JP2018536951A - 仮想三次元環境においてマネキンの身体上に衣服を表現する面を作成および編集するためのコンピュータ化された方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、コンピュータを用いて、仮想三次元環境においてマネキン２２の身体上に衣服を表すために使用される表面を作成および編集するためのコンピュータ化された方法に関する。この方法は、マネキン２２の身体上の衣服の形状を自由にかつ迅速に修正するために、物理的な布シミュレーションと組み合わせてデジタル彫刻技術およびツールを使用することからなる。【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータ化された方法の分野に属する。本発明は、仮想三次元媒体における衣服の作成および視覚化のためのコンピュータ化された方法に関する。

本発明で提示された方法に使用される技術は、コンピュータサイエンスの下位領域であるコンピュータグラフィックスとして知られている分野で研究されている。より具体的には、コンピュータグラフィックスの研究の題目であるデジタル彫刻および物理ベースのアニメーション技術が使用される。

衣服は、一般に布地（例えば、綿、羊毛、絹）から製造された平坦な面からなる。このような平坦な面を型と呼ぶ。衣服を作るためには、異なる型を縫い合わせなければならない。次いで、その衣服は、かかる衣服を身に着ける人の体容積に合わなければならない。

衣料品の開発は、一般に、人の身体上における最終衣服のデザインにより開始される。次に、実際の衣服を作成するために、２つの型を作り、デザインされた衣服を製造するために決められた、それらの間の縫い目を縫わなければならない。

衣服の初期デザイン担当者は、必ずしも型作成者と同じではない。このため、デザインが作成者の意図に関する疑問を投じないことが重要である。作成者は、実際の衣服がどうあるべきかを可能な限り最良の方法で伝えなければなりない。

衣服の初期デザインの作成を補助するように設計されたコンピュータソフトウェアプログラムがいくつかある。衣服の二次元または三次元表現を作成することを可能にするソフトウェアプログラムがある。二次元図面の作成を可能にするソフトウェアプログラムは、紙片上に鉛筆で作った図面と同様に、空間の固定点から見た衣服を示す。三次元図面の作成を可能にするソフトウェアプログラムは、体積のより正確な画像を提供し、異なる視点の下で作成された衣服の操作および視覚化を可能にする。

米国特許第７，４０９，２５９号は、仮想マネキンの身体上に衣服の三次元表現を作成するための方法およびコンピュータソフトウェアプログラムを教示している。このソフトウェアプログラムは、最初に、身体に密着しその大部分を覆う一着の衣服を着た状態のマネキン体を示す。記載された方法によれば、衣服表面は、制御点の組によって記述されるパラメトリック面によって表される。これらの点は、マネキン体上の衣服表面を画定するために使用される。使用者は、これらの制御点の位置を変更して、衣服部分を随意に拡大または縮小して表面形状を変えることができる。

米国特許第７，４０９，２５９号の方法に基づくと、使用者は、最初に提供される衣服トポロジー表面を変更することができない。このことは、作成できる衣服の種類を制限する。この問題を克服するために、前記米国特許に記載されたソフトウェアプログラムは、使用者が衣服表面の異なる３種類の初期型、すなわちズボン型、スカート型または外套型を選択することを可能にする。

本出願に記載のコンピュータ化された方法は、前記米国特許第７，４０９，２５９号のコンピュータ化された方法の目的と同じ目的を有する。すなわち、マネキン体上の衣服の三次元表現の仮想媒体においてデザインを可能にする。

しかし、本発明の対象となる方法は、衣服を表現するのにパラメトリック面を使用しない。本発明に従う表現は、使用者が衣服の表面を自由に操作し、初期表面のトポロジーさえも変えることを可能にする。本発明に記載された方法を用いれば、仮想マネキンの身体上の３Ｄ衣服のデザインは、以下の説明に基づいて確実に実証されるように、実行が直感的かつ単純な作業になる。

米国特許第７，４０９，２５９号

仮想三次元媒体内のマネキン体上の衣服を表現するために使用される面を作成し編集するコンピュータ化された方法を提供する。

本発明の方法の動作および適用は、コンピュータ上で衣服のデザイン、編集および可視化を可能にするコンピュータプログラムに基づく。

提案された方法の目的は、仮想三次元媒体内の衣服のためのコンピュータプログラムにおける仮想マネキンの身体上の衣服を記述するために使用される面を操作する作業をより単純でより直観的にすることである。

衣服片は、マネキン体に衣服を着けた際に、衣服片によって覆われた身体部分の容積によって底部で境界される寸法である体積を画定することに留意すべきである。

デジタル彫刻ソフトウェアプログラムが、コンピュータ内のボリューム物体を作成および編集するための直観的な方法を提供することは周知である。かかるソフトウェアプログラムは、この物体が例えば粘土のような実際に展性のある物質から作られているかのように、任意の三次元物体をデジタル操作するためのツールを提供する。このカテゴリの中で最も人気のあるソフトウェアプログラムの１つはＰｉｘｏｌｏｇｉｃの「ＺＢｒｕｓｈ」ソフトウェアである。

本方法は、デジタル彫刻ソフトウェアプログラムの技術およびツールと同様の技術およびツールを利用する。提案された方法では、衣服の表面はあたかも粘土から作られているかのように挙動する。したがって、使用者は、マネキン体上の衣服の表面を引っ張り、押し出し、軟化させ、自由に変形させることができる。マネキン体は、衣服の表面を動かすことができる境界線として機能する。すなわち、衣服をマネキン体の内部に向かって移動させることは不可能である。

最先端のデジタル彫刻ソフトウェアプログラムは、コンピュータ化された方法を利用して衣服を仮想媒体中で作成し編集することを可能にするものであり、ソフトウェアプログラムは汎用であって、任意の種類の材料からなる物体の作成を可能にすることを志向するものであるので、デザインしている材料の実際の種類を検出することは不可能である。

有利には、本発明のコンピュータ化された方法では、作成される物体が布地で作られていると仮定することが可能である。したがって、提案された方法は、物理的シミュレーションを使用して衣服表面を操作するツールを提供する。

選択されたツールに応じて、マネキン体上の衣服表面は、粘土または実際の布地として振る舞う。使用者が粘土／布地の二重性を認識することは必須ではない。使用者は単に衣服表面を操作するための利用可能なツールの１つを選択し使用するだけである。利用可能なツールに関する詳細は、本明細書において以下に提供される。

本発明のコンピュータ化された方法を説明するために使用される、衣服を３Ｄ作成するためのソフトウェアプログラムのインターフェースのスクリーンショットである。 本発明のコンピュータ化された方法に従ってデザインされた基本的な衣服を示すスクリーンショットである。 ピンチツールの適用を示す。 リングを有するピンチツールの適用を示す。 リングを有するピンチツールとカッティングツールの適用を示す。 プリーツツールの適用を示す。 布地シミュレーションツールを用いたドラッグの適用を示す。 衣服表面を表すために使用される三角メッシュの図である。

本発明において提案する方法は、衣服をデザインするためのコンピュータプログラム（ＣＡＤソフトウェア）に基づいている。前記方法は、使用者が、仮想三次元媒体に挿入されたマネキンの身体上に直接任意の種類の衣服をデザインして見ることを可能にする。

本発明において、「方法」という表現は、使用される技術を設計するために使用され、本明細書において説明される衣服デザインプログラムによってどのようにこれらの技術が組み合わせられるかを示すために使用される。

添付の図面を参照して本発明を以下に説明する。

添付の図において、使用者は表されていないことに留意すべきである。

図１は、本発明で提案された方法に基づくコンピュータプログラムのスクリーンショット（参照番号２０）である。

スクリーンショット２０は、グラフィカル・プログラム・ユーザ・インターフェースまたはＧＵＩが、３つの別個の領域２１、２４および２５として使用者に見られることを示している。中央領域２１は、マネキン体２２を有する三次元仮想媒体を示す。マウスカーソル３６を用いて領域２１をクリックすることによって、使用者はマネキン体２２を見ることが可能な位置、角度および距離を自由に制御することができる。すなわち、三次元空間のある点から特定の向きまたは角度でマネキン２２を観察する仮想カメラ（図示せず）が存在する。

当初、マネキン２２は、その身体の大部分を覆う、密着した単純な衣服２３を着ている。このような衣服全体をメッシュと呼ぶ。衣服は、１つ以上のメッシュによって形成される。

右側は、メッシュ２３のリストを示す領域２４である（最初に１つのメッシュのみが存在し、この状況は図１に示されている）。使用者は、新しいメッシュ２３を作成し、または、既存のメッシュを除去することができる。

左側は、選択されたメッシュ２３を修正するために使用者が利用可能なツールの組を示す領域２５である。これらのツールの詳細は後述する。

また、図２は、上記と同じコンピュータプログラムのスクリーンショット３０であり、編集工程のより進んだステップ（すなわち、使用者がいくつかの修正を行った後）を示している。この図では、対称面がアクティブ化されている。このようにして、使用者が平面の片側で行ったことは、反対側に複製される。

左側領域２５に示されている利用可能なツールを用いて、図１に示す初期メッシュまたは衣服片２３を切断および調整し、２つのメッシュ、すなわち、図２に示すようなシャツ２６およびスカート２７からなる衣服を得る。これらの２つのメッシュは、右側の領域３３のリストに記載されている。

スクリーンショット３０では、右側の領域３３のリストにおいてスカート２７が選択されていることが分かる。使用者は、左側の領域２５に選択された編集ツール２８ａを有し、マウスカーソル３６は、アプリケーションの中央領域２１の選択されたメッシュ２８ｂ上に配置される。

編集ツール２８ａの作業領域２８ｂは、ソフトウェアプログラム中央領域において強調表示されている。使用者は、対称平面２９をアクティブ化する。このようにして、各ツールの作業領域および挙動が、平面２８ｃの反対側に、鏡写しに繰り返される。

さらに図２において、右側の領域３３は、選択されたメッシュ３１のいくつかの視覚特性（色、輝度およびテクスチャ等）を示し、使用者がこれらの特性を変更できるようにする。例えば中央領域２１のスカート２７上に現れるテクスチャも領域３２に示されている。

図１に示す構成から出発し、左側の領域２５に示すツールの組を使用して、使用者は任意の種類の衣服（図２に示す衣服等）をデザインすることができる。

図３は、ピンチまたは掃引ツールの動作を示しており、かかるツールは、ＺＢｒｕｓｈ等のデジタル彫刻プログラムで非常に一般的である。

ピンチツールは、メッシュ面の領域を引っ張るまたはドラッグするように設計されている。第１のステップ３４において、使用者は、マウスカーソル３６をドラッグしようとする領域に配置する。ツール作業領域３７ａ（すなわち、変更されるメッシュ領域）がメッシュ上で強調表示される。次のステップ３５で、使用者はマウスボタン（図示せず）をクリックし、マウスカーソル３６を所望の方向にドラッグする。メッシュ面の強調表示された領域３７ｂは、マウスカーソル３６の移動に追従して変形し、それ自身変形する。

ピンチツールを使用することにより、使用者は、メッシュが粘土のようなものから作られているという感覚を有する。

仮想カメラの適切な位置決めにより、ピンチツールを用いて任意のメッシュ面スポットを操作することが可能となる。

しかし、本発明の特徴的な側面によれば、本方法に基づくソフトウェアプログラムは、メッシュ面をマネキン体２２の内部に向かって移動させることを認めない。その結果、マネキン体２２は当然、メッシュ面に対する型となる。

メッシュ面を引っ張ったりドラッグしたりする別の方法は、ピンチリングツールを使用することである。このツールを使用することにより、使用者がマウスカーソルをマネキン体２２上に合わせると、前記マネキン体２２を含むリング（円周）がある点に現れ、マウスカーソル３６に追従する。

図４は、３つの状況３８、３９および４０におけるこのツールの可能な使用を示している。

第１のステップ３８において、使用者は、リング４１ａを位置決めするために、マウスカーソル３６を前記マネキン体２２の領域に向かって移動させる。リング４１ａはマネキン体２２に追従し、特定のメッシュは追従しない。しかし、マウスカーソル３６が使用者により移動されると、リング４１ａは、リング平面の一定の距離にある選択したメッシュの表面４１ｂに影響を与える。リング４１ａの作業領域４１ｂは、ピンチツールで生じたもとの同様にして、メッシュ面上に示される。

図４に示す第２のステップ３９において、使用者は、マウスボタンをクリックし、カーソル３６を所望の方向にドラッグし、強調表示されたメッシュ面４１ｂを引っ張る。このようにして、使用者は、メッシュ面４１ｂを所望の方向に引っ張りながら、リング４１ａの開き角を選択することができる。また、リング４１ａは、ドラッグ動作中に半径４２ａが徐々に増加し、メッシュ面４１ｂをマネキン体２２から離して円錐４２ｂとして開かせる。

ピンチツール（図３）およびピンチリングツール（図４）は、前述したように、使用者が表面を自由に移動および変形させることを可能とするので、メッシュを粘土と同等にすることができる。しかし、メッシュを本物の布地として挙動させることも可能である。

図４は、第３のステップ４０でのこの特性の可能な使用を示す。ピンチリングツール（３８および３９）を用いてメッシュを引っ張ったりドラッグしたりした後、使用者は物理的シミュレーションモードを起動する。かくして、重力の作用の下で、メッシュ４２ｂは落下し、マネキン体２２に適合する。これにより、布地４３のプリーツが自動的に生成され、メッシュ４２ｂに真の衣服の外観が与えられる。

ピンチリングツールと物理シミュレーションとの組み合わせのさらなる可能な使用が、図５に４つのステップ４４、４５、４６および４７で示されている。

第１のステップ４４において、図４に示す場合のように、使用者は、修正したいメッシュ４９が配置されているマネキン体２２の領域にリングを配置する。

次のステップ４５において、使用者は、マウスボタンをクリックし、カーソル３６を上方にドラッグして、選択されたメッシュの領域を移動して開く。リングは、ドラッグ動作中に半径を徐々に増加させ、メッシュの変更された領域４９が円錐形状５０となり、マネキン２２の頭部を覆うようにする。

その後のステップ４６において、使用者は、はさみツールを使用してメッシュ面４８ａを切断する。切断を実行するために、使用者は、スクリーン上の２つの点（５１ａおよび５１ｂ）をクリックして、直線セグメントを決定する。このセグメントはメッシュ面に投影され、切断部４８ａを画定する曲線を作成する。

最後に、ステップ４７において、使用者は物理的シミュレーションを起動し、布地を重力の作用下で落下させ、前のステップ４６で切断された部分４８ｂを分離させる。

また、重力なしで（すなわち、衣服が無重力環境において実際の布地として挙動する）物理的シミュレーションモードを起動することも可能である。これにより、メッシュ面上の変形を得ることが可能になる。

図６にその使用を示すプリーツツールがこの特性を利用する。

最初のステップ５２で、使用者は、スクリーン上の２つの点５４ａおよび５４ｂをクリックして、前述のはさみツールのように曲線５５ａを生成するためにメッシュ面上に投影される直線セグメントを指定する。

次のステップ５３で、使用者は、マウススクロール（図示せず）を回して曲線５５ｂを短くする。物理的シミュレーションは重力なしで起動し、布地は、使用者によって作成された曲線の領域においてのみ変形し、場所５６にプリーツを提供する。

プリーツツールを使用すると、使用者は、メッシュが実際の布地として挙動する（すなわち、物理的シミュレーションが起動されている）ことに気付く必要はない。使用者の観点からは、ツールは、描いた曲線の領域でメッシュ面にプリーツを生成する効果を適用しただけである。

重力なしで物理的シミュレーションモードを使用するさらなるツールが、ドラッグツールである。このようなツールの動作が、図７に３つのステップ（５７、５８および５９）によって示されている。

第１のステップ５７において、使用者は、マウスカーソル３６をメッシュ６０ａの領域６０ｂに配置する。

次のステップ５８において、マウスボタンをクリックすることによって、重力のない物理的シミュレーションモードが（使用者にそれを示さずに）起動される。ボタンを保持したままでマウスを動かすことによって、メッシュ上でクリックされた点がドラッグされ、領域６１のみでメッシュ面が変形する。マウスボタンを放すと、シミュレーションモードは自動的に（再びそれを使用者に示さずに）中断される。

使用者は、所望の回数だけクリックおよびドラッグ処理を繰り返すことができる。これは、メッシュフォーマットを調整し、または、その表面にプリースを作成するために使用することができる。図７では、例えば、使用者は、２回目５９のクリックおよびドラッグを行って、「ばかげた襟」６２を作成する。

本発明で提案された方法を利用するプログラムは、その表面を離散化する複数の三角形からなる構造を有するメッシュ面を内部的に表現している。この表現を、以下では「三角メッシュ」と呼ぶ。

図８は、上述したピンチツールの適用中の三角メッシュ６７の構造を示す。

第１のステップ６３において、使用者は、マウスカーソル３６を、引っ張ることを望むメッシュ領域６５上に配置する。次いで、ステップ６４において、マウスボタンをクリックし、カーソル３６を所望の方向にドラッグする。新しい表面メッシュを表現するために、三角形６６が自動的に作成され、使用者によるマウスカーソル３６の移動の結果として破壊される。

上記の説明は、三次元仮想媒体内のマネキン体上に衣服を表すための表面を作成し編集するための本発明によるコンピュータ化された方法を表しており、この方法は以下のステップを含む。
ａ．三角メッシュ６７によってマネキン体２２上の衣服２３の表面を表すステップ、
ｂ．ステップａ）の三角形メッシュ６７を前記マネキン体２２に配置するステップ、
ｃ．デジタル彫刻ツールを用いて、衣服２３の表面を表す三角メッシュ６７を粘土のように操作可能とするステップ、
ｄ．物理的シミュレーションを用いて、衣服２３の表面を表す三角メッシュ６７を本物の布地のように操作可能とするステップ、
ｅ．ステップｃ）およびｄ）に記載の操作を、適切と考えられる体裁を衣服に付与するのに必要な回数だけ、任意の順序で実施可能とするステップ、および
ｆ．いかなる場合にも、三角メッシュ６７がマネキン体２２の内部の領域に向かって移動するのを防止するステップ。

上述したように、本発明で提案された方法を利用するプログラムは、２つの別個のモードを有し、それらは、メッシュの挙動が異なる。
ａ）「彫刻」：メッシュは、粘土のような素材で作られているかのごとく挙動する。使用者が自由にメッシュ面を変更することができる。例えば、ピンチツールおよびピンチリングツールは、このモードを用いる。
ｂ）「シミュレーション」：メッシュは本物の布地のように挙動する。使用者は、シミュレーションモードを（重力有りで、または重力無しで）明示的に起動させることができ、シミュレーションは、例えば、ドラッグツールおよびプリーツツールを使用する場合のように、暗黙のうちに起動および停止させることができる。

本明細書において上述したドラッグツールおよびプリーツツールは、プログラムがシミュレーションモードに素早く出入りすることができ、使用者がそのことに気付かない必要がある。

このような迅速かつ自動的なモード間の変更（すなわち、プログラム使用者に警告することなく）は、本方法の重要な側面である。

本発明のプログラムに基づいているコンピュータ化された方法の使用者は、実際の衣服の状態についても、状態の変化に対しても、決して明示的に通知されることはない。使用者はメッシュ面にある種の効果を適用するツールを選択するだけである。

彫刻モードとシミュレーションモードとの間のこのような変更を効率的に実行することができるコンピュータプログラムの実行は、いかなる最先端技術から自明でもなく予見されるものでもない。

このような性能を実行可能にするためには、状態の交換に伴う膨大な計算コストがかからないことが必要である。提案された方法によれば、彫刻モードとシミュレーションモードの両方が同じデータ構造、すなわち三角メッシュを使用するので、これが可能となる。

Ｌ．Ｓｔａｎｃｕｌｅｓｃｕらは、「フリースタイル：自己適応型トポロジーを用いたメッシュの彫刻」（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆Ｇｒａｐｈｉｃｓ、２０１１、予稿集、第１〜１２頁）の論文において、三角メッシュ表現を直接使用してボリューム体を彫刻する方法を報告している。本方法の彫刻モードは、Ｌ． Ｓｔａｎｃｕｌｅｓｃｕらにより説明された方法に基づく。

また、本明細書で上述したように、本プログラムで使用されるコンピュータ化された方法のシミュレーションモードも、同じ三角メッシュ構造を使用することによって開発される。物理的シミュレーション計算における布地を表現するための三角メッシュの使用は、Ｄ． ＢａｒａｆｆおよびＡ． Ｗｉｔｋｉｎによる「布シミュレーションにおける大きなステップ」（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、１９９８年、Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｒｉｅｓ、第４３〜５４頁）およびその後のいくつかの論文で説明されている。

内部的には、彫刻モードは、衣服の表面を表すために使用される三角メッシュ構造を変更することができる。すなわち、追加の三角形を、ツールの適用中に追加または削除することができる。反対に、シミュレーションモードでは、三角形の頂点位置が変更されるだけ、すなわち、三角形が追加または削除されない。

衣服を表現するためにパラメトリック面を利用し、使用者がマネキン体上の衣服を調節するために前記面の制御点を操作することを可能にする米国特許第７，４０９，２５９Ｂ２号と比較すると、本発明に記載された方法の彫刻モードは、既存のデジタル彫刻プログラム（例えば、「ＺＢｒｕｓｈ」）に基づいているので、使用者が衣服表面上で所望の修正を行うにあたりより直感的なやり方を提供すると考えられる。

一方、本発明に記載された方法のシミュレーションモードは、布地プリーツの作成において、使用者に対してより敏捷性を提供する。布地にプリーツが存在することで、より現実的な態様を衣服に付与する。シミュレーションモードによって提供される衣服表面上にプリーツを作成するこの敏捷性は、米国特許第７，４０９，２５９Ｂ２号に記載された方法によっても、汎用デジタル彫刻プログラムによっても得ることができない。

米国特許第７，４０９，２５９Ｂ２号に記載されたコンピュータ化された方法およびプログラムのいずれとも異なり、本コンピュータ化された方法は、
１）任意のトポロジーの衣服を、単一の初期構成から作成する（上に引用した米国特許第７，４０９，２５９Ｂ２号に記載されている技術で必要とされるような３種類の初期の衣服の必要性を免除する）こと、
２）シミュレーションモードを用いて衣服の表面にプリーツを容易に生成すること、および
３）汎用デジタル彫刻プログラムの使用者が、同じ目的を志向するプログラムで使用されているものとツールの機能が同様であるため、容易に習得すること、
を可能とする。

このようにして、本発明に記載されたコンピュータ化された方法は、衣服デザインのための特別なデジタル彫刻方法であるということができる。

Claims (3)

1. 三次元仮想媒体内のマネキン体上に衣服を表すための表面を作成し編集するコンピュータ化された方法であって、
   ａ）三角メッシュ（６７）によってマネキン体（２２）上の衣服（２３）の表面を表すステップａと、
   ｂ）ステップａの三角形メッシュ（６７）を前記マネキン体（２２）に配置するステップｂと、
   ｃ）デジタル彫刻ツールを用いて、衣服２３の表面を表す三角メッシュ（６７）を粘土のように操作可能とするステップｃと、
   ｄ）物理的シミュレーションを用いて、衣服（２３）の表面を表す三角メッシュ（６７）を本物の布地のように操作可能とするステップｄと、
   ｅ）ステップｃおよびステップｄに記載の操作を、適切と考えられる体裁を衣服に付与するのに必要な回数だけ、任意の順序で実施可能とするステップｅと、
   ｆ）いかなる場合にも、三角メッシュ（６７）がマネキン体（２２）の内部の領域に向かって移動するのを防止するステップｆと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. ステップｄ（４７）において、使用者は物理的シミュレーションモードを起動し、布地を重力の作用下で落下させ、前のステップ（４６）で切断された部分（４８ｂ）を分離させる、請求項１に記載の方法。
3. ステップｄにおいて、代替的に、前記物理的シミュレーションモードを重力なしで起動し、三角メッシュ（６７）の表面上に位置する変形を得る、請求項１に記載の方法。

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