JP5079786B2 - ニット製品のシミュレーション装置とシミュレーション方法 - Google Patents

Description

この発明はニット製品のシミュレーションに関する。

出願人は、ニット製品のデザインデータを、ガーメントの３Ｄシミュレーション画像に変換する技術を開発した（特許文献１：特開２００５−２４２６１１）。この技術では、デザインデータを元にガーメントの３Ｄデータを発生させ、レンダリングを施して、カラーモニタに表示する。そしてシミュレーションで得られる仮想的なガーメントは、人体モデルに着装させる、ハンガーに吊す、平坦に配置するなどの変形が自在である。

ところで、ニット製品の編成後にプリントを施し、あるいは予めバッチ処理により糸を染めたり、また編成前に編機上で糸を染めたりすることにより、ニット製品を染色することができる。染色したニット製品をシミュレートするために、カラー柄のないニット製品を編成し、ＣＣＤカメラやスキャナ等で画像データを読み込み、染色の元絵を位置合わせしてテクスチャーマッピングすることが行われてきた。しかしながらニット製品を編成し、画像データを読み込むのは時間が必要である。またテクスチャーマッピングで得られる画像は２Ｄ画像で、立体変形させることができない。なお前記のシミュレーションでは、カラー柄は編成に用いるヤーンキャリアで指定され、プリントや編成前の糸染めをカバーしていない。
特開２００５−２４２６１１

この発明の課題は、編成後のプリントや編成前の糸染めを施したニット製品を、簡単にシミュレーションできるようにすることにある。

この発明のニット製品のシミュレーション装置は、ニット製品のデザインデータに基づいて、該ニット製品を３次元でシミュレートした仮想的なガーメントを発生させ、その３次元シミュレーション画像をカラーモニタに表示する装置において、
前記仮想的なガーメントの形態を、少なくとも平坦に配置した状態と立体的に変形させた状態との間で変化させるための、変形手段と、
前記仮想的なガーメントの３次元シミュレーション画像を、ガーメントの形態に合わせて発生させるための、画像発生手段と、
元絵を作成あるいは読み込むための手段と、
平坦に配置した前記仮想的なガーメントの３次元シミュレーション画像に対して、元絵を位置合わせするための位置合わせ手段と、
平坦なガーメントに対応する３次元シミュレーション画像での、ループ表面のポリゴンの頂点に元絵のカラー値をコピーすると共に、ポリゴンの頂点間では周囲の頂点のカラー値を補間することにより、ポリゴンのカラー値を元絵に従って変更するためのテクスチャーマッピング手段、とを設けて、
テクスチャーマッピング手段で処理後のシミュレーション画像を、ガーメントの形態に合わせて変形手段で立体的に変形させるようにしたことを特徴とする。

好ましくは、前記テクスチャーマッピング手段では、前記ループを複数に分割したセグメントの位置を定める制御点に、元絵のカラー値をコピーし、制御点にコピーした元絵のカラー値を前記頂点にコピーする。制御点の位置は、実施例ではセグメント間の境界とするが、例えばセグメントの中心などとしても良い。
好ましくは、前記テクスチャーマッピング手段では、コピー前の頂点のカラー値と元絵のカラー値との混合率を、ニット製品の編成後のプリントか編成前の糸染めかに応じて、ガーメント表面に対する頂点の位置で異ならせる。

特に好ましくは、糸の太さを表すデータに応じて、前記混合率を変更する。

またこの発明のニット製品のシミュレーション方法は、ニット製品のデザインデータに基づいて、該ニット製品を３次元でシミュレートする仮想的なガーメントを発生させ、その３次元シミュレーション画像をカラーモニタに表示する方法において、
ニットシミュレーション装置の画像発生手段により、前記仮想的なガーメントを平坦に配置した状態を表す３次元シミュレーション画像を発生させて、カラーモニタに表示し、
前記ニットシミュレーション装置により、元絵を作成あるいは読み込み、
元絵をカラーモニタに表示して、平坦に配置したガーメントを表す３次元シミュレーション画像に対して位置合わせし、
前記ニットシミュレーション装置のテクスチャーマッピング手段により、平坦なガーメントに対応する３次元シミュレーション画像での、ループ表面のポリゴンの頂点に元絵のカラー値をコピーすると共に、ポリゴンの頂点間では周囲の頂点のカラー値を補間することにより、ポリゴンのカラー値を元絵に従って変更し、
前記ニットシミュレーション装置の変形手段により、カラー値を変更した後のガーメントをユーザの入力に従って立体変形させ、
ニットシミュレーション装置の前記画像発生手段により、立体変形したガーメントを表す３次元シミュレーション画像を発生させて、カラーモニタに表示する、ことを特徴とする。

この発明では、無地のガーメントを編成しなくても、デザインデータに基づいて、元絵をテクスチャーマッピングしたガーメントを３次元でシミュレーションできる。またポリゴンの頂点に元絵のカラー値をコピーすると共に、ポリゴンの頂点間では周囲の頂点のカラー値を補間することによりカラー値を求めることにより、簡単に元絵をテクスチャーマッピングできる。

ここで、ループを複数に分割したセグメント位置を定める制御点に、元絵のカラー値をコピーし、制御点にコピーした元絵のカラー値を頂点にコピーすると、高速でテクスチャーマッピングができる。
次に、コピー前の頂点のカラー値と元絵のカラー値との混合率をニット製品の編成後のプリントか編成前の糸染めかに応じて、ガーメント表面に対する頂点の位置で異ならせると、編成前の糸染めと編成後のプリントを各々シミュレートできる。

さらに、糸の太さを表すデータ、例えば番手や糸の太さ自体のデータ、に応じて、前記混合率を変更すると、編成後のプリントで糸が太いため均一に染色されにくい場合と、糸が細く均一に染色されやすい場合とを、シミュレートできる。同様に糸には着色されやすい糸とされにくい糸とがあるので、着色されやすい糸では混合率を高く、されにくい糸では混合率を低くしても良い。

なお仮想的なガーメントは実施例では糸筋データ等からなる。この明細書において、シミュレーション装置に関する記載はそのままシミュレーション方法にも当てはまり、逆にシミュレーション方法に関する記載はそのままシミュレーション装置にも当てはまる。

実施例のシミュレーション装置のブロック図 実施例でのループ画像の配列を示す図 実施例でのループ画像からセグメントへの分解を示す図 実施例でのセグメントの頂点を示す図 実施例での、セグメントの頂点へのブレンド率を示す図 実施例のフローチャート ブレンド率の決定アルゴリズムを示すフローチャート 実施例でのテクスチャーマッピングのフローチャート 実施例でのテクスチャーマッピングを模式的に示す図

符号の説明

２ シミュレーション装置 ４ 汎用バス ６ 画像バス
８ カラーモニタ １０ カラープリンタ １２ ニットデザイン部
１４ ユーザ入力 １６ データ変換部 １８ ディスクドライブ
２０ ＬＡＮインターフェース ２２ 汎用ＣＰＵ
２４ 糸筋データメモリ ２６ 元絵データメモリ
２８ モデルデータメモリ ３０ 頂点データメモリ ３２ ＧＰＵ
３４ グラフィックメモリ ３６ フレームバッファ
Ｃ1，Ｃ2 制御点 Ｐ1〜Ｐ10 頂点

以下にこの発明を実施するための最良の形態を示すが、これに限るものではない。

図１〜図９に、実施例のシミュレーション装置２とシミュレーション方法とを示す。図において４は汎用バス、６は画像バスで、８はカラーモニタ、１０はカラープリンタである。１２はニットデザイン部で、ニット製品のデザインデータを作成し、１４はユーザ入力で、キーボードやスタイラス，マウス，トラックボールなどから成る。データ変換部１６はニットデザイン部１２で作成されたデザインデータを、横編機などの編機での編成データに変換する。ディスクドライブ１８はＣＤ−ＲＯＭなどのディスクに対して読み出しと書き込みとを行う。またＬＡＮインターフェース２０は図示しないＬＡＮとの間でデータやプログラムのやりとりを行う。

２２は汎用ＣＰＵで、ニット製品のシミュレーションに用い、特にシミュレーションで用いるセグメントの制御点のデータやポリゴンの頂点データを発生させる。ここに頂点データは、３次元座標や不透明度並びに頂点のカラー値などで構成されている。制御点の詳細は後述する。実施例では、ループに複数の制御点を設けて、制御点と制御点の間をセグメントで接続し、制御点によってセグメントの位置や向きが定まり、セグメントの表面にポリゴンがあるモデルを用いる。また汎用ＣＰＵ２２は、制御点や頂点に対して元絵をテクスチャーマッピングする。糸筋データメモリ２４は、データ変換部１６で得られた編成データに基づく編目データと、これをシミュレーション用に変換した糸筋データとを記憶する。編目データはニット製品に含まれる各編目に対して、編目の番号や編目の種類並びに周囲の編目との接続関係を記載している。そして編目番号は編目の編成コースなどに沿って規則的に付与されるので、ニット製品中の編目の位置を表している。

糸筋データは編目データをより詳細に表現したもので、１つの編目は前記のように複数のセグメントに分解され、各セグメントの位置はその両端の制御点の３Ｄ座標等で記憶している。そして制御点の３Ｄ座標を変更すると、セグメントの位置や向き、長さ等が変化して、最終的には編目の位置や向き、形態等が変化する。さらに編目データと糸筋データの双方に、あるいは糸筋データに、編目を代表する位置、例えば編目中心の３Ｄ座標を含ませる。編目の３Ｄ位置を含む編目データや糸筋データは仮想的なガーメントを表し、仮想的なガーメントの形態を変更することは、編目の３Ｄ位置を変更することである。そして汎用ＣＰＵ２２により、編目の中心位置や制御点の位置を変更すると、仮想的なガーメントの形態が変化し、汎用ＣＰＵ２２は変形手段の例である。

元絵データメモリ２６は、ニット製品に対してプリントあるいは糸染めを施す対象となる元絵データを記憶する。モデルデータメモリ２８は、糸染めやプリントにより染色を施したニット製品を着用させる人体モデルなどのモデルのデータを記憶している。

頂点データメモリ３０は汎用ＣＰＵ２２で得られた頂点データを記憶し、頂点データの内容は頂点の３Ｄ座標とカラー値並びに不透明度である。グラフィックプロセッサユニット（ＧＰＵ）３２は、頂点データを用いて３Ｄ画像処理を行い、例えば各ポリゴンに対して、頂点と頂点の間の位置では周囲の頂点データを補間して、その位置に対するカラー値や不透明度などを算出する。またＧＰＵ３２は、視点から見た奥行き方向に２つのポリゴンが重なる場合に、ポリゴンの重なり合わせの計算などを行い、かつシェーディングなどを施す。得られた３Ｄ画像はグラフィックメモリ３４に記憶し、ＧＰＵ３２は３Ｄシミュレーションデータをカラーモニタ８に表示する２Ｄ画像に変換し、フレームバッファ３６へ送出する。ＧＰＵ３２によってシミュレーション画像が発生し、ＧＰＵ３２は画像発生手段の例である。

図２にシミュレーションでのループ配列を、図３にループからセグメントへの分解を示す。図２に配列されているループのうちの１ループ分を拡大し、セグメントに分解した状態を示したものが図３である。１つのループは複数のセグメントに分解され、セグメントの断面は多角形で、ここでは６角形とし、各セグメントは例えば６角柱となる。

図４に、セグメント間の制御点Ｃ1,Ｃ2と１セグメント分の頂点を示す。６角柱のセグメントの頂面と底面の中心に制御点Ｃ1,Ｃ2があり、制御点Ｃ1,Ｃ2はセグメント間の境界である。また６角柱のセグメントには合計１２個の頂点があり、そのうち前面側の頂点がＰ1〜Ｐ4、背面側の頂点がＰ9〜Ｐ10など、側面側の頂点がＰ5〜Ｐ8である。なおここで前面，背面は、編地を見る方向を指し、筒状編地の場合、筒の外側が前面、筒の内部が背面に相当する。

テクスチャーマッピングでは、元絵のカラー値を制御点にマッピング（コピー）する。次に制御点のカラー値を同一平面上の各頂点にコピーする。例えば図４の制御点Ｃ1のカラー値を、頂点Ｐ1,Ｐ2,Ｐ5,Ｐ7,Ｐ9,Ｐ10にコピーする。制御点に元絵をマッピングした後に、頂点にコピーすることにより、マッピングする点数を１／６にすることができる。これによって、元絵のカラー値を取得しコピー先のアドレスに書き込む回数を減らして、テクスチャーマッピングを高速化できる。制御点から頂点へのカラー値のコピーは、同じセグメントの点の間でのコピーのため、アドレス計算が簡単で、高速で処理できる。以上のように、元絵のカラー値を制御点にコピーし、制御点からセグメントの頂点へコピーすることにより、テクスチャーマッピングを高速化できる。ただし、元絵のカラー値をセグメントの頂点へ直接コピーしてもよい。

頂点Ｐ1〜Ｐ10などに対し、制御点のカラー値をコピーするためのブレンド率βを定める。ブレンド率βはテクスチャーマッピング前に各頂点が持っていたカラー値と、制御点のカラー値とのブレンド率で、ブレンド率βが１で元絵のカラー値が１００％有効、ブレンド率βが０でマッピング前の頂点のカラー値が１００％有効となる。カラー値のコピーでは、制御点のカラー値をα1、頂点のコピー前のカラー値をα2として、コピー後の頂点のカラー値αを、 α＝（１−β）α2＋β×α1 により求める。

ブレンド率βを一定にして、コピーするカラー値を変えて、見かけ上ブレンド率を変えることもできる。例えば後述のプリントの場合、セグメントの前面側の頂点に対して、制御点が取得したカラー値をそのままブレンドし、背面側の頂点に対して、制御点が取得したカラー値を弱めてブレンドし、側面の頂点に対してカラー値をやや弱めてブレンドする。カラー値を弱めるには、カラー値をＨ（色相），Ｌ（明度），Ｓ（彩度）で表した際の彩度を小さくし、あるいはコピー前の頂点のカラー値が一定の地色の場合、頂点のカラー値を地色に向けて近づければよい。この明細書では、実際にブレンド率βを変える場合も、制御点からコピーするカラー値を変える場合も、ともにブレンド率を変えるという。

ここで糸染めは、ニット製品のカラーパターンに従って糸を染色することである。糸染めは例えば編機内で編成直前に行い、ニット製品の所望の位置に所望の染色が施されるようにする。糸染めの場合、糸の断面方向に沿ってほぼ均一に染色が成される。プリントは例えば白色の糸を用いてニット製品を編成し、編成後にインクジェットプリンタなどによりプリントを施すことである。この場合、セグメントの前面側の頂点Ｐ1〜Ｐ4はブレンド率が高く、背面側の頂点Ｐ9，Ｐ10などはブレンド率が低くなる。またプリントの場合、太い糸では背面側の染色率が低くなりやすく、細い糸では背面側の染色率が高くなりやすい。さらにプリント場合、顔料でプリントする場合、流動性が低いので、背面側のブレンド率が低くなりやすい。これに対して染料を用いてプリントする場合、背面側のブレンド率が高くなりやすい。そして各頂点に対するブレンド率は、糸の太さや素材、インクの種類などに応じてユーザが指定自在である。

図６に実施例でのシミュレーションアルゴリズムを示す。ユーザはニット製品をデザインし、これをデータ変換部で編成データに変換する。次いで汎用ＣＰＵなどで編成データを編目データに変換し、編目データを糸筋データに変換し、これをさらに３Ｄ画像データの順に変換して、カラーモニタに表示する。次いでブレンド率を決定するサブルーチンを実行する。またテクスチャーマッピングのサブルーチンを実行する。テクスチャーマッピングを行うと、シミュレーションで得られた仮想的なガーメントを人体モデルなどに着装し、あるいは視点変換その他の処理を施して、カラーモニタ８に表示し、カラープリンタ１０でプリントする。以上によって得られるニット製品の３Ｄシミュレーション画像やそのカラープリントが、バーチャルサンプルとなる。

図７にブレンド率の決定アルゴリズムを示す。ユーザはユーザ入力からプリントか糸染めかを指定し、あるいはデザインデータからプリントが糸染めかを読み出す。プリントの場合、ユーザに番手などの糸の太さのデータの入力を求め、あるいはデザインデータから番手などを読み出す。そして番手などの糸の太さデータに応じた、前面側と背面側のブレンド率のデフォールト値をカラーモニタに表示する。なお染料を用いるか顔料を用いるかなどがユーザ入力から指定され、あるいはデザインデータで指定されている場合、それに応じてブレンド率のデフォールト値を変更する。糸染めの場合、糸は断面方向に沿って均一なブレンド率を持つものとして、ブレンド率のデフォールト値をカラーモニタに表示する。プリントの場合も糸染めの場合も、カラーモニタに表示されたブレンド率に対し、ユーザは修正を施すことができる。これによって各頂点に対するブレンド率を決定できる。

テクスチャーマッピングのアルゴリズムを図８に示す。スキャナなどの入力手段で元絵データを読み込み、あるいは適宜に元絵データを作成もしくは編集する。シミュレーションにより得られた仮想的なガーメントを平坦に配置する。次に元絵を仮想的なガーメントに対してユーザ入力１４等により位置合わせし、この時、ガーメントの前側にマッピングするか後側にマッピングするかを選択できる。例えばガーメントが筒状編地の場合、前編地にマッピングするか、後編地にマッピングするかをユーザが選択できる。さらに元絵中のどの部分をガーメントのどの部分にマッピングするかをユーザが指定できる。元絵のカラー値を仮想的なガーメントの制御点にテクスチャーマッピングする。

各セグメントの頂点毎のブレンド率に従い、制御点にコピーした元絵のカラー値と染色前の頂点のカラー値とをブレンドする。セグメントの各頂点のカラー値が決定されると、セグメント表面の各位置に対するカラー値を、周囲の頂点のカラー値を補間することにより定める。また位置合わせの過程で、ユーザは仮想的なガーメントに対する元絵の位置を自由に移動でき、また元絵の縮小／拡大、回転、投影変換や、元絵の修正等ができる。さらに元絵の一部を指定してテクスチャーマッピングすることもできる。

図９に実施例でのテクスチャーマッピングを模式的に示す。仮想的なニット製品を平坦に配置し、そのシミュレーション画像と元絵画像をカラーモニタに表示して、ユーザ入力に従って元絵をシミュレーション画像に対して位置合わせし、テクスチャーマッピングする。位置合わせの過程で、元絵の縮小拡大や回転、元絵の修正等ができ、またコピーするエリアを元絵内で指定できる。そしてブレンド率に応じてシミュレーション画像の各ポリゴンに、元絵のカラー値をコピーするように染色を施す。染色を施したシミュレーション画像をカラーモニタに表示し、確定させるかテクスチャーマッピングを変更するかのユーザの入力を受け付ける。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 元絵をテクスチャーマッピングしたニット製品をシミュレーションできる。シミュレーションにはニット製品のデザインデータと元絵のデータのみが必要で、編地を編成したりする必要はない。
(2) 糸が断面方向に均一に染色されるか、前面側と背面側とで染色の濃度差が生じるかをブレンド率により指定できる。これによって糸染めとプリントとをそれぞれシミュレーションできる。
(3) ブレンド率にはデフォールト値が用意されているので、指定が容易になる。デフォールト値からブレンド率をユーザが変更できるので、染料や顔料等の相違を、シミュレーションに反映できる。
(4) 糸の太さによりブレンド率のデフォールト値が変更される。これによって、太い糸は断面方向に均一にプリントされにくく、細い糸は均一にプリントされやすいことを、シミュレーションに反映できる。
(5) 元絵を制御点を介して頂点にコピーすることにより、テクスチャーマッピングを高速で実行できる。

実施例では染色を示したが、抜染に適用してもよい。この場合、テクスチャーマッピング前の仮想的なニット製品の頂点は、白以外のカラー値を有しており、抜染によりカラー値を白に近づける。さらに着色抜染のシミュレーションも可能で、例えばシミュレーション画像中のテクスチャーマッピングする領域を、白色もしくは白色に近い色に変換して抜染をシミュレーションし、次いで白色等に変換した領域に対して元絵をテクスチャーマッピングする。

Claims (5)

1. ニット製品のデザインデータに基づいて、該ニット製品を３次元でシミュレートした仮想的なガーメントを発生させ、その３次元シミュレーション画像をカラーモニタに表示する装置において、
   前記仮想的なガーメントの形態を、少なくとも平坦に配置した状態と立体的に変形させた状態との間で変化させるための、変形手段と、
   前記仮想的なガーメントの３次元シミュレーション画像を、ガーメントの形態に合わせて発生させるための、画像発生手段と、
   元絵を作成あるいは読み込むための手段と、
   平坦に配置した前記仮想的なガーメントの３次元シミュレーション画像に対して、元絵を位置合わせするための位置合わせ手段と、
   平坦なガーメントに対応する３次元シミュレーション画像での、ループ表面のポリゴンの頂点に元絵のカラー値をコピーすると共に、ポリゴンの頂点間では周囲の頂点のカラー値を補間することにより、ポリゴンのカラー値を元絵に従って変更するためのテクスチャーマッピング手段、とを設けて、
   テクスチャーマッピング手段で処理後の３次元シミュレーション画像を、ガーメントの形態に合わせて変形手段で立体的に変形させるようにしたことを特徴とする、ニット製品のシミュレーション装置。
2. 前記テクスチャーマッピング手段では、前記ループを複数に分割したセグメントの位置を定める制御点に、元絵のカラー値をコピーし、制御点にコピーした元絵のカラー値を前記頂点にコピーすることを特徴とする、請求項１のニット製品のシミュレーション装置。
3. 前記テクスチャーマッピング手段では、コピー前の頂点のカラー値と元絵のカラー値との混合率を、ニット製品の編成後のプリントか編成前の糸染めかに応じて、ガーメント表面に対する頂点の位置で異ならせたことを特徴とする、請求項１のニット製品のシミュレーション装置。
4. 糸の太さを表すデータに応じて、前記混合率を変更するようにしたことを特徴とする、請求項３のニット製品のシミュレーション装置。
5. ニット製品のデザインデータに基づいて、該ニット製品を３次元でシミュレートする仮想的なガーメントを発生させ、その３次元シミュレーション画像をカラーモニタに表示する方法において、
   ニットシミュレーション装置の画像発生手段により、前記仮想的なガーメントを平坦に配置した状態を表す３次元シミュレーション画像を発生させて、カラーモニタに表示し、
   前記ニットシミュレーション装置により、元絵を作成あるいは読み込み、
   元絵をカラーモニタに表示して、平坦に配置したガーメントを表す３次元シミュレーション画像に対して位置合わせし、
   前記ニットシミュレーション装置のテクスチャーマッピング手段により、平坦なガーメントに対応する３次元シミュレーション画像での、ループ表面のポリゴンの頂点に元絵のカラー値をコピーすると共に、ポリゴンの頂点間では周囲の頂点のカラー値を補間することにより、ポリゴンのカラー値を元絵に従って変更し、
   前記ニットシミュレーション装置の変形手段により、カラー値を変更した後のガーメントをユーザの入力に従って立体変形させ、
   ニットシミュレーション装置の前記画像発生手段により、立体変形したガーメントを表す３次元シミュレーション画像を発生させて、カラーモニタに表示する、ことを特徴とするニット製品のシミュレーション方法。