JP6469971B2 - 布片の接ぎ合わせのシミュレーション - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータプログラムおよびシステムの分野に関し、より詳細には、布片の接ぎ合わせをシミュレーションするためのコンピュータ実施方法、コンピュータプログラム、および、システム、該方法によって得られる３Ｄモデルオブジェクト、並びに、該３Ｄモデルオブジェクトを記憶するデータファイルに関する。

オブジェクトの設計、工学、製造のための多くのシステムおよびプログラムが市場に提供されている。ＣＡＤは、コンピュータ支援設計（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）の頭字語である。例えば、ＣＡＤは、オブジェクトを設計するソフトウェアソリューションに関する。ＣＡＥは、コンピュータ支援工学（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）の頭字語である。例えば、ＣＡＥは、将来の製品の物理的挙動をシミュレーションするソフトウェアソリューションに関する。ＣＡＭは、コンピュータ支援製造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）の頭字語である。例えば、ＣＡＭは、製造プロセスおよび作業を規定するソフトウェアソリューションに関する。このようなコンピュータ支援設計システムにおいては、グラフィカルユーザインタフェースが、技術効率という点で重要な役割を果たす。これらの技術は、製造ライフサイクル管理（ＰＬＭ）システムに組み込んでよい。ＰＬＭは、企業が、拡張企業のコンセプトを通して、製品開発のために着想から製品寿命の終わりまで、製品データを共有し、共通のプロセスを応用し、企業知識を活用するのを助ける企業戦略を指す。

Ｄａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ社が（ＣＡＴＩＡ、ＥＮＯＶＩＡ、ＤＥＬＭＩＡの商標で）提供するＰＬＭソリューションは、製品工学の知識を体系化する工学ハブ、製造工学の知識を管理する製造ハブ、工学ハブおよび製造ハブの両方に企業を統合し、結びつけることができる企業ハブを提供する。全てが一緒になって、そのシステムは、製品、プロセスおよびリソースをリンクさせて、動的な知識ベースの製品創造と、最適な製品の定義、製造準備、生産、およびサービスを推進する意思決定支援とを可能にする開放的なオブジェクトモデルを配給する。

ＣＡＤツールに対するファッション業界の関心は著しく高まっている。第１の関心は、例えば、端切れを減らして、サイクル時間を最小にするために、衣料品の製造を最適化することの取扱いである。第２の関心は、衣服の外観のシミュレーションの取扱いである。確かに、作成過程においてデザイナーを支援するために、非常に詳細なレベルで、風合いおよび光に関して、衣類のレンダリングの最も写実的な外観を取得することが必要であると思われる。

さらに、写実性において視覚的な正確さの要求は、それほど厳しくないかもしれないが、仮想体験は、衣類が実生活で、特に動きが伴う時に生み出されるのと同じ視覚的な感触を提供しなければならない。このようなリアルタイムの体験は、仮想テスト、仮想ファッションショー、芸術公演における振付を含み、そこでは、写実性がシミュレーションによって保証される必要のある究極の成果となる。

しかしながら、リアルタイムで行うには衣類が複雑すぎる、または、シミュレーションすべきオブジェクトの数が大きすぎるなど、早々と限界に達する。

この問題の第１のソリューションは、衣服をより小さいドメインに分け、該ドメインを並列で解くことである。これは、有限要素法（ＦＥＭ）を用いた構造解析の分野では、かなり古典的な方法である。構造は、ドメインと呼ばれる幾つかの下部構造に分解される。この分解は、追加の制約のないメッシュの幾何学的特性に基づいている。異なるドメインは、ソルバーのアーキテクチャがマルチスレッドで（あるが、完全にスケーラブルでない）、または、幾つかのソルバーが並列で実行して、並列で解かれる。しかしながら、この方法はリアルタイムシミュレーションには適さない。ドメインの境界に関して正確さと一致が必要なので、結合手順を要求し、該結合手順は、数秒の実際の現象をシミュレーションするのに、ソルバーが連続的な収束を繰り返し、典型的には何時間もかかるからである。

多人数同時参加型オンラインゲーム（ＭＭＯＧ）は、ゾーン分けと呼ばれるアプローチを用いて、膨大さへの対処に成功している。仮想宇宙は、並列に実行しているいわゆるゾーンに分けられる。しかし、２つのゾーン間の境界によって、該２つのゾーンは互いに孤立している。そのために、オブジェクトは、せいぜい、最小状態の連続性で、１つのゾーンから２つ目のゾーンに転送されるが、ゾーンからゾーンへの対話はできない。布片をこのようにゾーン分けすると仮定すると、その効果は非写実的なものとなるだろう。

従って、従来のスケーラブルなアプローチはリアルタイム（例えば、ＦＥＭ）であるには程遠く、または、物理的挙動（例えば、ゾーン分け）において写実的でもないので、複雑な衣服と膨大さという制約を伴うオンライン体験は、スケーラブルな方法では管理できない。

こういう背景で、布片の接ぎ合わせの改善されたシミュレーションがさらに必要とされる。

一態様によると、本発明は、布片の接ぎ合わせをシミュレーションするためのコンピュータ実施方法を提供する。該方法は、
少なくとも１つの第１の布片をシミュレーションする第１のソルバーと、少なくとも１つの第２の布片をシミュレーションする第２のソルバーという、複数の並列ソルバーを提供するステップと、
前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとによって共通境界を計算することによって、前記第１の布片および前記第２の布片を隙間なく維持するステップと、
を含む。

該方法は、次のような、
前記共通境界の計算を、前記第１の布片のデータと、前記第２の布片のデータを組み合わせることによって行うことと、
前記第１の布片のデータと前記第２の布片のデータとの組み合わせは、前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとの間で相互にデータ交換をすることによって行うことと、
前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとの間での前記相互のデータ交換は、
前記第１のソルバーが、現在の共通境界のデータから共通境界のデータの第１のローカル予測を計算し、該計算の結果を前記第２のソルバーに送信することと、
前記第２のソルバーが、現在の共通境界のデータから共通境界のデータの第２のローカル予測を計算し、該計算の結果を前記第１のソルバーに送信することと、
前記第１のソルバーが、前記第２のソルバーによって送信された前記第２のローカル予測を受信することと、
前記第２のソルバーが、前記第１のソルバーによって送信された第１のローカル予測を受信することと、
前記第１のソルバーが、前記共通境界のデータの前記第１のローカル予測と、前記共通境界のデータの前記受信した第２のローカル予測とを組み合わせて、該組み合わせの結果が、グローバル（ｇｌｏｂａｌ）な共通境界の予測データとなることと、
前記第２のソルバーが、前記共通境界のデータの前記第２のローカル予測と、前記共通境界のデータの前記受信した第１のローカル予測とを組み合わせ、該組み合わせの結果が前記グローバルな共通境界の予測データとなることと、
前記第１のソルバーが、共通境界に加えるための第１の補正力を計算することであって、該第１の補正力は現在のローカルな共通境界のデータと前記グローバルな共通境界の予測データとから計算されることと、
前記第２のソルバーが、共通境界に加えるための第２の補正力を計算することであって、該第２の補正力は現在のローカルな共通境界のデータと前記グローバルな共通境界の予測データとから計算されることと、
を含み、
前記第１のソルバーは前記計算した第１の補正力を前記共通境界に入力して、新しい現在の共通境界のデータを取得し、前記第２のソルバーは前記計算した第２の補正力を前記共通境界に入力して、新しい現在の共通境界のデータを取得することと、
前記共通境界のデータのローカル予測と、前記共通境界のデータの受信したローカル予測とを組み合わせることは、前記ローカル予測を表す値を、受信したローカル予測を表す値と平均することによって行われることと、
前記少なくとも１つの第１の布片と第２の布片とは、ノードを備える表面メッシュによってモデル化されることと、
前記共通境界のデータは前記少なくとも１つの第１の布片と第２の布片との間の前記共通境界の一部である前記第１の布片および第２の布片のノード、の位置および／または速度に関連することと、
前記第１のソルバーは第１の種類の布片専用であり、前記第２のソルバーは第２の種類の布片専用であることと、
を１つまたは複数を含んでよい。

本発明は、さらに、コンピュータで実行される命令であって、上記方法を行う手段を含む命令を含むコンピュータプログラムを提案する。

本発明は、さらに、上記の記録されるコンピュータプログラムを有する、コンピュータ可読記憶媒体を提案する。

本発明は、さらに、布片の接ぎ合わせをシミュレーションするためのコンピュータシステムを提案する。該コンピュータシステムは、メモリに接続されたプロセッサと、前記布片の接ぎ合せのシミュレーションを表示するためのグラフィカルユーザインタフェースとを含み、前記メモリは、上記の記録されるコンピュータプログラムを有する。

本発明は、さらに、上記の方法で取得可能な三次元モデルオブジェクトを提案する。

本発明は、さらに、上記の三次元モデルオブジェクトを記憶するデータファイルを提案する。

添付の図面を参照して、例を挙げて、本発明の実施形態を説明する。なお、例は、制限を目的とするものではない。
布片の接ぎ合わせの例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせの例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせの例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせをモデル化する表面メッシュの例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせをモデル化する表面メッシュの例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせをモデル化する表面メッシュの例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせをモデル化する表面メッシュの例を示す説明図である。 衣服をモデル化する分割された表面メッシュの例を示す説明図である。 衣服をモデル化する分割された表面メッシュの例を示す説明図である。 衣服をモデル化する分割された表面メッシュの例を示す説明図である。 各ソルバーが少なくとも１枚の布片をシミュレーションする、ソルバー間の交換の例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせの型紙の実際の縫い目の効果を再現するための共通境界の計算の例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせの型紙の実際の縫い目の効果を再現するための共通境界の計算の例を示す説明図である。 布片の接ぎ合わせの型紙の実際の縫い目の効果を再現するための共通境界の計算の例を示す説明図である。 上記方法の例を示すフローチャートである。 布片の接ぎ合わせをシミュレーションするためのコンピュータシステムの例を示すブロック図である。

布片（ｆａｂｒｉｃ ｐｉｅｃｅｓ）の接ぎ合わせ（ａｓｓｅｎｂｌｙ）をシミュレーションするためのコンピュータ実施方法を提案する。シミュレーションという語は、新しい接ぎ合わせの状態が現在の接ぎ合わせの状態から取得されることを示す。実際には、該シミュレーションは、時刻Ｔの接ぎ合わせの状態から、時刻Ｔ＋Δｔの接ぎ合わせの状態を計算する。接ぎ合わせの状態は、前記シミュレーションの所与の時刻における接ぎ合わせを定義するパラメータ値のセットを意味する。前記方法は、複数の並列ソルバーを提供するステップを含む。ソルバーは、特定の計算専用のモジュールである。例えば、ソルバーは、スタンドアロンのコンピュータプログラムまたはソフトウェアライブラリであってよい。第１のソルバーは少なくとも１枚の第１の布片をシミュレーションし、第２のソルバーは少なくとも１枚の第２の布片をシミュレーションする。第１の布片および第２の布片は、典型的には衣服をモデル化する布片の接ぎ合わせに属する。前記方法は、第１のソルバーおよび第２のソルバーによって共通境界を計算することによって、第１の布片および第２の布片を隙間なく維持するステップも含む。該計算は、第１のソルバーおよび第２のソルバーによって行われる。隙間なく維持することは、２枚の布片をつなぎ合わせる（ｊｏｉｎ）ことを意味する。共通境界は、第１の布片の一部と、第２の布片の一部とを含む。例えば、共通境界は、シミュレーションされる衣服に属する２枚の布片間の縫い目であってよい。

このような方法は、布片の接ぎ合わせでできた衣服のリアルタイムシミュレーションを向上させる。実際に、提案されたソリューションは、衣類は、布片間の共通境界、例えば、衣服を自然に分割するソーイング型紙（ｓｅｗｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ）に従って形作られたいくつかの布片でできているという事実を利用している。従って、本発明は衣服の写実的な視覚的レンダリングを得ることができ、折り目、しわ、縫い目、複雑な布地の風合いなどの外観を考慮している場合、該レンダリングは、実際にその衣服がどのようになるかに合致している。さらに、共通境界の計算は、共通境界に属する布片と関わる各ソルバーによって行われる。従って、共通境界を計算するために各ソルバーの並列計算を行ってよい。結果として、布片の接ぎ合わせのシミュレーションは、各ソルバーのコンピューティングリソースを並列で使用可能なので、リアルタイムで行うことができる。従って、複雑な衣服は扱うデータ量が多くなりすぎる、または、リアルタイムで解くことができないという理由で、複雑な衣服を適切にシミュレーションできないとき、このアプローチを用いると、該ソルバーの責任下で前記共通境界の計算と併せて、ソルバーのグループで衣服を、十分かつ容易に分割することできるので、本方法は、布片の接ぎ合わせのシミュレーションのスケーラビリティを向上させる。よって、前記シミュレーションの結果の写実性は高められる。さらに、本発明は、特定の材料をシミュレーションするように適合された専用のソルバーによって各布片をシミュレーションできるので、異なる材料でできた布片の接ぎ合わせでできた衣服のシミュレーションを有利に可能にする。さらに、共通境界に属する布片に関わる各ソルバーによって共通境界を計算することは、例えば、共通境界を結合するジッパーなど、適切な機械的挙動を伴う縫い目のシミュレーションを可能にする。さらに、本発明は、ソルバーを利用する負荷バランシングスキームを用いて、ＣＰＵの作業負荷を動的に最適化することができる。例えば、複数のコンピュータにわたって、ソルバーの作業負荷を簡単に釣り合わせてよい。

前記方法は、コンピュータで実施される。これは、前記方法のステップ（または、実質的に全てのステップ）は、少なくとも１つのコンピュータで実施されることを意味する。例においては、前記方法のステップの少なくとも一部をトリガすることは、ユーザとコンピュータの対話を通して実行されてもよい。必要とされるユーザとコンピュータの対話のレベルは、予測されるオートマティズム（ａｕｔｏｍａｔｉｓｍ）のレベルによって決めてよく、ユーザの希望を実施する必要性とバランスをとってよい。例えば、このレベルは、ユーザが定義してもよく、および／または、予め定義されていてもよい。

前記方法をコンピュータで実施する典型的な例は、この目的に適したグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を備えるシステムを用いて前記方法を行うことである。該ＧＵＩは、メモリおよびプロセッサと接続される。該メモリは、データベースを記憶し、このような記憶に適した任意のハードウェアであればよい。このようなシステムは、布片の接ぎ合わせでできた衣服のリアルタイムのシミュレーションの写実性とスケーラビリティとが向上する。

「データベース」は、検索および取出しのために体系化されたデータ（すなわち、情報）の任意のコレクションを意味する。データベースをメモリに記憶すると、コンピュータによる素早い検索と取出しが可能になる。データベースは、実際、様々なデータ処理作業と共に、データの記憶、取出し、修正、削除を容易にするように構築される。該データベースは、ファイルまたはファイルセットから構成されてよく、該ファイルまたはファイルセットは記録に分けることができ、各記録は１つまたは複数のフィールドからなる。フィールドは、データストレージの基本ユニットである。ユーザは、主にクエリによってデータを取り出してよい。キーワードおよびソーティングコマンドを用いて、ユーザは、使用中のデータベース管理システムの規則に従って、多くの記録のフィールドを素早く検索、並べ替え、グループ分け、選択して、特定のデータ集合体に関するレポートを取り出し、または、作成することができる。

前記方法の場合には、前記布片は、布片の接ぎ合わせと共にデータベースに記憶してよい。

前記方法は、一般に布片を操作する。布片は、モデルオブジェクト、典型的には３Ｄモデルオブジェクトである。モデルオブジェクトは、データファイル（すなわち、特定のフォーマットを有するコンピュータデータ）および／またはコンピュータシステムのメモリに記憶可能な構造化データによって定義／記述される任意のオブジェクトである。拡大解釈すると、「モデルオブジェクト」という表現は、データそのものを指定する。システムの種類に従って、該モデルオブジェクトは、異なる種類のデータによって定義されてもよい。該システムは、実際、ＣＡＤシステム、ＣＡＥシステム、ＣＡＭシステム、および／または、ＰＬＭシステムの任意の組み合わせであってよい。これらの異なるシステムにおいては、モデルオブジェクトは、対応するデータによって定義される。従って、ＣＡＤオブジェクト、ＰＬＭオブジェクト、ＣＡＥオブジェクト、ＣＡＭオブジェクト、ＣＡＤデータ、ＰＬＭデータ、ＣＡＭデータ、ＣＡＥデータのことを言ってもよい。しかしながら、モデルオブジェクトは、これらのシステムの任意の組み合わせに対応するデータによって定義されるので、これらのシステムは、互いに排他的ではない。従って、システムは、下記に記載のシステムの定義から明らかなように、ＣＡＤシステムおよびＰＬＭシステムの両方であってもよい。

前記方法は、３Ｄモデルオブジェクトを設計する方法の一部、例えば、このような設計方法の終了ステップを構成する方法であってよい。「３Ｄモデルオブジェクトを設計すること」は、３Ｄモデルオブジェクトを作り上げるプロセスの少なくとも一部である任意のアクションまたは任意の一連のアクションを指定する。従って、前記方法は、走り書きから前記３Ｄモデルオブジェクトを作成するステップを含んでよい。あるいは、前記方法は、以前作成された３Ｄモデルオブジェクトを提供し、該３Ｄモデルオブジェクトを修正するステップを含んでよい。

前記３Ｄモデルオブジェクトは、ＣＡＤモデルオブジェクトまたはＣＡＤモデルオブジェクトの一部であってよい。いずれの場合でも、前記方法によってシミュレーションされる布片の接ぎ合わせは、ＣＡＤモデルオブジェクト、またはＣＡＤモデルオブジェクトの少なくとも一部を表してよい。ＣＡＤモデルオブジェクトは、ＣＡＤシステムのメモリに記憶されたデータによって定義される任意のオブジェクトである。前記システムの種類に従って、前記モデルオブジェクトは、異なる種類のデータによって定義されてよい。

ＣＡＤシステムは、モデルオブジェクトを該モデルオブジェクトのグラフィック描写に基づいて、少なくとも設計するのに適切な、ＣＡＴＩＡ等の、任意のシステムを意味する。この場合、モデルオブジェクトを定義するデータは、モデルオブジェクトを表すことができるデータを含む。ＣＡＤシステムは、例えば、ＣＡＤモデルオブジェクトを、辺または線を用いて、ある場合には、面または表面を用いて表現してよい。線、辺、または、表面は、例えば、非一様有利Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）など、様々な方法で表現してよい。特に、ＣＡＤファイルは、形状を生成するための仕様を含み、該仕様によって表現を生成することができる。モデルオブジェクトの仕様は、１つのＣＡＤファイルに記憶しても、複数のＣＡＤファイルに記憶してもよい。ＣＡＤシステムでモデルオブジェクトを表現するファイルの典型的サイズは、パーツごとに１メガバイトの範囲である。そして、モデルオブジェクトは、典型的に、何千ものパーツの集まりであってよい。

ＣＡＤとの関連では、モデルオブジェクトは、典型的には、例えば、パーツもしくはパーツの集まり等の製品、または、おそらくは製品の集まりを表す、３Ｄモデルオブジェクトであってよい。「３Ｄモデルオブジェクト」は、３Ｄ表現を可能にするデータによってモデル化される任意のオブジェクトを意味する。３Ｄ表現は全ての角度からパーツを見ることが可能になる。例えば、３Ｄモデルオブジェクトは、３Ｄで表されると、該オブジェクトの任意の軸を中心に、または、該オブジェクトを表示する画面の任意の軸を中心に、取り扱ってよく、回転させてよい。これによって、特に、３Ｄモデル化されない２Ｄアイコンを除く。３Ｄ表現の表示は、設計を容易にする（すなわち、設計者が自分のタスクを統計的に達成する速度を速める）。製品の設計は製造プロセスの一部なので、これによって、その産業における製造プロセスを速める。

ＣＡＤシステムは履歴ベースである。この場合、モデルオブジェクトは、さらに、幾何学的特徴の履歴を含むデータによって定義される。モデルオブジェクトは、実際に、物理的な人（すなわち、設計者／ユーザ）が、標準的なモデリング特徴（例えば、押出、回転、カット、および／または、丸めなど）および／または、標準的な表面仕上げ特徴（例えば、スイープ、ブレンド、ロフト、フィル、デフォーム、スムージングなど）を用いて、設計してよい。このようなモデリング機能をサポートしている多くのＣＡＤシステムは、履歴ベースのシステムである。これは、設計特徴の作成の履歴が、典型的には、入力リンクおよび出力リンクを通して前記幾何学的特徴をリンクさせる非循環のデータフローを通して保存されることを意味する。履歴ベースのモデリングパラダイムは、８０年代の初めからよく知られている。モデルオブジェクトは、履歴とＢ表現（すなわち、境界表現）という２つの持続的なデータ表現によって記述される。Ｂ表現は、履歴で定義された計算の結果である。モデルオブジェクトが表されるとき、コンピュータ画面に表示されるパーツの形は、Ｂ表現（のモザイク状配置（tessellation））である。パーツの履歴は設計意図である。基本的に、該履歴は、モデルオブジェクトが経てきた演算の情報を集めたものである。Ｂ表現を履歴と共に保存して複雑なパーツの表示を簡単にしてよい。履歴は、設計意図に従ってパーツの設計変更を可能にするために、Ｂ表現と共に保存してよい。

ＰＬＭシステムは、物理的に製造される製品を表すモデルオブジェクトの管理に適した任意のシステムを意味する。従って、ＰＬＭシステムにおいては、モデルオブジェクトは、物理的オブジェクトの製造に適したデータによって定義される。これらは、典型的には、寸法値および／または許容値であってよい。オブジェクトを正確に製造するためには、このような値を有しているほうがよい。

ＣＡＥシステムは、モデルオブジェクトの物理的挙動の解析に適した任意のシステムを意味する。従って、ＣＡＥシステムにおいては、モデルオブジェクトは、このような挙動の解析に適したデータによって定義される。これは、典型的には、挙動特徴のセットであってよい。例えば、ドアに対応するモデルオブジェクトは、ドアが軸を中心に回転することを示すデータによって定義されてよい。

図１６は、布片の接ぎ合わせをシミュレーションするためのコンピュータシステムの例を示す。該コンピュータシステムは、コンピュータ支援設計システム、タブレット、スマートフォンなどであってよいが、それらに限られない。図示のコンピュータシステムは、内部通信ＢＵＳ１０００に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）１０１０と、同じく該ＢＵＳに接続されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０７０とを含む。クライアントコンピュータは、さらに、前記ＢＵＳに接続されたビデオランダムアクセスメモリ１１００に関連付けられたグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）１１１０を備える。ビデオＲＡＭ１１００は、また当分野では、フレームバッファとしても知られている。大容量記憶装置コントローラ１０２０は、ハードドライブ１０３０などの大容量記憶装置へのアクセスを管理する。コンピュータプログラム命令およびデータを具体的に実現するのに適した大容量記憶装置は、例を挙げると、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびフラッシュメモリ装置などの半導体メモリ装置、内蔵ハードディスクおよびリムーバルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、並びに、ＣＤ−ＲＯＭディスク１０４０など、あらゆる形態の不揮発性メモリを含む。前述の不揮発性メモリはいずれも、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完されてもよく、該ＡＳＩＣに組み込まれてもよい。ネットワークアダプタ１０５０は、ネットワーク１０６０へのアクセスを管理する。クライアントコンピュータは、カーソル制御装置、キーボードなどの触覚装置１０９０を含んでもよい。カーソル制御装置は、クライアントコンピュータで用いられて、ユーザが、ディスプレイ１０８０の任意の所望の位置に選択的にカーソルを置くのを可能にする。実際には、該ディスプレイは、布片の接ぎ合わせのシミュレーションを表示するためのグラフィカルユーザインタフェースを表示してよい。該ディスプレイは、画面、タッチスクリーンであってよいが、それらに限定されない。さらに、前記カーソル制御装置は、ユーザが、様々なコマンドを選択し、制御信号を入力することができる。前記カーソル制御装置は、システムへの入力制御信号のための多くの信号生成装置を含む。典型的には、カーソル制御装置はマウスのボタンが信号を生成するのに使用されるマウスであってよく、また、同じく信号を生成するのに使用される高感度タッチスクリーンであってよい。

コンピュータプログラムは、上記のシステムに上記の方法を行わせる手段を含むコンピュータ命令を含んでよい。本発明は、例えば、デジタル電子回路で、または、コンピュータのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、もしくは、それらの組み合わせで、実施してよい。本発明の装置は、プログラム可能プロセッサによって実行するための機械可読記憶装置で実際に具現化されるコンピュータプログラム製品で実施してよい。また、本発明の方法のステップは、プログラム可能プロセッサが命令のプログラムを実行して、入力データで演算を行い、および出力を生成することによって本発明の機能を行うことによって実行されてもよい。

本発明は、データストレージシステム、少なくとも１つの入力装置、および、少なくとも１つの出力装置に接続されて、それらからデータおよび命令を受信し、および、それらにデータおよび命令を送信する少なくとも１つのプログラム可能プロセッサを含むプログラム可能システムで実行可能な１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、有利に実施してよい。アプリケーションプログラムは、高水準手続き型プログラミング言語もしくはオブジェクト指向プログラミング言語、または、必要に応じて、アセンブリ言語もしくは機械語で実施してよい。いずれの場合でも、該言語は、コンパイラ型言語であっても、インタープリタ型言語であってもよい。

前記方法は、布片の接ぎ合わせのシミュレーションを出力し、該布片は、少なくとも２つのソルバーによって維持されている。特に、該シミュレーションは少なくとも２つのソルバーによって計算される共通境界を含み、該共通境界は典型的には２枚の布片の間の縫い目であってよい。従って、前記シミュレーションは、シミュレーションされる接ぎ合せの構造（例えば、縫い目）を利用し、ソルバー間の共同に依存する。これによって、シミュレーション速度やスケーラビリティを向上させる。布片の接ぎ合わせのこのようなシミュレーションによって、リアルタイムで写実的なシミュレーションが可能になる。

図１〜図３を参照して、布片の接ぎ合わせの例を示す。

図１において、衣服（ワンピース１０）は、布片１２などの数枚の布片の接ぎ合わせである。

図２は、全ての構成パーツの平面的配置１４である型紙に合わせて、裁断し、型を取った、図１の衣服の布片を示す。従って、該型紙は、切り取ったり、接ぎ合わしたりする前に、衣服のパーツ（または布片）を布地にトレースするテンプレートである。

図３は、図１及び図２の接ぎ合わせの２枚の布片１６０と１６２を隙間なく維持する縫い目１６を表す。該２枚の布片は、それぞれ布片に描かれた２つのカーブ１６４、１６６を合わせて縫うことによって、つなぎ合わされる。該２枚の布片は、２つのカーブ１６４、１６６を合わせることを維持して、布片１６２を布片１６０の横に置くことによって得られる共通境界に沿ってつなぎ合わされる。従って、該共通境界は、第１の布片１６０の一部と第２の布片１６２の一部を含む。

図４〜図７は、接ぎ合わされた布片のうちの１枚の布片をモデル化した表面メッシュの例を示す。

図４は、布片をモデル化し、該布片の動きを計算するためにソルバーが用いる表面メッシュの例を示す。

図５は、図４の表面メッシュの詳細を示す。該メッシュは、無数のノード５０を含み、ノード５０は、辺５２で互いに結ばれている。実際には、２つのノードは、布片の機械的特性をシミュレーションするために、機械的に結合されている。該ノードの結合は、図５に示すように、凸型４角形のネットワークを形成してよい。例えば、三角構造などの他の構造を用いてよいことは理解されたい。より一般的には、多角形メッシュは、オブジェクト、ここでは、布片の形を画定する頂点、辺、面の集まりである。

図１５は、本発明による方法の例を示す。この例においては、２つの並列ソルバー、すなわち、ソルバー１とソルバー２が提供されている。ソルバーを提供するとは、ソルバーが、本発明を行うコンピュータシステムで利用可能なこと、例えば、ソルバーをコンピュータシステムで実行できることを意味する。

該ソルバーは、点質量とみなされるメッシュノードに加わる力学の方程式を解いてよい。従って、該ソルバーは、ノードの動き、ひいては、時間に対する布片の形、を解として決定する。前記布片をモデル化するメッシュの幾つかの特徴は、該布片のソルバーによって、該ソルバーのアプリケーションプログラマブルインタフェース（ＡＰＩ）を通して制御してよい。特に、前記ソルバーは、布片をモデル化したメッシュのダイナミック入力とダイナミック出力を制御してよい。ダイナミック入力は、（例えば、重力をシミュレーションするために）全てのノードに力を加える、または、（例えば、風、固体との接触などをシミュレーションするために）ノードのサブセットに力を加える、および／または、（例えば、壁にピンで留める、例えば、ハンガーにかけるなど）位置的な制約を課すことを目的とする。ダイナミック入力は、図５の矢印５４で示す。

ダイナミック出力は、前記メッシュの各ノードの位置と速度を含む。該位置および速度は、モデル化された布片に動きを与えるのに必須である。その他のダイナミック出力は、視覚化プロセスにおいて、主に風合いのレンダリングのために前記ソルバーによって後処理される法線ベクトルと風合いデータから構成されてよい。ダイナミック出力は、図５の矢印５６によって示される。

前記布片のモデルは、質量パラメータとバネパラメータによって特徴づけられてよい。これは、図６および図７に示されている。図６および図７においては、頂点の配置は、リンクのように振る舞って、ノード間の相対的移動度を制約し、前記メッシュ内でローカルにせん断力や曲げ力を引き起こす。せん断力がかかると、図６に示す斜めバネのために、布片は、その接平面で伸び縮みする傾向にあり、曲げ力がかかると、該布片は、図７に示すヒンジバネのために、内側に曲がる傾向がある。

前記２つの提供されたソルバーは、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。いずれの場合でも、前記提供された複数のソルバーの各ソルバーは、別のソルバーの出力を入力として受け取ることができる。

前記第１のソルバーは第１の種類の布片専用であってよく、前記第２のソルバーは第２の種類の布片専用であってよい。布片の種類とは、天然繊維（例えば、羊毛、亜麻、木綿）または化学繊維などの布片の材料や、該布片の繊維をどのように構成しているか（例えば、織る、編む、鉤針編み、結ぶ、または、繊維同士をプレスしてつける）ということであると理解される。前記第１のソルバーは第１の種類の布片専用であってよく、前記第２のソルバーは第２の種類の布片専用であってよいことは、異なる種類からなる布片の接ぎ合わせのシミュレーションを、有利に可能にする。

前記複数の並列ソルバーの各ソルバーは、少なくとも１枚の布片のシミュレーションを担当する。ソルバーによってシミュレーションされる布片の数は、図８および図９を参照して記載するように、布片の接ぎ合わせの特徴に左右される。

図８において、衣服をモデル化したメッシュ８０を必要な数の布片８２、８４に分割し、該布片のそれぞれはサイズや時間などの問題のない自身のコンピューティングリソースで実行する専用のソルバーによって扱われる。前記衣服をモデル化したメッシュはノードが多すぎるので、１つのソルバーによってデータ量を管理できない、または、このデータ量をリアルタイムで計算できないなどの理由で、１つのソルバーによって扱うことができない。

実際には、前記衣服のメッシュの分割は、図２を参照して記載したように、型紙８６に従って行ってよい。この場合には、少なくとも１枚の布片が、ソルバーでシミュレーションされる。

前記ソルバーに起因するコンピューティングリソースは、その公称容量を下まわって実行する場合がある。この場合、１枚または複数の補充の布片を同じソルバーに加えて、負荷をより公平にすることが可能である。従って、数枚の布片を前記ソルバーでシミュレーションする。さらに、前記ソルバーによってシミュレーションされる布片の物理的挙動は、所望の妥当な洗練度で、ソルバーによってローカルに管理することができる。ソルバー間の作業負荷を分配する幾つかの戦略を実施してよいことが理解される。

前記ソルバーに起因するコンピューティングリソースは、該ソルバーに対して重すぎる布片を処理しない場合がある。これは、例えば、大きい布片でできた衣服の場合である。この場合、該記布片を、多くのソルバーで必要な数のサブパートに分割してよく、シミュレーション中は「縫い目のない」挙動をすべき「仮想の縫い目」を作成する。仮想の縫い目という語は、最初の型紙にはない縫い目を意味し、縫い目のない挙動という語は、仮想の縫い目は、分割されていない布片のシミュレーションと比較されたシミュレーションの結果を修正しないことを意味する。布片の分割を図１０に示す。図１０においては、メッシュ１００は、共通境界（ｃｏｍｍｏｎ ｆｒｏｎｔｉｅｒ）１０６に沿って隙間なく維持された２つのサブパート１０２、１０４に分割される。共通境界１０６は、この例では、仮想の縫い目である。２枚の布片の間の共通境界は、第１の布片および第２の布片の少なくとも１つのノードを含むことが理解される。

全ての布片、または、全てのサブパートの、それらの各ソルバーで並列に実行するグローバル（ｇｌｏｂａｌ）なシミュレーションは、実際または仮想の縫い目にかかわらず、（無制限のメモリを有する）理想のソルバーでパーツ全体のシミュレーションを行うのと理想的には同様の結果となる。第１の布片および第２の布片は、図１１に示すいわゆる共通境界の計算１１０を用いて、隙間なく維持される。ここで、両方のソルバー１１２、１１４は、シミュレーションのグローバルな挙動を復元するために、管理される。両方のソルバーは、独自の計算を行い、前記シミュレーションのグローバルな挙動を復元するために、互いに対話する。前記共通境界の計算は、有利に、型紙の実際の縫い目の効果を再現し、負荷バランシングのために必要な場合は、シミュレーション中に縫い目のない挙動をするべき仮想の縫い目を再現する。このように、共通境界の計算は、２つの対になったノード間の所定の関係に従って決定される補正力を提供することを目的とする。

例えば、図９は、対になったノードを示し、縫い合わされた布片８２、８４両方の対になったノード９０の位置と速度の完全な一致は、別々に計算される。すなわち、ソルバー１１２は布片８２の計算を行い、ソルバー１１４は布片８４の計算を行う。対になった縫い目であるノード９０は点線で示す。従って、ソルバー１１２、１１４は、布片８２、８４を隙間なく維持するためにパーツ８２とパーツ８４との間の共通境界を計算し、該共通境界は布片８２、８４の対になったノードを含む。

実際には、共通境界の計算は、前記第１および第２の布片のデータを組み合わせることによって行ってよい。該データは、対になった各ノードの位置および速度に関連してよい。組み合わせは、前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとの間で相互にデータ交換することによって行ってもよい。

図１２〜図１４は、２つのソルバーがどうやって２枚の布片を隙間なく維持するか、すなわち、該２つのソルバーによってどうやって該２枚の布片間の共通境界を計算するかを示す。図１２に示すように、理想の縫い目モデルは、実際、布片８２、８４に縫い目がないかのように振る舞い、力とトルクを伝えるだけで、第１のソルバーで計算された対になった一方のノード１２０と、第２のソルバーで計算された対になった一方のノード１２２との間の相対移動が起きないようにする。この場合、対になったノード１２０、１２２は、いずれの時刻でも、両方のソルバーで全く同じ位置と同じ速度とを有する。

実際には、この理想的な縫い目モデルを得ることは難しく、両方のソルバーが独自に全く同じ値を計算することは、数値の切り捨て、近似、ソルバーの反復サイクルが異なることなど、複数の理由のために、ほとんど不可能である。図１４に示すように、対になったノード１２０、１２２の各々に関する前記共通境界の計算の一部として、各ソルバーは、対になったノード１２０、１２２の現在の位置および／または速度のデータを出力し、適切なデータ交換によって、シミュレーションの次の時間ステップに関して共通の位置目標１３０に到達することを相互に合意する。この共通の位置目標１３０から、補正力１４０、１４２は、共通の位置目標１３０に達するようにノード１２０、１２２に加える入力として、各ソルバーに関して計算することができる。このように、共通境界の計算は、共通の位置目標が得られるように第１の布片のデータと第２の布片のデータとを組み合わせることによって実行される。

曲げ、せん断、折りを伴う、より写実的で精巧な縫い目モデルに関しては、補正力は、格子構造などのより複雑な共通境界を用いて計算することができる。これは、例えば、図１３に示す。図１３では、格子構造１３２は、同じ布片のメッシュまたは各布片の部分メッシュ上の隣り合うノードをリンクしている、位置および／または速度に関するバネ関係１３０を具体的に表している。この場合、前記共通境界は、格子構造１３２を含む。布片の機械的特性、共通境界の必要とされる機械的挙動、結果として生じる視覚的外観に応じて、多くのパターンを実施することができることが理解される。

図１５に戻ると、２つの並列ソルバーが提供されており、各ソルバーが少なくとも一枚の布片をシミュレーションする。該ソルバーによってシミュレーションされる少なくとも一枚の布片も提供される、すなわち、本発明を行うコンピュータシステムに利用可能であることが理解される。並列ソルバーという表現は、両方のソルバーがパラレルコンピューティングを行うこと、すなわち、各ソルバーの計算は、同時に、または、少なくとも所定の時間中に実行されることを意味する。これは、並列ソルバーは、例えば、シミュレーションクロックと同期されることを含む。２つのソルバーは、同じ布片をシミュレーションできないことが理解される。

提供ステップを行った後、第１の布片および第２の布片を隙間なく維持するステップは、布片間の共通境界を計算することによって行う。前記シミュレーションの時間通りにアニメーションスナップショットを確実に配信するために、前記維持ステップを含む計算サイクルが厳密に時間に縛られていることがリアルタイムの主な制約である。従って、前記共通境界の計算は、反復のない、ソルバー間のワンショットのデータ交換に基づいてもよい。

ステップＳ１０で、各ソルバーは、現在の共通境界のデータを計算する。現在の共通境界データという語は、所定の時点で共通境界の状態を定義する情報を意味する。実際には、各ソルバーは、共通境界に属する布片の各ノードの位置および／または速度を評価する。該ソルバーのみが、該ソルバーが管理する布片のノードのための評価を行うことを理解されたい。ステップＳ１０は、典型的には、シミュレーションクロック時刻Ｔで行われる。

次に、ステップＳ２０で、各ソルバーは、共通境界データのローカル予測を計算する。この予測は、典型的には、ステップＳ１０で取得した現在の共通境界データから行われる。実際には、共通境界データは共通境界に属する布片の各ノードの位置および／または速度を表す値であり、およびローカル予測は共通境界に属する布片の各ノードの予測位置および／または速度を表す予測値である。該予測は、当分野で既知のように行われる。例えば、該予測は、将来の値が、値の一次関数として推定される演算である線形予測であってよい。別の例としては、該予測は、ナビゲーションにおける推測航法、すなわち、前もって決定した位置を用いて、経過時間とコースとにわたって既知または推定の速さに基づいて該位置を進めることによって現在の位置を計算するプロセスであってよい。共通境界のノードの位置および／または速度は外挿される。予測または外挿は、現在のクロック時刻がＴである場合、次のクロック時刻Ｔ←Ｔ＋Δｔに関して行われる。

次に、ステップＳ３０で、各ソルバーは、計算した予測の結果を他方のソルバーに送信する。すなわち、前記第１のソルバーは前記第２のソルバーによって送信された前記第２のローカル予測を受信し、前記第２のソルバーは前記第１のソルバーによる第１のローカル予測を受信するということになる。位置および／または速度データの転送は、各ソルバーを取り付けているコンピューティングリソース間で起こる。データ転送は、コンピューティングリソースの物理的アーキテクチャに応じて、共有のメモリ機構によってサポートしてもよく、又はメッセージパッシング機構によってサポートしてもよい。

次に、ステップＳ４０で、各ソルバーは、ネゴシエーションされた（ｎｅｇｏｔｉａｔｅｄ）グローバル（すなわち全体的)な共通境界予測データを取得するために、前記受信した予測を該ソルバー自身の前記共通境界データのローカル予測と組み合わせる。該組み合わせは、当技術分野で既知のように行われる。例えば、前記ノードの平均位置は、前記受信したローカル予測の位置から計算する。前記第１および第２のソルバーの両方に関して、全体的なネゴシエーションされた共通境界の予測データは同じであることは理解されたい。

次に、ステップＳ５０で、各ソルバーは、前記共通境界を形成する各ノードに加える補正力を計算し、シミュレーションの次の時間ステップＴ←Ｔ＋Δｔに関して到達すべき共通境界を得る。該補正力は、現在のローカル共通境界データと、ネゴシエーションされたグローバルな共通境界予測データとから計算される。

次に、ステップＳ６０で、各ソルバーは、独自の計算した補正力を前記共通境界に入力し、新しい現在の共通境界データを得る。該補正力は、従って、前記共通境界のノードに課される。これは、適合されたソルバーのＡＰＩを用いて行うことができる。

次に、ステップＳ７０で、前記クロックのシミュレーションをインクリメントして、新しいシミュレーションサイクルをステップＳ１０で始めることができる。

本発明の好ましい実施形態を説明してきた。本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更を行ってよいことは理解されよう。従って、他の実施は、次の請求項の範囲内である。前記維持するステップは、３枚以上の布片をシミュレーションしたソルバーによって共通境界を計算することによって、３枚以上の布片を隙間なく維持することを含んでよい。従って、３枚以上の布片は、縫い目の一部となる。

Claims (10)

1. 布片の接ぎ合わせをシミュレーションするコンピュータ実施方法であって、
   複数の並列ソルバーを提供するステップであって、前記複数の並列ソルバーは、第１のソルバーと第２のソルバーとを含み、前記第１のソルバーは少なくとも１つの第１の布片をシミュレーションし、前記第２のソルバーは少なくとも１つの第２の布片をシミュレーションし、前記少なくとも１つの第１および第２の布片は、ノードを含む表面メッシュによってモデル化される、該提供するステップと、
   前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとによって共通境界を計算することによって、前記少なくとも１つの第１および前記第２の布片を隙間なく維持するステップと、
   を備え、
   前記共通境界は、前記少なくとも１つの第１および前記第２の布片の対にされたノードを含み、前記共通境界の計算は、前記第１の布片のデータと前記第２の布片のデータとを組み合わせることによって実行され、前記組み合わせは、前記対にされたノードの各々の共通位置目標に到達することを含むことを特徴とするコンピュータ実施方法。
2. 前記第１の布片のデータと前記第２の布片のデータとの組み合わせは、前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとの間で相互にデータ交換することによって実行されることを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
3. 前記第１のソルバーと前記第２のソルバーとの間での前記相互のデータ交換は、
   前記第１のソルバーが、現在の共通境界データから共通境界データの第１のローカル予測を計算し、および該計算の結果を前記第２のソルバーに送信するステップと、
   前記第２のソルバーが、現在の共通境界データから共通境界データの第２のローカル予測を計算し、および該計算の結果を前記第１のソルバーに送信するステップと、
   前記第１のソルバーが、前記第２のソルバーによって送信された前記第２のローカル予測を受信するステップと、
   前記第２のソルバーが、前記第１のソルバーによって送信された前記第１のローカル予測を受信するステップと、
   前記第１のソルバーが、前記共通境界データの前記第１のローカル予測と、前記共通境界データの前記受信した第２のローカル予測とを組み合わせて、該組み合わせの結果がグローバル共通境界予測データとなるステップと、
   前記第２のソルバーが、前記共通境界データの前記第２のローカル予測と、前記共通境界データの前記受信した第１のローカル予測とを組み合わせて、該組み合わせの結果が前記グローバル共通境界予測データとなるステップと、
   前記第１のソルバーが共通境界に加えるための第１の補正力を計算するステップであって、前記第１の補正力は現在のローカル共通境界データと前記グローバル共通境界予測データとから計算される、該ステップと、
   前記第２のソルバーが共通境界に加えるための第２の補正力を計算するステップであって、前記第２の補正力は現在のローカル共通境界データと前記グローバル共通境界予測データとから計算される、該ステップと、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載のコンピュータ実施方法。
4. 前記第１のソルバーが、前記計算された第１の補正力を前記共通境界に入力し、および新しい現在の共通境界データを取得するステップと、
   前記第２のソルバーが、前記計算された第２の補正力を前記共通境界に入力し、および新しい現在の共通境界データを取得するステップと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のコンピュータ実施方法。
5. 前記共通境界データのローカル予測を前記共通境界データの受信したローカル予測と組み合わせるステップは、前記ローカル予測を表す値を、受信したローカル予測を表す値と平均することによって実行されることを特徴とする請求項３又は４に記載のコンピュータ実施方法。
6. 前記共通境界データは、前記少なくとも１つの第１および第２の布片間の前記共通境界の一部である前記第１および第２の布片の前記ノードの位置および／または速度に関連することを特徴とする請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
7. 前記第１のソルバーは第１の種類の布片専用であり、前記第２のソルバーは第２の種類の布片専用であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のコンピュータ実施方法。
8. コンピュータによって実行するための命令を備えたコンピュータプログラムであって、該命令は請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法を実行する手段を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
9. 請求項８に記載のコンピュータプログラムを有するコンピュータ可読記憶媒体。
10. 布片の接ぎ合わせをシミュレーションするためのコンピュータシステムであって、
    メモリに接続されたプロセッサと、
    前記布片の接ぎ合わせのシミュレーションを表示するためのグラフィカルユーザインタフェースと、
    請求項８に記載のコンピュータプログラムを有する前記メモリと
    を備えるコンピュータシステム。

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