JP4963707B2 - ファブリックモデル生成プログラム、ファブリックモデル生成装置、及びファブリックモデル生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、織組織又は編組織からなる地組織部から起毛された立毛部の３次元モデルである立毛ファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成プログラム、ファブリックモデル生成装置、及びファブリックモデル生成方法に関するものである。

従来、織組織又は編組織からなる地組織部に起毛処理が施された立毛部を有する立毛ファブリックの設計、制作の工程においては、まず、立毛ファブリックを制作するファブリックメーカは、立毛ファブリックの依頼者からの要求に従って立毛ファブリックの試作品を複数種類制作し、依頼者に提供する。依頼者は、これら複数種類の試作品の中から自己の要求に最も近い試作品を選び出し、ファブリックメーカに試作品の改良を要求する。そして、ファブリックメーカと依頼者との間で何度も試作品の改良が行われ、最終的に依頼者が要求する立毛ファブリックが完成される。このように、依頼者の要求に応じた立毛ファブリックが完成するまでには、ファブリックメーカへの負担が多大なものとなっている。

そこで、ファブリックメーカへの負担軽減を図るために、コンピュータを用いて、立毛ファブリックをシミュレーション表示する試みがなされている。

また、本出願に関連する技術として、カーシート用織物の３次元モデルを生成し、カーシートの３次元モデルに貼り付けて表示するカーシート用織物シミュレーションプログラムが知られている（特許文献１）。

しかしながら、従来の立毛ファブリックをシミュレーション表示する技術においては、立毛ファブリックを２次元のデータ構造で表示するものしかなく、立毛ファブリック表面の微細な凹凸が外観に与える影響を再現することができずリアルさに欠けるものであった。特に、カーシートなどの立体物に立毛ファブリックの２次元モデルを貼り付けて、カーシートをシミュレーション表示した場合、現実からかけ離れたカーシートが表示されるケースが多かった。また、特許文献１の手法では、立毛ファブリックの微細な構造をモデリングして、シミュレーション表示することがなされていない。
特開２００６−６５５７３号公報

本発明の目的は、立毛部の構造がよりリアルに再現された立毛ファブリックモデルを生成することができるファブリックモデル生成プログラム、ファブリックモデル生成装置、及びファブリックモデル生成方法を提供することである。

本発明によるファブリックモデル生成プログラムは、織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成プログラムであって、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得する地組織モデル取得手段と、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質を示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質を示す反発係数とを取得する情報取得手段と、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置する配置手段と、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正する立毛モデル生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によるファブリックモデル生成装置は、織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成装置であって、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得する地組織モデル取得手段と、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質を示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質を示す反発係数とを取得する情報取得手段と、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置する配置手段と、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正する立毛モデル生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によるファブリックモデル生成方法は、織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成方法であって、コンピュータが、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得するステップと、コンピュータが、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質を示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質を示す反発係数とを取得するステップと、コンピュータが、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置するステップと、コンピュータが、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正するステップとを備えることを特徴とする。

これらの構成によれば、配置手段によって、立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端に向けて開こうとする性質を示す解繊度を用いて立毛モデルの初期形状が算出され、地組織モデルの所定の位置に配置される。また、立毛モデル生成手段によって、糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数を用いて、地組織モデルに配置された立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーが算出され、地組織モデルに配置された立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーが算出され、屈曲エネルギーと反発エネルギーとが最小となるように、立毛モデルの形状が修正され、立毛モデルが生成される。

すなわち、立毛モデルの屈曲エネルギーと反発エネルギーという概念を導入し、両エネルギーが最小となるように立毛モデルの形状が修正されるため、立毛部の構造がよりリアルに再現された立毛ファブリックモデルを生成することができる。

本ファブリックモデル生成装置がシミュレーション対象とする現物の立毛ファブリックの拡大図を示している。 現物の立毛ファブリックの製造工程を示す立毛ファブリックの断面図である。 本発明の実施の形態によるファブリックモデル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 ファブリックモデル生成装置の機能ブロック図を示している。 ファブリックモデル生成装置の動作を示すフローチャートである。 修正処理のフローチャートを示している。 配置部により配置された立毛モデルを示した図である。 屈曲エネルギーの算出過程を説明する図である。 反発エネルギーの算出過程を説明する図である。 立毛モデル生成部により生成された立毛モデルを示した図である。 立体モデルとしてカーシートを採用した場合のレンダリング結果を示した図である。 クリンプ糸による実際の立毛ファブリックを示した図である。 クリンプ糸が採用された立毛ファブリックの立毛ファブリックモデルを示した図である。 バイアスベクトルに傾斜情報を付与した場合における立毛ファブリックモデルを示した図である。 糸の種類に応じて立毛モデルの高さに一定のばらつきを与えた場合の立毛ファブリックモデルを示している。 解繊度の説明図である。 糸剛性係数の説明図である。 反発係数の説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態によるファブリックモデル生成装置について説明する。図１は、本ファブリックモデル生成装置がシミュレーション対象とする現物の立毛ファブリックの拡大図を示している。この立毛ファブリックは、モケットと呼ばれる織構造を有し、平板状の地組織部Ｒ１と地組織部Ｒ１の表面に複数配列された立毛部Ｒ２とを備える。立毛部Ｒ２は、地組織部Ｒ１の表面の起点Ｒ３から起毛され、高さ方向に伸びる糸から構成されている。糸は先端部に向かうにつれて、糸を構成する糸繊維の撚りがほどけてばらける性質があるため、立毛部Ｒ２は、先端部Ｒ４に向けて断面が増大するほぼ円錐状の形状を有している。

図２は、現物の立毛ファブリックの製造工程を示す立毛ファブリックの断面図である。図２に示すように、立毛ファブリックは、上地Ｕ１と下地Ｄ１と、上地Ｕ１及び下地Ｄ１間を繋ぐパイル糸ＰＴとを備え、このパイル糸ＰＴを切断することで完成される。具体的には、上地Ｕ１は、縦方向と平行に複数配列された縦糸ＴＴ１と、縦糸ＴＴ１間を蛇行するように配列された横糸ＹＴ１，ＹＴ２とを備えている。また、下地Ｄ１も上地Ｕ１と同様の構成を有している。パイル糸ＰＴは、上地Ｕ１の縦糸ＴＴ１と下地Ｄ１の縦糸ＴＴ２とを交互に蛇行することで、上地Ｕ１と下地Ｄ１とを接続する。なお、横糸ＹＴ１，ＹＴ２、及びパイル糸ＰＴは、縦方向と平行に複数配列されている。そして、パイル糸ＰＴを上地Ｕ１と下地Ｄ１との距離のほぼ中間の位置で切断すると、切断面においてパイル糸ＰＴを構成する糸繊維の撚りがほどけ、上地Ｕ１又は下地Ｄ１からなる地組織部Ｒ１の表面に、円錐状の立毛部Ｒ２が複数形成された立毛ファブリックが完成する。

図３は、本発明の実施の形態によるファブリックモデル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。ファブリックモデル生成装置は、通常のコンピュータ等から構成され、入力装置１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４、外部記憶装置５、表示装置６、及び記録媒体駆動装置７を備える。各ブロックは内部のバスに接続され、このバスを介して種々のデータ等が入出され、ＣＰＵ３の制御の下、種々の処理が実行される。

入力装置１は、キーボード、マウス等から構成され、ユーザが種々のデータを入力するために使用される。ＲＯＭ２には、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等のシステムプログラムが記憶される。外部記憶装置５は、ハードディスクドライブ等から構成され、所定のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）及びファブリックモデル生成プログラム等が記憶される。ＣＰＵ３は、外部記憶装置５からファブリックモデル生成プログラム等を読み出し、各ブロックの動作を制御する。ＲＡＭ４は、ＣＰＵ３の作業領域等として用いられる。

表示装置６は、液晶表示装置等から構成され、ＣＰＵ３の制御の下に種々の画像を表示する。記録媒体駆動装置７は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フレキシブルディスクドライブ等から構成される。

なお、ファブリックモデル生成プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８に格納されて市場に流通される。ユーザはこの記録媒体８を記録媒体駆動装置７に読み込ませることで、ファブリックモデル生成プログラムをコンピュータにインストールする。また、ファブリックモデル生成プログラムをインターネット上のサーバに格納し、このサーバからダウンロードすることで、ファブリックモデル生成プログラムをコンピュータにインストールしてもよい。

図４は、ファブリックモデル生成装置の機能ブロック図を示している。ファブリックモデル生成装置は、処理部１００、記憶部２００、入力部３００、及び表示部４００を備えている。処理部１００は、ＣＰＵ３から構成され、地組織モデル取得部１１０、情報取得部１２０、配置部１３０、立毛モデル生成部１４０、及びレンダリング部１５０の機能を備える。これらの機能はＣＰＵ３がファブリックモデル生成プログラムを実行することで実現される。

地組織モデル取得部１１０は、入力部３００を操作することによりユーザにより入力された地組織モデルを取得し、地組織モデル記憶部２１０に記憶させる。ここで、地組織モデルは、仮想３次元空間内において、地組織部Ｒ１の構造が３次元的に表された３次元モデルであり、例えば特許文献１に示す手法を用いて予め作成されたものである。具体的には、特許文献１の手法は、地組織部Ｒ１の組織に関する組織情報を基に地組織部Ｒ１を構成する縦糸と横糸とを蛇行させ、織構造を立体化させ、地組織部Ｒ１に使用する糸に関する糸情報を基に、縦糸と横糸とのうちの一方の糸が他方の糸に及ぼす力に基づき他方の糸の太さを変化させて、３次元空間内における地組織部Ｒ１の立体構造を地組織モデルとして作成する。なお、地組織部モデルとしては、織物に代えて、縦編や横編といった編物を３次元的にモデリングしたものを採用してもよい。

情報取得部１２０は、入力部３００を操作することによりユーザにより入力された、立毛部Ｒ２に使用される糸に関する情報を示す糸情報と、シミュレーション対象となる立毛ファブリックの立毛部Ｒ２の基準形状を示す基準形状情報とを取得し、情報記憶部２２０に記憶させる。ここで、糸情報には、解繊度、糸剛性係数、反発係数が含まれ、基準形状情報には、最小半径、及び高さ情報が含まれる。

解繊度は、糸を構成する糸繊維が糸の先端部に向けて開こうとする糸の性質を示し、例えば図１６に示すような手法を用いて取得される。図１６は、解繊度の説明図である。図１６に示すように、解繊度は、引っ張り試験機を用いて、糸の両端を引っ張り、糸に与える張力を変化させながら、張力に応じて変化する糸の太さを測定し、糸の太さが最大になったときと、糸の太さが最小になったときとの糸の太さの比によって定められる。

糸剛性係数は、糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示し、例えば図１７に示すような手法を用いて取得される。図１７は、糸剛性係数の説明図である。図１７に示すように、糸剛性係数は、所定長の糸を水平にして、糸の一端Ｅ１から所定の長さＣ１分を固定し、糸の他端Ｅ２が自重によってどの程度垂れ下がるかを測定することによって得られる。

反発係数は、糸同士が反発しようとする糸の性質を示し、例えば図１８に示すような手法を用いて取得される。図１８は反発係数の説明図である。図１８に示すように反発係数は、糸を板Ｂ１，Ｂ２で挟んで圧縮する糸圧縮装置を用いて、板Ｂ１，Ｂ２の間隔Ｂ３と糸を圧縮する圧力との関係を測定し、測定した関係からシミュレーション結果が実物に合致するように調整することで求められる。

最小半径は、シミュレーション対象となる立毛ファブリックの立毛部Ｒ２の断面の最小半径を示す。高さ情報は、シミュレーション対象となる立毛ファブリックの立毛部Ｒ２の高さを示す。解繊度、糸剛性係数、反発係数、及び最小半径の値は、糸の種類によって異なり、実験的に得られた値が採用される。

配置部１３０は、地組織モデル記憶部２１０から地組織モデルを読み出し、仮想３次元空間に配置する。また、配置部１３０は、情報記憶部２２０から解繊度、最小半径、及び高さ情報を読み出し、読み出した解繊度、最小半径、及び高さ情報に基づいて立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、地組織モデルの所定の位置に配置する。ここで、立毛モデルが配置される所定の位置は、図１に示す起点Ｒ３が対応しており、地組織モデルの表面に複数存在する。

すなわち、配置部１３０は、地組織モデルの各起点Ｒ３において、地組織モデルの表面と直交する高さ方向に、高さ情報分の長さを有する線分を立毛中心線として配置し、複数の立毛中心線のうちいずれか１の立毛中心線を注目立毛中心線として設定し、注目立毛中心線をｎ（ｎは２以上の整数）等分してｎ個の線分に分割し、分割した各線分の上端を端点として設定し、ｎ個の端点のうちいずれか１の端点を注目端点として設定する。そして、配置部１３０は、立毛モデルの高さに対する注目端点の高さの比率に最小半径と解繊度とを乗じた値を半径とし、かつ注目立毛中心線に直交する円を、注目端点における注目立毛モデルの断面として設定する。そして、配置部１３０は、各注目端点に断面を設定して注目立毛中心線にｎ枚の断面を設定し、立毛モデルの初期形状を算出する。

立毛モデル生成部１４０は、屈曲エネルギー算出部１４１、反発エネルギー算出部１４２、及び最終形状算出部１４３を備え、配置部１３０により配置された立毛モデルの形状を変形させ、立毛モデルを修正する。

屈曲エネルギー算出部１４１は、情報記憶部２２０から糸剛性係数を読み出し、糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出する。

すなわち、屈曲エネルギー算出部１４１は、注目立毛中心線上の端点のうちのいずれか１の端点を注目端点として設定し、注目端点の１つ下に位置する端点と、注目端点の２つ下に位置する端点とを結ぶ線分の向きから、注目端点の修正目標位置を算出し、注目端点と修正目標位置との差に前記糸剛性係数を乗じることで、注目端点の屈曲エネルギーを算出する。そして、屈曲エネルギー算出部１４１は、各注目端点の屈曲エネルギーを加算し、注目立毛中心線の屈曲エネルギーを算出し、各注目立毛中心線の屈曲エネルギーを加算して、立毛ファブリックモデル全体の屈曲エネルギーを算出する。

反発エネルギー算出部１４２は、反発係数に基づいて、立毛モデル同士が反発しようとするエネルギー示す反発エネルギーを算出する。すなわち、反発エネルギー算出部１４２は、複数の立毛モデルのうち１の立毛モデルを第１の注目立毛モデルとして設定し、第１の注目立毛モデルに交わる立毛モデルを第２の注目立毛モデルとして設定し、第１の注目立毛モデルと第２の注目立毛モデルとが重なる領域の大きさを示す値に反発係数を乗じ、第１の注目立毛モデルの反発エネルギーとして算出し、各第１の注目立毛モデルの反発エネルギーを加算することで、立毛ファブリックモデル全体の反発エネルギーを算出する。

最終形状算出部１４３は、屈曲エネルギーと反発エネルギーとが最小となるように、立毛モデルの形状を変形させ、立毛モデルの最終形状を算出する。すなわち、最終形状算出部１４３は、屈曲エネルギーと反発エネルギーとを加算して加算エネルギーを算出し、加算エネルギーが最小となるように、立毛中心線上のｎ個の端点の位置及び断面の大きさを修正する。また、最終形状算出部１４３は、加算エネルギーの最小値が得られたとき、立毛モデルの側面と上面とを設定し、立毛モデルの最終形状を算出する。

レンダリング部１５０は、入力部３００により受け付けられたユーザからの操作指令に従って、立毛ファブリックモデル記憶部２３０から立毛ファブリックモデルを読み出し、読み出した立毛ファブリックをレンダリングして表示部４００に表示する。また、レンダリング部１５０は、入力部３００により受け付けられたユーザからの操作指令に従って、立体モデル記憶部２４０から立体モデルを読み出すと共に、立毛ファブリックモデル記憶部２３０から立毛ファブリックモデルを読み出し、読み出した立毛ファブリックモデルを３次元テクスチャとして、立体モデルに貼り付け、立体モデルをレンダリングし、表示部４００に表示する。

記憶部２００は、図３に示す外部記憶装置５等から構成され、地組織モデル記憶部２１０、情報記憶部２２０、立毛ファブリックモデル記憶部２３０、及び立体モデル記憶部２４０の機能を備えている。

地組織モデル記憶部２１０は、地組織モデル取得部１１０により取得された地組織モデルを記憶する。情報記憶部２２０は、情報取得部１２０により取得された糸情報及び基準形状情報を記憶する。立毛ファブリックモデル記憶部２３０は、立毛モデル生成部１４０により生成された立毛ファブリックモデルを記憶する。入力部３００は、図３に示す入力装置１から構成され、地組織モデルを取得するための操作指令、糸情報及び基準形状情報を取得するための操作指令、及びレンダリングするための操作指令等を受け付ける。表示部４００は、表示装置６から構成され、レンダリング部１５０によりレンダリングされた立毛ファブリックモデル及び立体モデルを表示する。

次に、本ファブリックモデル生成装置の動作について説明する。図５は、ファブリックモデル生成装置の動作を示すフローチャートである。まず、地組織モデル取得部１１０は、入力部３００により受け付けられた操作指令に従って、地組織モデルを取得し、地組織モデル記憶部２１０に記憶させる（ステップＳ１）。次に、情報取得部１２０は、入力部３００により受け付けられた操作指令に従って、糸情報及び基準形状情報を取得し、情報記憶部２２０に記憶させる（ステップＳ２）。

次に、配置部１３０は、地組織モデル記憶部２１０から地組織モデルを読み出し、仮想３次元空間に配置する。ここで、仮想３次元空間は、それぞれ直交するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の３本の座標軸によって表され、配置部１３０は、地組織モデルの表面が例えばｘｙ平面上に位置するように地組織モデルを配置する。

次に、配置部１３０は、情報記憶部２２０に記憶されている解繊度と、最小半径と、高さ情報とを用いて立毛モデルの初期形状を算出する（ステップＳ３）。図７は、配置部１３０により配置された立毛モデルを示した図である。図７に示すように、配置部１３０は、まず、地組織モデルＺＭの表面上に配置された複数の起点Ｒ３の各々において、地組織モデルＺＭの表面と直交する高さ方向（ｚ方向）に、高さ情報分の長さを有する線分を立毛中心線ＲＬとして配置する。

次に、配置部１３０は、いずれか１の立毛中心線ＲＬを注目立毛中心線ＣＲＬとして設定し、注目立毛中心線ＣＲＬをｎ等分し、ｎ個の線分の上端を端点Ｐとして求める。次に、配置部１３０は、注目立毛中心線ＣＲＬ上のｎ個の端点Ｐのうちのいずれか１の端点Ｐを注目端点ＣＰとして設定し、式（１）を用いて、注目端点ＣＰにおける立毛モデルの断面を示す円の半径ｒを算出する。

ｒ^ｉ，ｌ＝（ｈ^ｌ−ｈ^０）／（ｈ^ｎ−ｈ^０）・Ｒ^ｉ・（Ｏ^ｉ−１）＋Ｒ^ｉ （１）

ここで、ｒ^ｉ，ｌは第ｉ立毛モデルの下から数えてｌ番目に位置する端点Ｐにおける断面の半径を示す。また、第ｉ立毛モデルとは、複数の立毛モデルのうちｉ番目の立毛モデルのことを示す。また、ｈ^ｌは下から数えてｌ番目の端点Ｐの高さを示し、ｈ^０は下から０番目の端点Ｐの高さを示す。また、（ｈ^ｌ−ｈ^０）／（ｈ^ｎ−ｈ^０）は、立毛モデルの高さに対する端点Ｐの高さの比率を示す。また、０番目の端点Ｐは起点Ｒ３を示し、地組織モデルＺＭの表面はｘｙ平面上に位置するため、ｈ^０＝０である。Ｒ^ｉは第ｉ立毛モデルの断面の最小半径を示し、Ｏ^ｉは第ｉ立毛モデルの解繊度を示し、ｈ^ｎは一番上の端点Ｐの高さを示している。ここで、Ｒ^ｉ、Ｏ^ｉは、立毛モデル毎に異なる値を採用してもよいし、全ての立毛モデルにおいて同一の値を採用してもよい。また、式（１）において、ｒ^ｉ，０＝Ｒ^ｉである。このようにして、配置部１３０は、各注目端点ＣＰにおける断面の半径を求め、立毛モデルの初期形状を算出する。

次に、図５に示すステップＳ４において、立毛モデル生成部１４０は、立毛モデルの形状を変形させる修正処理を実行する。図６は、修正処理のフローチャートを示している。まず、屈曲エネルギー算出部１４１は、情報記憶部２２０に記憶されている糸剛性係数を用いて以下のようにして、屈曲エネルギーを算出する（ステップＳ２１）。図８は、屈曲エネルギーの算出過程を説明する図である。なお、図８に示す注目立毛中心線ＣＲＬは修正処理が何回か実行されたときの注目立毛中心線ＣＲＬを示している。

まず、屈曲エネルギー算出部１４１は、図８に示すように、注目立毛中心線ＣＲＬから端点Ｐ^ｉ，ｌを注目端点ＣＰとして設定し、式（２−１）及び式（２−２）を用いて注目端点Ｐ^ｉ，ｌにおける屈曲エネルギーＥｂ^ｉ，ｌを算出する。

Ｅｂ^ｉ，ｌ＝（１／２）・｜ｐ^ｉ，ｌ−｛（ｐ^{ｉ，ｌ−１}−ｐ^{ｉ，ｌ−２}）・（ｈ^ｌ−ｈ^ｌ−２）／（ｈ^ｌ−１−ｈ^ｌ−２）＋ｐ^{ｉ，ｌ−２}＋ｖ^ｉ，ｌ｝｜^２ （ｌ＞１の場合） （２−１）

Ｅｂ^ｉ，１＝（１／２）・｜ｐ^ｉ，１−｛（ｈ^１−ｈ^０）・ｄ^ｉ＋Ｐ^ｉ，０）＋ｖ^ｉ，１｝｜^２
（ｌ＝１の場合） （２−２）

ここで、図８に示すＰ^ｉ，ｌは、第ｉ立毛モデルにおけるｌ番目の端点Ｐを示し、Ｐ^{ｉ，ｌ−１}は、第ｉ立毛モデルにおけるｌ−１番目の端点Ｐを示し、Ｐ^{ｉ，ｌ−２}は、第ｉ立毛モデルにおけるｌ−２番目の端点Ｐを示す。また、式（２−１）に示すｐ^ｉ，ｌ、ｐ^{ｉ，ｌ−１}、ｐ^{ｉ，ｌ−２}は、端点Ｐ^ｉ，ｌ、Ｐ^{ｉ，ｌ−１}、Ｐ^{ｉ，ｌ−２}の位置ベクトルを示している。また、ｖ^ｉ，ｌは、第ｉ立毛モデルの傾きに一定の偏りを与えるためのバイアスベクトルである。このバイアスベクトルは、後述するように傾斜情報に従って設定される。

式（２−１）において、「（ｐ^{ｉ，ｌ−１}−ｐ^{ｉ，ｌ−２}）・（ｈ^ｌ−ｈ^ｌ−２）／（ｈ^ｌ−１−ｈ^ｌ−２）＋ｐ^{ｉ，ｌ−２}」は、図８に示すように、端点Ｐ^{ｉ，ｌ−２}と端点Ｐ^{ｉ，ｌ−１}とを結ぶ線分ＤＬの延長線上に位置する点Ｑ１^ｉ，ｌの位置ベクトルを示し、この点Ｑ１^ｉ，ｌの位置ベクトルにバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌを合成して得られる点Ｑ^ｉ，ｌが修正目標位置となる。そして、注目端点Ｐ^ｉ，ｌにおける屈曲エネルギーＥｂ^ｉ，ｌは、端点Ｐ^ｉ，ｌと点Ｑ^ｉ，ｌとを結ぶベクトルＷの大きさに応じた値を有することになる。また、式（２−２）に示すｄ^ｉは第ｉ立毛モデルの端点Ｐ^０における立毛中心線ＲＬの向きを示す。

次に、屈曲エネルギー算出部１４１は、各注目端点ＣＰにおける屈曲エネルギーＥｂ^ｉ，ｌを求め、式（３）の演算を行い第ｉ立毛モデルの屈曲エネルギーＥｂ^ｉを算出する。

ここで、Ｓ^ｉは第ｉ立毛モデルに対する糸剛性係数を示す。なお、糸剛性係数は立毛モデル毎に異なる値を採用してもよいし、全立毛モデルにおいて同一の値を採用してもよい。

次に、屈曲エネルギー算出部１４１は、各立毛モデルの屈曲エネルギーＥｂ^ｉを加え、立毛ファブリックモデル全体の屈曲エネルギーＥｂを算出する。

図６に戻り、ステップＳ２２において、反発エネルギー算出部１４２は、以下に示すように反発エネルギーを算出する。図９は反発エネルギーの算出過程を説明する図である。まず、反発エネルギー算出部１４２は、複数の立毛モデルのうち１の立毛モデルを第１の注目立毛モデルとして設定し、第１の注目立毛モデルに交わる立毛モデルを第２の注目立毛モデルとして設定する。図９においては、第ｉ立毛モデルが第１の注目立毛モデルとして設定され、第ｊ立毛モデルが第２の立毛モデルとして設定されている。

次に、反発エネルギー算出部１４２は、第１及び第２の注目立毛モデルにおいて、ｌ番目に位置する断面を第１及び第２の注目断面ＣＳ１，ＣＳ２として設定する。次に、反発エネルギー算出部１４２は、第１及び第２の注目断面ＣＳ１，ＣＳ２が交わる場合は、式（４）を用いて第１の注目断面ＣＳ１における反発エネルギーＥｏ^ｉ，ｌを算出する。

Ｅｏ^ｉ，ｌ＝（１／２）・｛｜ｐ^ｉ，ｌ−ｐ^ｊ，ｌ｜−（ｒ^ｉ，ｌ＋ｒ^ｊ，ｌ）｝^２ （４）

すなわち、反発エネルギー算出部１４２は、第１の注目断面ＣＳ１と第２の注目断面ＣＳ２とが交わる場合、第１及び第２の注目断面ＣＳ１，ＣＳ２の中心間の距離を示す「｜ｐ^ｉ，ｌ−ｐ^ｊ，ｌ｜」と、第１の注目断面ＣＳ１の半径及び第２の注目断面ＣＳ２の半径の和を示す「（ｒ^ｉ，ｌ＋ｒ^ｊ，ｌ）」との差分を２乗した値から、第１の注目断面ＣＳ１の反発エネルギーＥｏ^ｉ，ｌを算出する。なお、断面の半径は式（１）を用いて算出される。

一方、反発エネルギー算出部１４２は、第１の注目断面ＣＳ１と第２の注目断面ＣＳ２とが交わらない場合は、式（５）を用いて第１の注目断面の反発エネルギーＥｏ^ｉ，ｌを算出する。

Ｅｏ^ｉ，ｌ＝０ （５）

次に、反発エネルギー算出部１４２は、式（６）に示すように各第１の注目断面ＣＳ１における反発エネルギーＥｏ^ｉ，ｌを加算した値（第ｉ立毛モデルと第ｊ立毛モデルとの重なる領域の大きさに応じた値）に、第ｉ立毛モデルと第ｊ立毛モデルとの反発係数Ｋ^ｉ，ｊを乗じて第１の注目立毛モデルの反発エネルギーＥｏ^ｉを算出する。

次に反発エネルギー算出部１４２は、各第１の注目立毛モデルの反発エネルギーＥｏ^ｉを加算し、立毛ファブリックモデル全体の反発エネルギーＥｏを算出する。

図６に戻り、最終形状算出部１４３は、屈曲エネルギーＥｂと反発エネルギーＥｏとを加算し、加算エネルギーＥを算出する（ステップＳ２３）。

次に、最終形状算出部１４３は、加算エネルギーＥが最小となるような位置に端点Ｐが収束したか否かを判定し、端点Ｐの位置が収束した場合は（ステップＳ２４でＹＥＳ）、修正処理を終了し、端点Ｐの位置が収束していない場合は（ステップＳ２４でＮＯ）、処理をステップＳ２５に進める。

次に、ステップＳ２５において、最終形状算出部１４３は、最急降下法やニュートン法等を用いて、屈曲エネルギーＥｂと反発エネルギーＥｏとの加算エネルギーＥが最小となるように各端点Ｐの位置を所定のステップ幅分ずらして、各端点Ｐの位置を修正する。そして、最終形状算出部１４３は、式（１）を用いて修正後の端点Ｐの位置における断面の半径ｒを求め、立毛モデルの形状を修正する。ここで、最終形状算出部１４３は、注目端点ＣＰとその下の端点Ｐとを結ぶ線分と直交するように注目端点ＣＰに断面を設定する。

このように、立毛モデル生成部１４０は、加算エネルギーＥの最小値が得られるまで、立毛モデルの形状を繰り返し修正する。

図５に戻り、ステップＳ５において、最終形状算出部１４３は、立毛モデルの断面の外周を滑らかに繋ぐようにポリゴンを設定し、立毛モデルの側面を生成する。また、最終形状算出部１４３は、立毛モデルの最上部の断面と側面とが滑らかに接続されるように、最上部の断面にポリゴンを設定し、ポリゴンモデルの上面を生成する。以上により地組織モデルＺＭと立毛モデルとを備える立毛ファブリックモデルが生成される。

図１０は、立毛モデル生成部１４０により生成された立毛モデルを示した図である。図１０に示すように、地組織モデルＺＭの表面に複数の立毛モデルＲＭが生成され、各立毛モデルＲＭは各々傾き及び高さが適度にばらついていることが分かる。また、各立毛モデルＲＭの側面には、断面の外周を滑らかに繋ぐようにポリゴンが設定されていることが分かる。更に、立毛モデルＲＭの上面は外周付近で傾斜が大きくなるようにポリゴンが設定され、立毛モデルＲＭの上面と側面とが滑らかに接続されていることが分かる。

図５に戻り、ステップＳ６において、立毛モデル生成部１４０は、生成した立毛ファブリックを立毛ファブリックモデル記憶部２３０に記憶させる。次に、レンダリング部１５０は、入力部３００において、立体モデル記憶部２４０に記憶された立体モデルをレンダリングする操作指令が受け付けられると、立毛ファブリックモデル記憶部２３０から立毛ファブリックモデルを読み出すと共に、立体モデル記憶部２４０から立体モデルを読み出し、立毛ファブリックモデルを立体モデルに３次元テクスチャマッピングにより貼り付けて、立体モデルをレンダリングし（ステップＳ７）、表示部４００に表示させる。ここで、レンダリング部１５０は、例えばレイトレーシングを用いて立体モデルをレンダリングする。なお、立毛ファブリックモデル記憶部２３０には、立毛ファブリックの最小単位のデータが記憶されており、レンダリング部１５０は、最小単位の立毛ファブリックを立体モデルの大きさに応じて複数組み合わせて、立体モデルに貼り付ける。

図１１は、立体モデルとしてカーシートを採用した場合のレンダリング結果を示した図である。図１１に示すように、立毛ファブリックモデルを用いてレンダリングを行うことによりカーシートの表面の材質や質感がリアルに再現されていることが分かる。

図１２は、クリンプ糸による実際の立毛ファブリックを示した図である。また、図１３は、クリンプ糸が採用された立毛ファブリックの立毛ファブリックモデルを示した図である。クリンプ糸は、熱可塑性を利用して、屈曲したまま形態が安定された糸であり、一度天竺編したフィラメントを熱セットし、熱セットを解くことで生成される。クリンプ糸を立毛ファブリックに採用すると、立毛部が直立しないでランダムな方向を向くことになる。

本ファブリックモデル生成装置においてクリンプ糸による立毛ファブリックモデルを生成する場合、式（２−１）、（２−２）に示すバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌの傾きにランダムにばらつきを与えることで実現することができる。すなわち、情報記憶部２２０は、クリンプ糸用に予め定められたバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌを示す傾斜情報として記憶しており、入力部３００において、クリンプ糸を用いた立毛ファブリックモデルを生成する操作指令が受け付けられると、屈曲エネルギー算出部１４１は、クリンプ糸用の傾斜情報を情報記憶部２２０から読み出して、式（２−１）、（２−２）を実行する。また、最終形状算出部１４３は、図１３に示すように立毛モデルの上面をドーム状に変形させる。これによって、クリンプ糸による立毛ファブリックモデルを生成することができる。

また、実際の立毛ファブリックは、製造上の都合から、立毛部が全体的に一定の方向に傾いている場合が多い。そこで、この傾きを再現するために、本ファブリックモデル生成装置では、入力部３００において、立毛部に一定の傾きを付与するための傾斜情報が受け付けられたとき、屈曲エネルギー算出部１４１は、入力された傾きを式（２−１）及び（２−２）に示すバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌに付与し、屈曲エネルギーを算出する。具体的には、屈曲エネルギー算出部１４１は、入力部３００において立毛部の傾斜情報が示す数値が入力されると、その数値をバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌに付与する。この場合、屈曲エネルギー算出部１４１は、全てのバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌに同じ数値の傾きを付与してもよいし、全てのバイアスベクトルｖ^ｉ，ｌの傾きの平均値が入力された数値となるように、各バイアスベクトルｖ^ｉ，ｌにばらつきを与えても良い。

図１４は、バイアスベクトルｖ^ｉ，ｌに傾斜情報を付与した場合における立毛ファブリックモデルを示した図である。図１４に示すように、各立毛モデルがほぼ一定の傾きを有するように、立毛ファブリックモデルが生成されていることがわかる。

更に、立毛部を構成する糸の種類によっては、立毛部の高さに大きなばらつきが発生することもある。本ファブリックモデル生成装置は、この高さのばらつきを再現することが可能となっている。具体的には、情報記憶部２２０に、糸の種類毎に予め定められた高さ情報を記憶させる。ここで、高さ情報は、起点Ｒ３の位置に応じて異なる値を有している。そして、入力部３００において、糸の種類を指定する操作指令が受け付けられると、配置部１３０は、その糸の種類に対する高さ情報を情報記憶部２２０から読み出し、読み出した高さ情報に従って、各起点Ｒ３に配置する立毛中心線ＲＬの長さを決定し、各起点Ｒ３に立毛中心線ＲＬを配置すればよい。図１５は、糸の種類に応じて立毛モデルの高さに一定のばらつきを与えた場合の立毛ファブリックモデルを示している。図１５に示すように、高さの異なる立毛モデルＲＭが地組織モデルＺＭの表面に生成されていることが分かる。

以上説明したように、本ファブリックモデル生成装置によれば、屈曲エネルギーと反発エネルギーを求め、両エネルギーの和が最小となるように立毛モデルの形状を変形させているため、立毛部の構造がよりリアルに再現された立毛ファブリックモデルを生成することができる。

（本発明の纏め）
（１）本発明によるファブリックモデル生成プログラムは、織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成プログラムであって、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得する地組織モデル取得手段と、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質を示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質を示す反発係数とを取得する情報取得手段と、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置する配置手段と、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正する立毛モデル生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によるファブリックモデル生成装置は、織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成装置であって、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得する地組織モデル取得手段と、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質を示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質を示す反発係数とを取得する情報取得手段と、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置する配置手段と、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正する立毛モデル生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によるファブリックモデル生成方法は、織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成方法であって、コンピュータが、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得するステップと、コンピュータが、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質を示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質を示す反発係数とを取得するステップと、コンピュータが、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置するステップと、コンピュータが、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正するステップとを備えることを特徴とする。

これらの構成によれば、配置手段によって、立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端に向けて開こうとする性質を示す解繊度を用いて立毛モデルの初期形状が算出され、地組織モデルの所定の位置に配置される。また、立毛モデル生成手段によって、糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数を用いて、地組織モデルに配置された立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーが算出され、地組織モデルに配置された立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーが算出され、屈曲エネルギーと反発エネルギーとが最小となるように、立毛モデルの形状が修正され、立毛モデルが生成される。

すなわち、立毛モデルの屈曲エネルギーと反発エネルギーという概念を導入し、両エネルギーが最小となるように立毛モデルの形状が修正されるため、立毛部の構造がよりリアルに再現された立毛ファブリックモデルを生成することができる。

（２）前記配置手段は、地組織モデルの表面と直交する高さ方向に、所定の長さを有する線分を立毛中心線として配置し、立毛中心線を複数の線分に分割し、分割した各線分の上端を端点として設定し、各端点のうちいずれか１の端点を注目端点として順次設定し、前記所定の長さと前記注目端点の高さと前記解繊度とを基に所定の演算を行って得られる値を半径とし、かつ前記立毛中心線と直交する円を、前記注目端点における前記立毛モデルの断面として設定して、前記初期形状を算出することが好ましい。

この構成によれば、立毛中心線上に複数の端点を設定し、各端点に断面を設定することで立毛モデルの初期形状が算出されているため、計算量の軽減を図ることができる。

（３）前記立毛モデル生成手段は、前記立毛中心線上に設定された端点のうち、上下に連続する３つの端点の中から最上位の端点を注目端点として順次設定し、前記注目端点の１つ下に位置する端点と、前記注目端点の２つ下に位置する端点とを結ぶ線分の向きから、前記注目端点の修正目標位置を算出し、前記注目端点と前記修正目標位置との差に前記糸剛性係数を乗じることで、前記注目端点の屈曲エネルギーを算出し、各注目端点の屈曲エネルギーを加算することで、前記立毛ファブリックモデル全体の屈曲エネルギーを算出することが好ましい。

この構成によれば、立毛中心線上の複数の端点のうち、連続する３つの端点のうち最上位の端点が注目端点として順次設定され、注目端点の１つ下の立毛中心線上の端点と、注目端点の２つ下の立毛中心線上の端点とを結ぶ線分の向きから、修正目標位置が算出され、修正目標位置と注目端点との差に糸剛性係数を乗じることで、注目端点の屈曲エネルギーが算出され、各注目端点の屈曲エネルギーを加算することで、立毛ファブリックモデル全体の屈曲エネルギーが算出されているため、立毛部の構造がよりリアルに再現された立毛ファブリックモデルを生成することができる。

（４）前記情報取得手段は、前記地組織モデルの表面に対する前記立毛モデルの傾きに偏りを与えるための傾斜情報を取得し、前記立毛モデル生成手段は、前記傾斜情報を用いて前記修正目標位置を修正することが好ましい。

この構成によれば、傾斜情報に従って、立毛モデルの傾きに偏りを付与することが可能となり、クリンプ糸を用いた立毛ファブリック等の立毛ファブリックモデルをよりリアルに再現することができる。

（５）前記立毛モデル生成手段は、複数の立毛モデルのうち１の立毛モデルを第１の注目立毛モデルとして順次設定し、前記第１の注目立毛モデルに重なる立毛モデルを第２の注目立毛モデルとして設定し、前記第１の注目立毛モデルと第２の注目立毛モデルとが重なっている領域の大きさに応じた値に前記反発係数を乗じた値を、前記第１の注目立毛モデルの反発エネルギーとして算出し、各第１の注目立毛モデルの反発エネルギーを加算することで、立毛ファブリックモデル全体の反発エネルギーを算出することが好ましい。

この構成によれば、第１の注目立毛モデルと、第１の注目立毛モデルに交わる第２の注目立毛モデルとが重なっている領域の大きさを示す値に反発係数を乗じた値が、第１の注目立毛モデルの反発エネルギーとして算出され、第１の注目立毛モデルの反発エネルギーが加算され、立毛ファブリックモデルの反発エネルギーが算出されているため、よりリアルな立毛ファブリックモデルを生成することができる。

（６）前記立毛モデル生成手段は、前記屈曲エネルギーと前記反発エネルギーとの加算エネルギーを算出し、前記加算エネルギーが最小となるように、前記注目端点の位置を修正すると共に、前記注目端点における断面の大きさを修正することで、前記立毛モデルの形状を修正することが好ましい。

この構成によれば、屈曲エネルギーと反発エネルギーとの加算エネルギーが算出され、加算エネルギーが最小となるように、各注目端点の位置と各注目端点における断面の大きさとが修正されて、立毛モデルの形状が修正されているため、立毛モデルの形状の修正処理の計算量を軽減することができる。

Claims (8)

1. 織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された複数の立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルである立毛ファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成プログラムであって、
   ３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得する地組織モデル取得手段と、
   前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質の度合いを示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質の度合いを示す反発係数とを取得する情報取得手段と、
   前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置する配置手段と、
   前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正する立毛モデル生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするファブリックモデル生成プログラム。
2. 前記配置手段は、地組織モデルの表面と直交する高さ方向に、所定の長さを有する線分を立毛中心線として配置し、立毛中心線を複数の線分に分割し、分割した各線分の上端を端点として設定し、各端点のうちいずれか１の端点を注目端点として順次設定し、前記所定の長さと前記注目端点の高さと前記解繊度とを基に所定の演算を行って得られる値を半径とし、かつ前記立毛中心線と直交する円を、前記注目端点における前記立毛モデルの断面として設定して、前記初期形状を算出することを特徴とする請求項１記載のファブリックモデル生成プログラム。
3. 前記立毛モデル生成手段は、前記立毛中心線上に設定された端点のうち、上下に連続する３つの端点の中から最上位の端点を注目端点として順次設定し、前記注目端点の１つ下に位置する端点と、前記注目端点の２つ下に位置する端点とを結ぶ線分の向きから、前記注目端点の修正目標位置を算出し、前記注目端点と前記修正目標位置との差に前記糸剛性係数を乗じることで、前記注目端点の屈曲エネルギーを算出し、各注目端点の屈曲エネルギーを加算することで、前記立毛ファブリックモデル全体の屈曲エネルギーを算出することを特徴とする請求項２記載のファブリックモデル生成プログラム。
4. 前記情報取得手段は、前記地組織モデルの表面に対する前記立毛モデルの傾きに偏りを与えるための傾斜情報を取得し、
   前記立毛モデル生成手段は、前記傾斜情報を用いて前記修正目標位置を修正することを特徴とする請求項３記載のファブリックモデル生成プログラム。
5. 前記立毛モデル生成手段は、複数の立毛モデルのうち１の立毛モデルを第１の注目立毛モデルとして順次設定し、前記第１の注目立毛モデルに重なる立毛モデルを第２の注目立毛モデルとして設定し、前記第１の注目立毛モデルと第２の注目立毛モデルとが重なっている領域の大きさに応じた値に前記反発係数を乗じた値を、前記第１の注目立毛モデルの反発エネルギーとして算出し、各第１の注目立毛モデルの反発エネルギーを加算することで、前記立毛ファブリックモデル全体の反発エネルギーを算出することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のファブリックモデル生成プログラム。
6. 前記立毛モデル生成手段は、前記屈曲エネルギーと前記反発エネルギーとの加算エネルギーを算出し、前記加算エネルギーが最小となるように、前記注目端点の位置を修正すると共に、前記注目端点における断面の大きさを修正することで、前記立毛モデルの形状を修正することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のファブリックモデル生成プログラム。
7. 織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成装置であって、
   ３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得する地組織モデル取得手段と、
   前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質の度合いを示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質の度合いを示す反発係数とを取得する情報取得手段と、
   前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置する配置手段と、
   前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正する立毛モデル生成手段とを備えることを特徴とするファブリックモデル生成装置。
8. 織組織又は編組織からなる地組織部と、前記地組織部から起毛された立毛部とを有する立毛ファブリックの３次元モデルであるファブリックモデルを生成するファブリックモデル生成方法であって、
   コンピュータが、３次元空間内で予め作成された前記地組織部の３次元モデルである地組織モデルを取得するステップと、
   コンピュータが、前記立毛部に使用される糸を構成する糸繊維が、先端部に向けて開こうとする性質の度合いを示す解繊度と、前記糸が屈曲せずにいようとする性質の度合いを示す糸剛性係数と、前記糸同士が反発しようとする性質の度合いを示す反発係数とを取得するステップと、
   コンピュータが、前記解繊度に基づいて前記立毛部の３次元モデルである立毛モデルの初期形状を算出し、算出した初期形状を有する立毛モデルを、前記地組織モデルの所定の位置に配置するステップと、
   コンピュータが、前記糸剛性係数に基づいて前記立毛モデルの屈曲度合いを示す屈曲エネルギーを算出すると共に、前記反発係数に基づいて、前記立毛モデル同士が反発しようとするエネルギーを示す反発エネルギーを算出し、両エネルギーが最小となるように、前記立毛モデルの形状を修正するステップとを備えることを特徴とするファブリックモデル生成方法。

Images