JP2022088007A - 画像生成プログラム、記録媒体、画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟な物体の動きをより自然に表現する。【解決手段】情報処理装置３を、人物モデル２５が着用する衣服２７を変形させるための布シミュレーション処理により、衣服２７に設定された複数の制御点３７の目標位置を計算する第１目標位置計算処理部１３、複数の制御点３７の各々に対して設定された、関連付けされた基準点３５及び当該基準点３５ごとの関連度合いを含むウェイト情報に基づいて、複数の制御点３７のスキニング位置を計算する第２目標位置計算処理部１５、複数の制御点３７に対し、スキニング位置からの移動量の制限値を設定する制限値設定処理部１７、設定されたスキニング位置からの移動量の制限値の範囲内で、複数の制御点３７の位置を布シミュレーションによる目標位置に近づくように更新する制御点更新処理部２１、制御点３７の更新された位置に基づいて衣服２７の画像を生成する画像生成処理部２３として機能させる。【選択図】図２

Description

本発明は、画像生成プログラム、記録媒体、及び画像生成方法に関する。

従来、バネモデルを使用して変形可能な物体をシミュレートする方法が知られている。例えば特許文献１には、布、衣服、毛髪等の柔軟な物体を複数の四角形ポリゴンで構成し、その頂点を仮想的な質点として、隣り合う質点の間を仮想的なバネで連結したモデルにより、その形状を求める布シミュレーション技術が記載されている。

特開２００５－９９９５２号公報

上記布シミュレーション技術では、計算時間の制限やキャラクタの動きの速さ等に起因して、布、衣服、及び毛髪等がキャラクタの身体にめり込んだり貫通する等の不自然な画像となる場合があるという課題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、柔軟な物体の動きをより自然に表現することが可能な画像生成プログラム、記録媒体、及び画像生成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像生成プログラムは、情報処理装置を、柔軟なオブジェクトを変形させるための所定のシミュレーション処理により、前記オブジェクトに設定された複数の制御点の第１目標位置をそれぞれ計算する第１目標位置計算処理部、前記複数の制御点の各々に対して設定された、関連付けされた少なくとも１つの基準点及び当該基準点ごとの関連度合いを含むウェイト情報に基づいて、前記複数の制御点の第２目標位置をそれぞれ計算する第２目標位置計算処理部、前記複数の制御点に対し、前記第２目標位置からの移動量の制限値を設定する制限値設定処理部、設定された前記第２目標位置からの移動量の制限値の範囲内で、前記複数の制御点の位置を前記第１目標位置に近づくようにそれぞれ更新する制御点更新処理部、前記制御点の更新された位置に基づいて前記オブジェクトの画像を生成する画像生成処理部、として機能させる。

上記目的を達成するために、本発明の記録媒体は、上記画像生成プログラムを記録した、情報処理装置が読み取り可能な記録媒体である。

上記目的を達成するために、本発明の画像生成方法は、情報処理装置によって実行される画像生成方法であって、柔軟なオブジェクトを変形させるための所定のシミュレーション処理により、前記オブジェクトに設定された複数の制御点の第１目標位置をそれぞれ計算するステップと、前記複数の制御点の各々に対して設定された、関連付けされた少なくとも１つの基準点及び当該基準点ごとの関連度合いを含むウェイト情報に基づいて、前記複数の制御点の第２目標位置をそれぞれ計算するステップと、前記複数の制御点に対し、前記第２目標位置からの移動量の制限値を設定するステップと、設定された前記第２目標位置からの移動量の制限値の範囲内で、前記複数の制御点の位置を前記第１目標位置に近づくようにそれぞれ更新するステップと、前記制御点の更新された位置に基づいて前記オブジェクトの画像を生成するステップと、を有する。

本発明の画像生成プログラム等によれば、柔軟な物体の動きをより自然に表現することができる。

一実施形態に係るゲームシステムの全体構成の一例を表すシステム構成図である。 情報処理装置の機能的構成の一例を表すブロック図である。 柔軟なオブジェクトを模した三次元対象物を形成する複数の四角形の一例を表す説明図、及び、三次元対象物の描画に必要な計算を行う場合に想定される力学モデルの一例を表す説明図である。 基準点及び制御点の設定の一例を表す説明図である。 基準点及び制御点の挙動の一例を表す説明図である。 制限値を適用する割合の分布形状の一例を表すグラフである。 情報処理装置のＣＰＵによって実行される処理手順の一例を表すフローチャートである。 オブジェクトの立体的形状を保持する変形例において、各制御点の移動量の制限値が比較的大きな値に設定された場合の一例を表す説明図である。 オブジェクトの立体的形状を保持する変形例において、各制御点の移動量の制限値が比較的小さな値に設定された場合の一例を表す説明図である。 情報処理装置のハードウェア構成の一例を表すブロック図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明をゲームに適用する場合、すなわち本発明の画像生成プログラム及び画像生成方法が情報処理装置によって実行されることによりゲームが提供される場合について説明するが、適用対象をゲームに限定するものではない。

＜１．ゲームシステムの全体構成＞
まず、図１を用いて、本実施形態に係るゲームシステム１の全体構成の一例について説明する。図１に示すように、ゲームシステム１は、情報処理装置３と、ゲームコントローラ５と、表示装置７とを有する。ゲームコントローラ５及び表示装置７は、情報処理装置３と有線又は無線により通信可能に接続されている。

情報処理装置３は、例えば据え置き型のゲーム機である。但しこれに限定されるものではなく、例えば入力部や表示部等を一体に備えた携帯型のゲーム機でもよい。また、ゲーム機以外にも、例えば、サーバコンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ、タブレット型コンピュータ等のように、コンピュータとして製造、販売等されているものや、スマートフォン、携帯電話、ファブレット等のように、電話機として製造、販売等されているものでもよい。

プレイヤは、ゲームコントローラ５を用いて各種の操作入力を行う。図１に示す例では、ゲームコントローラ５は例えば十字キー９や複数のボタン１１等を有する。なお、ゲームコントローラ５は上記に代えて又は加えて、例えばジョイスティックやタッチパッド等を有してもよい。

＜２．情報処理装置の機能的構成＞
次に、図２及び図３～図６を用いて、情報処理装置３の機能的構成の一例について説明する。

図２に示すように、情報処理装置３は、第１目標位置計算処理部１３と、第２目標位置計算処理部１５と、制限値設定処理部１７と、割合設定処理部１９と、制御点更新処理部２１と、画像生成処理部２３とを有する。

第１目標位置計算処理部１３は、柔軟なオブジェクトを変形させるための所定のシミュレーション処理により、オブジェクトに設定された複数の制御点の第１目標位置をそれぞれ計算する。「柔軟なオブジェクト」とは、動作する３次元モデルに付随して柔軟に揺れ動くことが可能なオブジェクトであり、例えば人物モデルに付随する衣服等である。なお、人物モデルは人間に限定されるものではなく、例えば動物、人間や動物以外の生物、仮想的な生物（例えば怪物、ゴースト、妖怪等）、ロボット、物品や物体などでもよい。

「所定のシミュレーション処理」とは、柔軟なオブジェクトの変形をシミュレート可能な処理であれば特に限定されるものではないが、例えば衣服等のオブジェクトの変形をシミュレート可能ないわゆる布（クロス）シミュレーション処理が好適である。具体的には、例えば弾性バネモデルにより力学的な計算を行うシミュレーション処理を用いてもよい。図３（ａ）は、柔軟なオブジェクト（例えば正方形の布）を模した三次元対象物を形成する複数の四角形の一例を表す説明図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した三次元対象物の描画に必要な計算を行う場合に想定される力学モデルの一例を表す説明図である。

図３（ａ）に示す三次元対象物の描画に要する計算を行う場合には、図３（ｂ）に示すように各四角形の頂点を質点とし、隣接する質点間をバネで接続し、これらのバネにより各質点が隣接する質点（布の端部の質点では隣接する２又は３の質点）から力を受けるバネモデルを想定する。このバネモデルにより、例えば布の端部を引っ張るという動きを描画する場合に、布の端部に相当する質点にかかる力、またその質点に隣接する質点にかかる力、さらにその質点に隣接する質点にかかる力を計算することが可能となり、布を模した三次元対象物の形状の変化を計算により求めることが可能となる。

また、布シミュレーション処理として例えば位置ベースの物理シミュレーション処理（ＰＢＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ。論文「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ」、http://matthias-mueller-fischer.ch/publications/posBasedDyn.pdf）を用いてもよい。ＰＢＤは、速度情報を持たずに現在位置、前状態の位置、そしてフレーム更新時間Δｔ（例えば６０ｆｐｓの場合には１６．６７ｍｓ）で物理計算をしていく手法である。

なお、上記のシミュレーション処理以外にも、布のような動きをシミュレート可能な手法であれば、様々なシミュレーション処理を採用することができる。なお、以下では説明の便宜上、第１目標位置計算処理部１３により実行される所定のシミュレーション処理を「布シミュレーション」と、第１目標位置計算処理部１３により計算される第１目標位置を「布シミュレーションによる目標位置」ともいう。

第２目標位置計算処理部１５は、複数の制御点の各々に対して設定されたウェイト情報に基づいて、複数の制御点の第２目標位置をそれぞれ計算する。ウェイト情報は、各制御点が基準点（いわゆるボーン）に対してどのように追従するかを設定するための情報であり、関連付けされた少なくとも１つの基準点と、当該基準点ごとの関連度合いである重み量が含まれる。以下では説明の便宜上、第２目標位置計算処理部１５により計算される第２目標位置を「スキニング位置」ともいう。

次に、第２目標位置計算処理部１５による処理の具体例について説明する。図４に、基準点及び制御点の設定の一例を示す。図４に示す例では、３次元仮想空間内に男性の人物モデル２５が描画されている。人物モデル２５は衣服２７を着用しており、プレイヤによるゲームコントローラ５の操作に応じて各種の動作を行う。３次元仮想空間内にはワールド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が設定されている。衣服２７は、身体に固定された部分である固定部２９と、自由に動くことが可能な部分である可動部３１とを備えている。図４に示す例では、固定部２９は境界３３より上方の部分であり、可動部３１は境界３３より下方の部分である。

人物モデル２５は、身体を動かすための複数の基準点３５（ボーンともいう）を備えている。なお、図４では基準点３５を後述する制御点３７と区別するためにハッチングで示している。図４に示す例では、例えば人物モデル２５の手首関節、肘関節、腰、股関節、膝関節等に対応する位置に基準点３５がそれぞれ設定されている。各基準点３５は人物モデル２５の動作システム（モーション計算等）により移動する。例えば、股関節と膝関節に対応する複数の基準点３５が、衣服２７の可動部３１を変形させるための基準点として設定されている。

図４に示すように、衣服２７には複数の制御点３７が設定されている。制御点３７は、衣服２７の動きや変形を表現するために制御上使用される点である。複数の制御点３７は衣服２７の表面を覆うように格子状に配列されている。なお、図４では固定部２９の制御点３７を可動部３１の制御点３７と区別するために四角形状で示している。両者の違いは、固定部２９の制御点３７は後述する移動量の制限値を適用する割合が０（又は０に近い値でもよい）に設定されるのに対し、可動部３１の制御点３７は移動量の制限値を適用する割合が０よりも大きな値（０～１の範囲）に設定される点である。

上述のように、各制御点３７にはウェイト情報がそれぞれ設定されており、当該ウェイト情報には制御点３７がどの基準点３５と関連付けられているか、及び、当該基準点３５ごとの関連度合い（重み量）が含まれる。例えば、衣服２７の可動部３１の右側の領域の各制御点３７に対しては２つの股関節と右足の膝関節に対応する３つの基準点３５が関連付けられており、各基準点３５ごとに重み量が設定されている。また、衣服２７の可動部３１の左側の領域の各制御点３７に対しては２つの股関節と左足の膝関節に対応する３つの基準点３５が関連付けられており、各基準点３５ごとに重み量が設定されている。なお、１つの制御点３７に設定される各基準点３５に対する重み量（割合）の合計は１である。ウェイト情報は、衣服２７の可動部３１が人物モデル２５の身体に干渉（例えばめり込み、貫通等）しないように、上記関連付ける基準点と重み量が調整されている。

第２目標位置計算処理部１５は、上記ウェイト情報に基づいて、各制御点３７のスキニング位置（第２目標位置）をそれぞれ計算する。具体的には、第２目標位置計算処理部１５は下記の計算式（１）にしたがって各制御点３７のスキニング位置を計算する。

なお、ｇｏａｌ［ｉ］∈Ｒ^３はｉ番目の制御点３７のスキニング位置、ＢｏｎｅＮｕｍ［ｉ］∈Ｎはｉ番目の制御点３７に関連付けられた基準点３５の数、ＢｏｎｅＷｅｉｇｈｔＡｒｒａｙ［ｉ］［ｊ］∈Ｒはｉ番目の制御点３７に関連付けられたｊ番目の基準点３５の重み量、ＢｏｎｅＰｏｓｉｔｉｏｎ［ｋ］∈Ｒ^３はｋ番目の基準点３５の現在位置、ＢｏｎｅＡｒｒａｙ［ｉ］［ｊ］∈Ｚはｉ番目の制御点３７に関連付けられたｊ番目の基準点３５のインデックス（配列の添字）である。

図５に、計算されたスキニング位置の一例を示す。なお、図５では説明を簡単にするために制御点３７の数を減らして簡易的な二次元オブジェクトとして図示している。図５（ａ）に示す初期状態から、人物モデル２５が動作することにより、例えば図５（ｂ）に示すように各基準点３５が移動したとする。前述のように、各制御点３７にはウェイト情報として関連付けられた基準点３５ごとに重み量が設定されており、各基準点３５の移動後の現在位置と上記重み量に応じて、各制御点３７のスキニング位置がそれぞれ計算される。図５（ｃ）にはこの計算されたスキニング位置に各制御点３７が移動した状態が示されている。このようにして、人物モデル２５の動きに応じて基準点３５が移動すると、各制御点３７のスキニング位置もそれに追従するように所定の方向に所定の量だけ移動する。

図２に戻り、制限値設定処理部１７は、複数の制御点３７に対し、第２目標位置計算処理部１５により計算されたスキニング位置からの移動量の制限値を設定する。「移動量の制限値」は、前述した制御点３７の布シミュレーションによる目標位置をスキニング位置から所定の範囲内に制限するための当該所定の範囲を規定する値である。制限値設定処理部１７は、移動量の制限値を複数の制御点３７の各々に対して個別に設定するのではなく、複数の制御点３７に対して共通の値として設定する。移動量の制限値は、ゲームプログラムの設計者等により例えばスライダ等を用いて適切な値に調整されており、制限値設定処理部１７は当該調整結果に応じて制限値を可変に設定する。

割合設定処理部１９は、複数の制御点３７の各々に対し、制限値設定処理部１７により設定された移動量の制限値を適用する割合を個別に設定する。割合は０～１の範囲の数値で設定されてもよいし、０～１００の範囲の数値（％）で設定されてもよい。例えば、割合が０とされた制御点３７の位置は、移動量の制限値の大小に関わらずスキニング位置に制限（固定）される。また、割合が０より大きな値に設定された制御点３７は、スキニング位置から移動量の制限値に割合を乗じた値の範囲内で、前述の布シミュレーションによる目標位置に応じて自由に動くことができる。

割合は複数の制御点３７の各々に対して個別に設定されるので、オブジェクトの部位に応じて変化をつけることが可能である。例えば、オブジェクトの固定された部分（例えば衣服２７の固定部２９）から自由に動くことが可能な部分（例えば衣服２７の可動部３１の下端）に向けて、割合が徐々に大きくなるように設定されてもよい。

図６に、この場合の制限値の適用割合の分布形状の一例を示す。図６は、縦軸に割合（０～１）をとり、横軸に例えば鉛直下方向（ワールド座標系のＹ軸負方向）の位置をとったグラフであり、オブジェクトの固定端（例えば衣服２７の固定部２９）から自由端（例えば衣服２７の可動部３１の下端）に向けて、割合が徐々に大きくなるように設定されている。なお、図示は省略するが、衣服の途中に例えばベルトやアクセサリ、アイテム等が装備されているような場合には、その部分は動きが制限されるように上記割合を小さく設定してもよい。この場合、例えばグラフの形状が途中に凹みが形成された形状となる。

このような割合分布の編集は、例えばゲームプログラムの設計者等により行われる。この際、例えば複数種類のカーブの中から特定のカーブを選択することで割合分布を編集可能としてもよいし、例えば図６に示すようにカーブの両端や途中に複数の編集ポイント３９を設けておき、当該編集ポイント３９の値を変更することでカーブの形状を編集できるようにしてもよい。

図２に戻り、制御点更新処理部２１は、上記制限値設定処理部１７により設定された制限値に上記割合設定処理部１９により設定された割合を乗じた、スキニング位置からの移動量の制限値の範囲内で、複数の制御点３７の位置を上記第１目標位置計算処理部１３により計算された布シミュレーションによる目標位置に近づくようにそれぞれ更新する。すなわち、制御点３７の布シミュレーションによる動きがスキニング位置から制限値の範囲内に制限される。

画像生成処理部２３は、上記制御点更新処理部２１により更新された制御点３７の位置に基づいてオブジェクトの画像を生成する。

なお、以上説明した各処理部における処理等は、これらの処理の分担の例に限定されるものではなく、例えば、更に少ない数の処理部（例えば１つの処理部）で処理されてもよく、また、更に細分化された処理部により処理されてもよい。また、上述した各処理部の機能は、後述するＣＰＵ１０１（後述の図１０参照）が実行するゲームプログラムにより実装されるものであるが、例えばその一部がＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の専用集積回路、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。

＜３．情報処理装置が実行する処理手順＞
次に、図７を用いて、情報処理装置３のＣＰＵ１０１によって実行される処理手順の一例について説明する。

ステップＳ１０では、情報処理装置３は、第１目標位置計算処理部１３により布シミュレーションを実行し、衣服２７（オブジェクト）に設定された複数の制御点３７の布シミュレーションによる目標位置（第１目標位置）をそれぞれ計算する。

ステップＳ２０では、情報処理装置３は、第２目標位置計算処理部１５により、複数の制御点３７の各々に対して設定されたウェイト情報に基づいて、複数の制御点３７のスキニング位置（第２目標位置）をそれぞれ計算する。

ステップＳ３０では、情報処理装置３は、制限値設定処理部１７により、複数の制御点３７に対し、上記ステップＳ２０で計算したスキニング位置からの移動量の制限値を設定する。

ステップＳ４０では、情報処理装置３は、割合設定処理部１９により、複数の制御点３７の各々に対し、上記ステップＳ３０で設定した移動量の制限値を適用する割合を個別に設定する。

ステップＳ５０では、情報処理装置３は、制御点更新処理部２１により、上記ステップＳ４０で設定したスキニング位置からの移動量の制限値の範囲内で、複数の制御点３７の位置を上記ステップＳ１０で計算した布シミュレーションによる目標位置に近づくようにそれぞれ更新する。

ステップＳ６０では、情報処理装置３は、画像生成処理部２３により、上記ステップＳ５０で更新した各制御点３７の位置に基づいて衣服２７（オブジェクト）の画像を生成する。以上により、本フローチャートを終了する。

なお、上述した処理手順は一例であって、上記手順の少なくとも一部を削除又は変更してもよいし、上記以外の手順を追加してもよい。また、上記手順の少なくとも一部の順番を変更してもよいし、複数の手順が単一の手順にまとめられてもよい。

＜４．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のゲームプログラムは、情報処理装置３を、人物モデル２５が着用する衣服２７（柔軟なオブジェクト）を変形させるための布シミュレーション処理により、衣服２７に設定された複数の制御点３７の布シミュレーションによる目標位置をそれぞれ計算する第１目標位置計算処理部１３、複数の制御点３７の各々に対して設定された、関連付けされた少なくとも１つの基準点３５及び当該基準点３５ごとの関連度合いを含むウェイト情報に基づいて、複数の制御点３７のスキニング位置をそれぞれ計算する第２目標位置計算処理部１５、複数の制御点３７に対し、スキニング位置からの移動量の制限値を設定する制限値設定処理部１７、設定されたスキニング位置からの移動量の制限値の範囲内で、複数の制御点３７の位置を布シミュレーションによる目標位置に近づくようにそれぞれ更新する制御点更新処理部２１、制御点３７の更新された位置に基づいて衣服２７の画像を生成する画像生成処理部２３、として機能させる。これにより、次のような効果を奏する。

すなわち、布シミュレーション処理により衣服２７に設定された複数の制御点３７の目標位置を計算し、複数の制御点３７の現在位置を布シミュレーションによる目標位置に近づくようにそれぞれ更新する場合、計算時間の制限や人物モデル２５の動きの速さ等に起因して、衣服２７が人物モデル２５の身体にめり込んだり貫通する等の不自然な画像となる場合がある。

そこで本実施形態では、複数の制御点３７の各々に対し、関連付けされた少なくとも１つの基準点３５及び当該基準点３５ごとの重み量を含むウェイト情報を設定しておく。そして、当該ウェイト情報に基づいて複数の制御点３７のスキニング位置をそれぞれ計算する。基準点３５は人物モデル２５の動きに応じて移動し、各制御点３７のスキニング位置もそれに追従するように所定の方向に所定の量だけ移動する。

このとき、ウェイト情報は各制御点３７のスキニング位置が人物モデル２５の身体に干渉しないように設定される。その上で、本実施形態では複数の制御点３７に対してスキニング位置からの移動量の制限値をそれぞれ設定し、当該制限値の範囲内で複数の制御点３７の位置を布シミュレーションによる目標位置に近づくようにそれぞれ更新する。そして、制御点３７の更新された位置に基づいて衣服２７の画像を生成する。これにより、衣服２７が動作する人物モデル２５の身体にめり込んだり貫通したりすることを抑制できる。したがって、衣服２７等の柔軟な物体の動きをより自然に表現することができる。

また、本実施形態では特に、制限値設定処理部１７は、移動量の制限値を可変に設定する。これにより、ゲームの設計時に移動量の制限値の大小を調整することが可能となり、例えばオブジェクトの種類や素材等に応じて動きの自由度（硬さ）を変化させて表現することが可能となる。

また、本実施形態では特に、制限値設定処理部１７は、移動量の制限値を複数の制御点３７に共通の値として設定し、ゲームプログラムは、情報処理装置３を、複数の制御点３７の各々に対し、移動量の制限値を適用する割合を個別に設定する割合設定処理部１９、としてさらに機能させる。

これにより、複数の制御点３７の各々に対して設定する移動量の制限値を異ならせることができる。その結果、柔軟なオブジェクトの固定端に近い部位ほど動きにくく、自由端に近い部位ほど自由に動きやすくする等が可能となり、人物モデル２５に付随する衣服２７等の自然な動きを表現することができる。また、各制御点３７に対して移動量の制限値を個別に設定するのではなく、制限値自体は共通の値として設定しておき、各制御点３７に対しては移動量の制限値を適用する割合を個別に設定することにより、ゲームプログラム設計時の設定の作業負担を軽減できると共に、制限値の大小の変化を直感的に分かり易くすることができる。

また、本実施形態では特に、割合設定処理部１９は、オブジェクトの固定された部分から自由に動くことが可能な部分に向けて、割合が徐々に大きくなるように設定する。これにより、次のような効果を奏する。

例えば図４に示す衣服２７のように、一つながりの連続した生地上において、境界３３の上方の固定部２９の制御点３７は固定、境界３３の下方の可動部３１の制御点３７は自由に動けるようにすると、境界３３における生地の動きが不連続となって不自然な画像となる可能性がある。本実施形態では、衣服２７の固定部２９と可動部３１との境界３３において、移動量の制限値を適用する割合をなだらかに変化させることが可能となり、動きを馴染ませて境界３３を目立たなくすることができる。その結果、境界３３部分の動きが不連続となって不自然な画像となることを抑制でき、自然な表現が可能となる。

また、本実施形態では特に、柔軟なオブジェクトは、人物モデル２５に付随する衣服２７であり、基準点３５は、人物モデル２５に動きを与えるために人物モデル２５の複数個所に設定されている。

これにより、人物モデル２５の動きが速い場合でも、衣服２７が人物モデル２５の身体にめり込んだり貫通することを抑制できる。また、衣服２７の動きを固定部から自由端に向けてなだらかに変化させることができる。したがって、衣服２７の動きをより自然に表現することができる。

＜５．変形例等＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

（５－１．オブジェクトが立体的形状を有する場合）
例えばワイヤフレームにより膨らませた形状のスカートのように、オブジェクトが立体的な形状を有する衣服等である場合には、その立体的形状を保持しつつ、柔軟な衣服の動きを自然に表現することが可能である。以下、その詳細について説明する。

図８に、本変形例における基準点及び制御点の設定の一例を示す。図８に示す例では、３次元仮想空間内に女性の人物モデル４１が描画されている。人物モデル４１は衣服４３を着用しており、プレイヤによるゲームコントローラ５の操作に応じて各種の動作を行う。衣服４３は、身体に固定された部分である固定部４５と、自由に動くことが可能なスカート部分である可動部４７とを備えている。

人物モデル４１は、身体を動かすための複数の基準点４９（ボーンともいう）を備えている。なお、図８では基準点４９を後述する制御点５１と区別するためにハッチングで示している。図８に示す例では、例えば人物モデル４１の手首関節、肘関節、肩関節、腰、股関節、膝関節、足首関節等に対応する位置に基準点４９がそれぞれ設定されている。各基準点４９は人物モデル４１の動作システム（モーション計算等）により移動する。例えば、股関節、膝関節、足首関節に対応する複数の基準点４９が、衣服４３の可動部４７を変形させるための基準点として設定されている。

図８に示すように、衣服４３には複数の制御点５１が設定されている。制御点５１は、衣服４３の動きや変形を表現するために制御上使用される点である。複数の制御点５１は衣服４３の表面を覆うように格子状に配列されている。なお、図８では固定部４５の制御点５１を可動部４７の制御点５１と区別するために四角形状で示している。両者の違いは、前述のように、固定部４５の制御点５１は移動量の制限値を適用する割合が０（又は０に近い値でもよい）に設定されるのに対し、スカート部分である可動部４７の制御点５１は移動量の制限値を適用する割合が０よりも大きな値（０～１の範囲）に設定される点である。

前述のように、各制御点５１にはウェイト情報がそれぞれ設定されており、当該ウェイト情報には制御点５１がどの基準点４９と関連付けられているか、及び、当該基準点４９ごとの重み量が含まれる。例えば、衣服４３の可動部４７の右側の領域の各制御点５１に対しては、２つの股関節と右足の膝関節及び足首関節に対応する４つの基準点４９が関連付けられており、各基準点４９ごとに重み量が設定されている。また、衣服４３の可動部４７の左側の領域の各制御点５１に対しては２つの股関節と左足の膝関節及び足首関節に対応する４つの基準点４９が関連付けられており、各基準点４９ごとに重み量が設定されている。なお、１つの制御点５１に設定される各基準点４９に対する重み量（割合）の合計は１である。

衣服４３のスカート部分である可動部４７は、例えば図９に示すように元々は丸く膨らんだ立体的な形状を有するスカートである。そして、各制御点５１のウェイト情報は、衣服４３の可動部４７が人物モデル４１の身体に干渉（例えばめり込み、貫通等）しないようにすると共に、上記立体的な形状が表現される（モデリングされる）ように、上記関連付ける基準点と重み量が調整されている。この場合において、例えば移動量の制限値が比較的大きな値に設定された場合には、可動部４７の各制御点５１はスキニング位置から大きな範囲で自由に動けることとなる。その結果、図８に示すように、可動部４７は布シミュレーションにより重力の影響を受けて萎んだ形状に表現される。一方、例えば移動量の制限値が比較的小さな値（０または０に近い値）に設定された場合には、可動部４７の各制御点５１の位置はスキニング位置と一致するように制限されるか、または可動範囲がスキニング位置近傍に制限されることとなる。その結果、図９に示すように、可動部４７の立体的形状が保持され、衣服４３を立体的な形状をもった衣服として表現することができる。前述のように、移動量の制限値はゲームプログラムの設計者等により適切な値に調整可能であることから、衣服４３の立体的な形状を保持する度合いを可変に調整することができる。

なお、本変形例における情報処理装置３の各処理部の機能や処理手順は、前述の実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上説明した変形例によれば、オブジェクトが立体的な形状を有する衣服等である場合に、移動量の制限値又は当該移動量の制限値を適用する割合を小さくすることで、モデリングした形状を重力等の外力で崩れ難くして保持し、立体的な形状をもった布や衣服等として表現することができる。この際、制限値又は割合の大小を調整することで、立体的な形状を保持する度合いを調整することができる。

（５－２．その他）
以上では、柔軟なオブジェクトの一例として衣服を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、人物モデルに付随する衣服以外の布（鉢巻等の布製の装備品や、旗等の布製の所持アイテムを含む）や毛髪等のオブジェクトに以上説明した処理を適用してもよい。毛髪等のオブジェクトである場合には、「所定のシミュレーション処理」は紐やロープ等のオブジェクトの変形をシミュレート可能ないわゆる紐シミュレーション処理が好適である。

また、以上では、画像生成プログラムがゲームプログラムである場合について説明したが、画像生成プログラムは、ゲーム以外の技術分野、例えばＣＧアニメーション、コンピュータ・シミュレーション、ＣＡＤ等にも適用可能である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

＜６．情報処理装置のハードウェア構成＞
次に、図１０を用いて、上記で説明したＣＰＵ１０１等が実行するプログラムにより実装された各処理部を実現する情報処理装置３のハードウェア構成の一例について説明する。

図１０に示すように、情報処理装置３は、例えば、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０３と、ＲＡＭ１０５と、ＧＰＵ１０６と、例えばＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路１０７と、入力装置１１３と、出力装置１１５と、記録装置１１７と、ドライブ１１９と、接続ポート１２１と、通信装置１２３を有する。これらの構成は、バス１０９や入出力インターフェース１１１等を介し相互に信号を伝達可能に接続されている。

ゲームプログラムは、例えば、ＲＯＭ１０３やＲＡＭ１０５、ハードディスク等の記録装置１１７等に記録しておくことができる。

また、ゲームプログラムは、例えば、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、各種のＣＤ、ＭＯディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体１２５に、一時的又は永続的（非一時的）に記録しておくこともできる。このような記録媒体１２５は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することもできる。この場合、これらの記録媒体１２５に記録されたゲームプログラムは、ドライブ１１９により読み出されて、入出力インターフェース１１１やバス１０９等を介し上記記録装置１１７に記録されてもよい。

また、ゲームプログラムは、例えば、ダウンロードサイト、他のコンピュータ、他の記録装置等（図示せず）に記録しておくこともできる。この場合、ゲームプログラムは、ＬＡＮやインターネット等のネットワークＮＷを介し転送され、通信装置１２３がこのプログラムを受信する。そして、通信装置１２３が受信したプログラムは、入出力インターフェース１１１やバス１０９等を介し上記記録装置１１７に記録されてもよい。

また、ゲームプログラムは、例えば、適宜の外部接続機器１２７に記録しておくこともできる。この場合、ゲームプログラムは、適宜の接続ポート１２１を介し転送され、入出力インターフェース１１１やバス１０９等を介し上記記録装置１１７に記録されてもよい。

そして、ＣＰＵ１０１が、上記記録装置１１７に記録されたプログラムに従い各種の処理を実行することにより、前述の第１目標位置計算処理部１３、第２目標位置計算処理部１５、制限値設定処理部１７、割合設定処理部１９、制御点更新処理部２１、及び画像生成処理部２３等による処理が実現される。この際、ＣＰＵ１０１は、例えば、上記記録装置１１７からプログラムを、直接読み出して実行してもよく、ＲＡＭ１０５に一旦ロードした上で実行してもよい。更にＣＰＵ１０１は、例えば、プログラムを通信装置１２３やドライブ１１９、接続ポート１２１を介し受信する場合、受信したプログラムを記録装置１１７に記録せずに直接実行してもよい。

また、ＣＰＵ１０１は、必要に応じて、前述のゲームコントローラ５を含む、例えばマイク、マウス、キーボード等（図示せず）の入力装置１１３から入力する信号や情報に基づいて各種の処理を行ってもよい。

ＧＰＵ１０６は、ＣＰＵ１０１からの指示に応じて例えばレンダリング処理などの画像表示のための処理を行う。

そして、ＣＰＵ１０１及びＧＰＵ１０６は、上記の処理を実行した結果を、例えば前述の表示装置７を含む、出力装置１１５から出力する。さらにＣＰＵ１０１及びＧＰＵ１０６は、必要に応じてこの処理結果を通信装置１２３や接続ポート１２１を介し送信してもよく、上記記録装置１１７や記録媒体１２５に記録させてもよい。

３ 情報処理装置
１３ 基準点設定処理部
１５ 制御点設定処理部
１７ 重み量設定処理部
１９ 目標位置計算処理部
２１ 制御点更新処理部
２３ 画像生成処理部
２５ 衝突判定処理部
２７ 表示用目標位置計算処理部
２９ 第１表示用位置更新処理部
３１ 移動量計算処理部
３３ 第１係数設定処理部
３５ 第２係数設定処理部
３７ 第３係数設定処理部
３９ 第２表示用位置更新処理部
４１ パッチ設定処理部
４３ 第３表示用位置更新処理部
４５ 初期距離設定処理部
４７ 距離拘束処理部
５０ 水着（衝突オブジェクト）
５１Ｌ，５１Ｒ 乳房（変形オブジェクト）
５３ 基準点
５５ 基準点
５７ 基準点
５９ 基準点
６１ 制御点
６１ｐ 表示用位置
６１ｐｇ 第２目標位置
６５ 衝突オブジェクト
６７ 移動ベクトル
６９ 三角形パッチ（多角形パッチ）
１２５ 記録媒体
Ｎ 法線ベクトル

Claims (8)

1. 情報処理装置を、
   柔軟なオブジェクトを変形させるための所定のシミュレーション処理により、前記オブジェクトに設定された複数の制御点の第１目標位置をそれぞれ計算する第１目標位置計算処理部、
   前記複数の制御点の各々に対して設定された、関連付けされた少なくとも１つの基準点及び当該基準点ごとの関連度合いを含むウェイト情報に基づいて、前記複数の制御点の第２目標位置をそれぞれ計算する第２目標位置計算処理部、
   前記複数の制御点に対し、前記第２目標位置からの移動量の制限値を設定する制限値設定処理部、
   設定された前記第２目標位置からの移動量の制限値の範囲内で、前記複数の制御点の位置を前記第１目標位置に近づくようにそれぞれ更新する制御点更新処理部、
   前記制御点の更新された位置に基づいて前記オブジェクトの画像を生成する画像生成処理部、
   として機能させるための画像生成プログラム。
2. 前記制限値設定処理部は、
   前記移動量の制限値を可変に設定する、
   請求項１に記載の画像生成プログラム。
3. 前記制限値設定処理部は、
   前記移動量の制限値を前記複数の制御点に共通の値として設定し、
   前記情報処理装置を、
   前記複数の制御点の各々に対し、前記移動量の制限値を適用する割合を個別に設定する割合設定処理部、
   としてさらに機能させるための請求項１又は２に記載の画像生成プログラム。
4. 前記割合設定処理部は、
   前記オブジェクトの固定された部分から自由に動くことが可能な部分に向けて、前記割合が徐々に大きくなるように設定する、
   請求項３に記載の画像生成プログラム。
5. 前記オブジェクトは、
   人物モデルに付随する布、衣服、又は毛髪の少なくともいずれかであり、
   前記基準点は、
   前記人物モデルに動きを与えるために前記人物モデルの複数個所に設定されている
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像生成プログラム。
6. 前記画像生成プログラムはゲームプログラムである、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像生成プログラム。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像生成プログラムを記録した、情報処理装置が読み取り可能な記録媒体。
8. 情報処理装置によって実行される画像生成方法であって、
   柔軟なオブジェクトを変形させるための所定のシミュレーション処理により、前記オブジェクトに設定された複数の制御点の第１目標位置をそれぞれ計算するステップと、
   前記複数の制御点の各々に対して設定された、関連付けされた少なくとも１つの基準点及び当該基準点ごとの関連度合いを含むウェイト情報に基づいて、前記複数の制御点の第２目標位置をそれぞれ計算するステップと、
   前記複数の制御点に対し、前記第２目標位置からの移動量の制限値を設定するステップと、
   設定された前記第２目標位置からの移動量の制限値の範囲内で、前記複数の制御点の位置を前記第１目標位置に近づくようにそれぞれ更新するステップと、
   前記制御点の更新された位置に基づいて前記オブジェクトの画像を生成するステップと、
   を有する、画像生成方法。

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