表示したものであり、図７の上段
左側から右側および下段の左側から右側に行くに従って
枝がなびいている様子をアニメーションに示したもので
ある。なお、図７では枝セグメントのみを表示してお
り、葉セグメントの表示は省略している。
【００３４】上述のごとく、この実施形態によれば、各
枝セグメントごとに最大曲げ角度を設定しておき、その
曲げ角度を越える力が加わった場合、最大角度を曲げる
のに必要な力と、現在かかっている力の差を計算し、各
枝セグメントの接点に設定された伝搬減衰係数を乗算し
た結果を親枝セグメントに加え、これにより親枝セグメ
ントにかかる力は通常加わる風による外力と子枝から伝
搬してくる力との和となり、親枝セグメントではこの和
の力に対して同様の処理を施し、さらに親セグメントへ
と伝搬させる。このダイナミックスの追加により、葉に
加わった力により枝がしなる様子を表現可能となり、よ
り自然の樹木に近い特性を示すことができる。
枝セグメントごとに最大曲げ角度を設定しておき、その
曲げ角度を越える力が加わった場合、最大角度を曲げる
のに必要な力と、現在かかっている力の差を計算し、各
枝セグメントの接点に設定された伝搬減衰係数を乗算し
た結果を親枝セグメントに加え、これにより親枝セグメ
ントにかかる力は通常加わる風による外力と子枝から伝
搬してくる力との和となり、親枝セグメントではこの和
の力に対して同様の処理を施し、さらに親セグメントへ
と伝搬させる。このダイナミックスの追加により、葉に
加わった力により枝がしなる様子を表現可能となり、よ
り自然の樹木に近い特性を示すことができる。
【００３５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、各親
枝セグメントの葉セグメントに作用する力をその親枝セ
グメントに加わる外力に加算し、その結果生じる親枝セ
グメントの運動量だけ親枝セグメントの自由端を移動さ
せ、その後子枝セグメントの固定端を親枝セグメントの
自由端の位置まで移動させることにより、葉に加わった
力により枝がしなる様子を表現可能となり、より自然の
樹木に近い特性を示すことができる。また、風だけでな
く、たとえば１つの枝セグメントに人為的に力を加えた
場合などもその表現が可能となる。
枝セグメントの葉セグメントに作用する力をその親枝セ
グメントに加わる外力に加算し、その結果生じる親枝セ
グメントの運動量だけ親枝セグメントの自由端を移動さ
せ、その後子枝セグメントの固定端を親枝セグメントの
自由端の位置まで移動させることにより、葉に加わった
力により枝がしなる様子を表現可能となり、より自然の
樹木に近い特性を示すことができる。また、風だけでな
く、たとえば１つの枝セグメントに人為的に力を加えた
場合などもその表現が可能となる。
【図１】この発明の一実施形態を実現するための装置の
概略ブロック図である。
概略ブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態の具体的な動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】枝セグメントおよび葉セグメントを示す図であ
る。
る。
【図４】風力場を示す図である。
【図５】枝セグメントの運動モデルを示す図である。
【図６】枝セグメントを統合する動作を説明するための
図である。
図である。
【図７】左から右に向かって風が吹いている状態の樹木
モデルをシミュレーションした図である。
モデルをシミュレーションした図である。
１ キーボード ２ コンピュータ ３ 表示部 ４ ディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 淳 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール知能映 像通信研究所内 Ｆターム(参考） 5B050 BA08 BA11 EA12 EA13 EA19 EA24 EA28 FA02
Claims (5)
- 【請求項１】 樹木に外力が加わった場合に前記樹木の
動きをアニメーションとして表示する樹木の変形のアニ
メーション表示装置であって、 前記外力のデータを入力するための入力手段、 それぞれの葉セグメントが平面として仮定され、それぞ
れの枝セグメントが円柱として仮定され、それぞれの枝
セグメントの根元側が固定端とされ、先端側が自由端と
して表現された樹木モデルデータを予め記憶する記憶手
段、 前記記憶手段からの樹木モデルデータを読出し、前記入
力手段から入力された外力のデータに基づいて、各枝セ
グメントの葉セグメントに作用する運動量を求め、その
運動量に基づく力のデータを前記入力された外力のデー
タに加算し、その力のデータによって当該枝セグメント
に作用する運動量を求め、求めた運動量だけ当該枝セグ
メントの自由端を移動させ、その後当該枝セグメントの
自由端に隣接する枝セグメントの固定端を前記移動した
自由端の位置まで移動させ、この処理を各枝セグメント
に対して実行する処理手段、および前記処理手段によっ
て処理された樹木モデルを表示する表示手段を備えた、
樹木の変形のアニメーション表示装置。 - 【請求項２】 前記処理手段は、前記葉セグメントの運
動量を運動方程式によって求め、その運動量に基づく移
動量と最大移動量との差を力に変換して前記入力された
外力のデータに加算し、加算した力のデータによって当
該枝セグメントに作用する運動量を運動方程式によって
求め、その運動量に基づく移動量と最大移動量との差を
力に変換し、その力に基づく移動量だけ当該枝セグメン
トの自由端を移動させることを特徴とする、請求項１に
記載の樹木の変形のアニメーション表示装置。 - 【請求項３】 前記処理手段は、前記葉セグメントに関
連して求めた差の力を伝搬減衰係数に応じて前記外力の
データに加算して、前記枝セグメントに関連して求めた
差の力を伝搬減衰係数に応じて前記枝セグメントの自由
端を移動させることを特徴とする、請求項１に記載の樹
木の変形のアニメーション表示装置。 - 【請求項４】 前記処理手段は、前記入力手段から外力
のデータとして風向きと風速が入力されたとき、または
流体が１点から湧き出し、１点に吸い込まれる流体場と
して与えられたとき、粘性係数により速度から力に変換
することを特徴とする、請求項１に記載の樹木の変形の
アニメーション表示装置。 - 【請求項５】 前記処理手段は前記処理を微小時間内に
各枝セグメントごとに独立して行ない、最も根元にある
枝セグメントから順次自由端を移動させることを特徴と
する、請求項１に記載の樹木の変形のアニメーション表
示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175099A JP2993961B1 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 樹木の変形のアニメ―ション表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175099A JP2993961B1 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 樹木の変形のアニメ―ション表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2993961B1 JP2993961B1 (ja) | 1999-12-27 |
| JP2000276611A true JP2000276611A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13755125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8175099A Expired - Lifetime JP2993961B1 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 樹木の変形のアニメ―ション表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993961B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020049383A (ko) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | 이형민 | 헤어스타일 생성 시스템 및 이를 이용한 헤어스타일 생성방법 |
| KR100420833B1 (ko) * | 2001-08-06 | 2004-03-02 | 김진수 | 유연한 물체의 시뮬레이션 장치 및 방법과 그 프로그램소스를 저장한 기록매체 |
| KR101004035B1 (ko) | 2009-05-07 | 2010-12-31 | 건국대학교 산학협력단 | 퍼 렌더링 시스템 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP8175099A patent/JP2993961B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020049383A (ko) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | 이형민 | 헤어스타일 생성 시스템 및 이를 이용한 헤어스타일 생성방법 |
| KR100420833B1 (ko) * | 2001-08-06 | 2004-03-02 | 김진수 | 유연한 물체의 시뮬레이션 장치 및 방법과 그 프로그램소스를 저장한 기록매체 |
| KR101004035B1 (ko) | 2009-05-07 | 2010-12-31 | 건국대학교 산학협력단 | 퍼 렌더링 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2993961B1 (ja) | 1999-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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