JPWO2007074728A1 - Uneven texture generation program and uneven texture generation apparatus - Google Patents

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一乘 宮田
一乘 宮田
公二 今尾
公二 今尾
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亮太郎 須崎
喜丈 畠田
喜丈 畠田
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嘉之 坂口
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Abstract

【課題】生物の皮膚の特徴をリアルに表す凹凸テクスチャを生成する。仮想粒子配置部102は、仮想3次元空間内に閉空間CSを設定し、閉空間内に複数の仮想粒子Pを配置する。仮想粒子成長部112は、仮想粒子Pを生物の皮膚細胞の成長パターンに従って成長させる。外力算出部111は、各仮想粒子Pに作用するファンデルワールス力f、重力FG、及び制約力FSを算出する。位置算出部113は、各仮想粒子Pの運動方程式を解くことで、各仮想粒子の位置を算出する。凹凸テクスチャ生成部104は、成長した仮想粒子Pを底面BSに投影して、凹凸テクスチャを生成する。【選択図】図2An uneven texture that realistically represents the characteristics of a biological skin is generated. The virtual particle arrangement unit 102 sets a closed space CS in the virtual three-dimensional space, and arranges a plurality of virtual particles P in the closed space. The virtual particle growing unit 112 grows the virtual particles P according to the growth pattern of the skin cells of the organism. The external force calculation unit 111 calculates van der Waals force f, gravity FG, and constraint force FS that act on each virtual particle P. The position calculation unit 113 calculates the position of each virtual particle by solving the equation of motion of each virtual particle P. The uneven texture generating unit 104 projects the grown virtual particles P on the bottom surface BS to generate an uneven texture. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、コンピュータグラフィクスの技術に関するものである。   The present invention relates to a computer graphics technique.

近年、家電製品の筐体表面や自動車のインストルメンタルパネルの表面の模様として、微細な凹凸形状から構成されるシボが広く採用されている。シボの種類としては様々なものが存在するが、中でも爬虫類などの動物の皮膚の表面形状をモチーフとしたものが多く採用されている。一方、家電製品等のデザイナーは、家電製品の筐体等にシボを形成する場合、予め定められたシボのパターン中から好みのものを選択して、デザイン対象物品の表面に施すことが一般的になされている。そのため、デザイン対象物品にふさわしいシボが存在しない場合は、新しくシボを生成する必要が生じる。   In recent years, wrinkles composed of fine irregularities have been widely adopted as patterns on the housing surface of home appliances and the surface of automobile instrument panels. There are various types of wrinkles, but among them, many are used that are based on the surface shape of animal skin such as reptiles. On the other hand, when a designer of home appliances or the like forms a wrinkle on a housing or the like of a home appliance, it is common to select a favorite one from a predetermined wrinkle pattern and apply it to the surface of the design target article. Has been made. For this reason, when there is no wrinkle suitable for the design object, a new wrinkle needs to be generated.

一方、非特許文献1には、CG映像の質に影響を与える物体表面の詳細形状を自動的に生成することを目的として、物体表面をパーティクルモデルにより疑似ボロノイ分割し、分割された各ポリゴンに対してフラクタルノイズを伴ったサブディビジョン曲面を発生させて、物体表面の詳細形状を生成する技術が開示されている。   On the other hand, in Non-Patent Document 1, for the purpose of automatically generating a detailed shape of an object surface that affects the quality of a CG image, the object surface is subjected to pseudo Voronoi division using a particle model, and each divided polygon is divided into polygons. On the other hand, a technique for generating a detailed shape of an object surface by generating a subdivision curved surface with fractal noise is disclosed.

しかしながら、新たなシボを生成する場合、デザイナーは、既存のシボに対して多少のアレンジを加える、或いは実際に存在する動物の皮膚の模様をアレンジする等して作成するケースが一般的であり、動物の皮膚をリアルに表すシボを生成するには一定の限界があった。また、非特許文献1の技術では、生物の皮膚細胞の成長パターンが加味されておらず、生物の皮膚の特徴をよりリアルに表すために更なる改良の余地が残されている。
宮田一乘、伊藤貴之、嶋田憲司、「3次元モデルの表面に対する詳細形状の自動モデリング手法−有機的な表面形状の自動生成(generation of organic Textures withControlled Anisotropy and Directionality via packing rectangular and EllipticalCells,IEEE CG&A Vol.23 No.3. pp.38-45,2003)」、情報処理学会、第62回全国大会特別トラック(2)講演論文集、特2−53〜60
However, when creating a new wrinkle, it is common for designers to make some arrangements to existing wrinkles, or to arrange an actual animal skin pattern, etc. There was a certain limit to the generation of the grain that realistically represented the skin of animals. In addition, the technique of Non-Patent Document 1 does not take into account the growth pattern of biological skin cells, and leaves room for further improvement in order to more realistically represent the characteristics of biological skin.
Kazuaki Miyata, Takayuki Ito, Kenji Shimada, “Generation of organic Textures with Controlled Anisotropy and Directionality via packing rectangular and EllipticalCells, IEEE CG & A Vol. .23 No.3. Pp.38-45,2003) ", Information Processing Society of Japan, 62nd National Convention Special Track (2) Proceedings, Special 2-53-60

本発明の目的は、生物の皮膚の特徴をリアルに表す凹凸テクスチャ生成プログラム、及び凹凸テクスチャ生成装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the uneven | corrugated texture production | generation program and the uneven | corrugated texture production | generation apparatus which represent the characteristic of the skin of a living organism realistically.

本発明による凹凸テクスチャ生成プログラムは、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成プログラムであって、仮想3次元空間内に閉空間を設定し、設定した閉空間内に所定の質量及び所定の大きさを有する複数の仮想粒子を配置する仮想粒子配置手段と、生物の皮膚細胞の成長パターンをシミュレートして、前記仮想粒子配置手段により配置された仮想粒子の数及び各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を前記閉空間内で成長させる仮想粒子成長手段と、各仮想粒子の距離に基づいて定められる各仮想粒子の相互間で作用する粒子間力を算出する粒子間力算出手段と、前記粒子間力を各仮想粒子に作用させたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置を算出する位置算出手段と、閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ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ものである。   The uneven texture generation program according to the present invention is an uneven texture generation program for generating an uneven texture, which sets a closed space in a virtual three-dimensional space and has a predetermined mass and a predetermined size in the set closed space. Virtual particle placement means for placing a plurality of virtual particles, and simulating the growth pattern of biological skin cells, increasing the number of virtual particles placed by the virtual particle placement means and the size of each virtual particle; Virtual particle growth means for growing each virtual particle in the closed space; interparticle force calculation means for calculating an interparticle force acting between the virtual particles determined based on the distance between the virtual particles; Position calculation means for calculating the position of each virtual particle by solving the equation of motion of each virtual particle when interparticle force is applied to each virtual particle; Based on the location and size, it is intended for causing a computer to function as uneven texture generating means for generating an uneven texture.

また、本発明による凹凸テクスチャ生成装置は、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成装置であって、仮想3次元空間内に閉空間を設定し、設定した閉空間内に所定の質量及び所定の大きさを有する複数の仮想粒子を配置する仮想粒子配置手段と、生物の皮膚細胞の成長パターンをシミュレートして、前記仮想粒子配置手段により配置された仮想粒子の数及び各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を前記閉空間内で成長させる仮想粒子成長手段と、各仮想粒子の距離に基づいて定められる各仮想粒子の相互間で作用する粒子間力を算出する粒子間力算出手段と、前記粒子間力を各仮想粒子に作用させたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置を算出する位置算出手段と、閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成手段とを備えることを特徴とするものである。   The uneven texture generating device according to the present invention is an uneven texture generating device that generates an uneven texture, wherein a closed space is set in a virtual three-dimensional space, and a predetermined mass and a predetermined size are set in the set closed space. Virtual particle placement means for placing a plurality of virtual particles having the same, and the growth pattern of biological skin cells are simulated to increase the number of virtual particles placed by the virtual particle placement means and the size of each virtual particle Virtual particle growth means for growing each virtual particle in the closed space; and interparticle force calculation means for calculating an interparticle force acting between the virtual particles determined based on a distance between the virtual particles; Position calculation means for calculating the position of each virtual particle by solving the equation of motion of each virtual particle when the interparticle force is applied to each virtual particle, and the position and position of the virtual particle in the closed space Based on size and is characterized in that it comprises a concave-convex texture generating means for generating an uneven texture.

これらの構成によれば、生物の皮膚細胞の成長パターンに従って、閉空間内の仮想粒子の数及び大きさが増加される。仮想3次元空間内に存在する各仮想粒子には、仮想粒子同士の距離に基づいて定められる粒子間力が作用しており、この各仮想粒子に作用する粒子間力が算出される。   According to these configurations, the number and size of the virtual particles in the closed space are increased according to the growth pattern of the skin cells of the organism. An interparticle force determined based on the distance between the virtual particles is acting on each virtual particle existing in the virtual three-dimensional space, and the interparticle force acting on each virtual particle is calculated.

また、各仮想粒子に対して粒子間力を外力として与えたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置が算出される。そして、閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に凹凸テクスチャが生成される。   Further, the position of each virtual particle is calculated by solving the equation of motion of each virtual particle when an interparticle force is applied to each virtual particle as an external force. And the uneven | corrugated texture is produced | generated based on the position and magnitude | size of the virtual particle in closed space.

すなわち、閉空間を皮膚組織と仮定したときに当該皮膚組織に含まれる皮膚細胞の成長パターンに従って仮想粒子の大きさ及び数が定められ、この仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャが生成されているため、動物の皮膚の特徴をよりリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。   That is, when the closed space is assumed to be skin tissue, the size and number of virtual particles are determined according to the growth pattern of the skin cells contained in the skin tissue, and the uneven texture is determined based on the position and size of the virtual particles. Since it is generated, it is possible to generate an uneven texture that more realistically represents animal skin characteristics.

本発明の実施の形態による凹凸テクスチャ生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the uneven | corrugated texture production | generation apparatus by embodiment of this invention. 図1に示す凹凸テクスチャ生成装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the uneven | corrugated texture production | generation apparatus shown in FIG. 本凹凸テクスチャ生成装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of this uneven | corrugated texture production | generation apparatus. 仮想3次元空間内に生成される閉空間を示した図である。It is the figure which showed the closed space produced | generated in virtual three-dimensional space. (a),(b)は模様テクスチャの一例を示した図である。(A), (b) is the figure which showed an example of the pattern texture. 式(1)のファンデルワールス力を示すグラフであり、縦軸はf(w)を示し、横軸はwを示している。It is a graph which shows the van der Waals force of Formula (1), the vertical axis | shaft shows f (w) and the horizontal axis has shown w. 仮想粒子に作用するファンデルワールス力を示した図である。It is the figure which showed the Van der Waals force which acts on a virtual particle. 仮想粒子に作用する制約力を説明する図である。It is a figure explaining the constraint force which acts on virtual particles. 式(4)に示す関数のグラフであり、縦軸は新たに追加する仮想粒子の増加数を示し、横軸は成長時間を示している。It is a graph of the function shown in Formula (4), the vertical axis | shaft has shown the increase number of the virtual particle added newly, and the horizontal axis has shown the growth time. シミュレーション終了時の閉空間を示した図である。It is the figure which showed the closed space at the time of the end of simulation. 凹凸テクスチャを生成される処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which produces | generates an uneven | corrugated texture. 本凹凸テクスチャ生成装置によって生成された凹凸テクスチャの一例を示す図であり、(a)、(c)、(d)は閉空間内にポテンシャルフィールドを生成することなく、生成された凹凸テクスチャを示し、(b)は閉空間CS内にポテンシャルフィールドPFを生成した場合に生成された凹凸テクスチャを示している。It is a figure which shows an example of the uneven | corrugated texture produced | generated by this uneven | corrugated texture production | generation apparatus, (a), (c), (d) shows the produced | generated uneven | corrugated texture, without producing | generating a potential field in closed space. , (B) shows the uneven texture generated when the potential field PF is generated in the closed space CS. 本凹凸テクスチャ生成装置を用いて生成された凹凸テクスチャを自動車のダッシュボードにバンプマッピングして、自動車のインテリアの仮想3次元モデルをレンダリングしたときのレンダリング結果を示した図である。It is the figure which showed the rendering result when the uneven | corrugated texture produced | generated using this uneven | corrugated texture production | generation apparatus is bump-mapped on the dashboard of a motor vehicle, and the virtual three-dimensional model of the interior of a motor vehicle was rendered.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態による凹凸テクスチャ生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。凹凸テクスチャ生成装置は、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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of an uneven texture generating device according to an embodiment of the present invention. The concavo-convex texture generating apparatus is composed of a normal computer or the like, and includes an input device 1, a ROM (read only memory) 2, a CPU (central processing unit) 3, a RAM (random access memory) 4, an external storage device 5, and a display device. 6 and a recording medium driving device 7. Each block is connected to an internal bus, and various data and the like are input / output through this bus, and various processes are executed under the control of the CPU 3.

入力装置1は、キーボード、マウス等から構成され、操作者が種々のデータ及び操作指令等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)及び凹凸テクスチャ生成プログラム等が記憶される。CPU3は、外部記憶装置5から凹凸テクスチャ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。   The input device 1 includes a keyboard, a mouse, and the like, and is used by an operator to input various data and operation commands. The ROM 2 stores a system program such as BIOS (Basic Input / Output System). The external storage device 5 is composed of a hard disk drive or the like, and stores a predetermined OS (Operating System), an uneven texture generation program, and the like. The CPU 3 reads an uneven texture generation program or the like from the external storage device 5 and controls the operation of each block. The RAM 4 is used as a work area for the CPU 3.

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。   The display device 6 is composed of a liquid crystal display device or the like, and displays various images under the control of the CPU 3. The recording medium driving device 7 includes a CD-ROM drive, a flexible disk drive, and the like.

なお、凹凸テクスチャ生成プログラムは、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、凹凸テクスチャ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、凹凸テクスチャ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、凹凸テクスチャ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。   The uneven texture generation program is stored in a computer-readable recording medium 8 such as a CD-ROM and distributed on the market. The user installs the uneven texture generation program in the computer by causing the recording medium driving device 7 to read the recording medium 8. Alternatively, the uneven texture generation program may be installed in a computer by storing the uneven texture generation program in a server on the Internet and downloading from the server.

図2は、図1に示す凹凸テクスチャ生成装置の機能ブロック図を示している。本凹凸テクスチャ生成装置は、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、ポテンシャルフィールド生成部101、仮想粒子配置部102、シミュレーション実行部103、凹凸テクスチャ生成部104、レンダリング部105、及び表示制御部106の機能を備えている。これらの機能は、CPU3が凹凸テクスチャ生成プログラムを実行することで実現される。   FIG. 2 shows a functional block diagram of the uneven texture generating apparatus shown in FIG. The uneven texture generating apparatus includes a processing unit 100, a storage unit 200, an input unit 300, and a display unit 400. The processing unit 100 includes functions of a potential field generation unit 101, a virtual particle arrangement unit 102, a simulation execution unit 103, an uneven texture generation unit 104, a rendering unit 105, and a display control unit 106. These functions are realized by the CPU 3 executing the uneven texture generation program.

ポテンシャルフィールド生成部101は、ユーザが入力部300を操作して選択した模様テクスチャを模様テクスチャ記憶部201から読み出し、読み出した模様テクスチャに従って、閉空間にポテンシャルフィールドを生成する。ここで、ポテンシャルフィールドは、仮想3次元空間内に配置された仮想粒子に対して、斥力を与える仮想的な物体である。また、模様テクスチャは、ポテンシャルフィールドが生成される際に基礎となる模様を表す画像データであり、2次元かつ2値の画像データである。   The potential field generation unit 101 reads a pattern texture selected by the user by operating the input unit 300 from the pattern texture storage unit 201, and generates a potential field in a closed space according to the read pattern texture. Here, the potential field is a virtual object that gives repulsive force to the virtual particles arranged in the virtual three-dimensional space. The pattern texture is image data representing a pattern that is a basis when the potential field is generated, and is two-dimensional and binary image data.

仮想粒子配置部102は、仮想3次元空間内に直方体状の閉空間を設定する。また、仮想粒子配置部102は、粒子データ記憶部202に記憶された粒子データを読み出し、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、読み出した粒子データに所定の処理を施して仮想粒子の形状を変形させ、閉空間内に複数の仮想粒子を配置する。   The virtual particle placement unit 102 sets a rectangular parallelepiped closed space in the virtual three-dimensional space. Further, the virtual particle arrangement unit 102 reads the particle data stored in the particle data storage unit 202, performs predetermined processing on the read particle data in accordance with an operation instruction from the user received by the input unit 300, and generates virtual particles. The shape is deformed, and a plurality of virtual particles are arranged in the closed space.

シミュレーション実行部103は、外力算出部111、仮想粒子成長部112、位置算出部113、及びカウンタ114を備え、閉空間に配置された仮想粒子を皮膚細胞の成長パターンに従って成長させるシミュレーションを実行する。   The simulation execution unit 103 includes an external force calculation unit 111, a virtual particle growth unit 112, a position calculation unit 113, and a counter 114, and executes a simulation for growing virtual particles arranged in a closed space according to a growth pattern of skin cells.

外力算出部111は、閉空間に配置された各仮想粒子に作用する外力を算出する。ここで、外力としては、1つの仮想粒子を1つの分子として仮定したときに分子間同士に作用するファンデルワールス力と、上述したポテンシャルフィールドから受ける斥力と、重力とが含まれる。また、外力算出部111は、ある仮想粒子に作用する外力が予め定められた値を超えた場合、その仮想粒子を閉空間から消去して、仮想粒子を死滅させる。   The external force calculation unit 111 calculates an external force that acts on each virtual particle arranged in the closed space. Here, the external force includes van der Waals force acting between molecules when one virtual particle is assumed as one molecule, repulsive force received from the above-described potential field, and gravity. In addition, when the external force acting on a certain virtual particle exceeds a predetermined value, the external force calculation unit 111 erases the virtual particle from the closed space and kills the virtual particle.

仮想粒子成長部112は、1つの仮想粒子を1つの皮膚細胞として仮定して、皮膚細胞の成長パターンに従って、各仮想粒子の数を増加させると共に、各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を成長させる。   Assuming one virtual particle as one skin cell, the virtual particle growth unit 112 increases the number of each virtual particle and increases the size of each virtual particle according to the growth pattern of the skin cell. Growing the particles.

位置算出部113は、外力算出部111により算出された外力を各仮想粒子に作用させたときに、各仮想粒子において成立する運動方程式を解くことにより、各仮想粒子を閉空間内で移動させ、各仮想粒子の位置及び速度を算出する。カウンタ114は、仮想粒子の成長時間を計時するカウンタである。なお、カウンタ114がカウント値を1インクリメントさせると、仮想粒子の成長時間が所定時間経過することとなる。   The position calculation unit 113 moves each virtual particle in a closed space by solving an equation of motion established in each virtual particle when the external force calculated by the external force calculation unit 111 is applied to each virtual particle. Calculate the position and velocity of each virtual particle. The counter 114 is a counter that measures the growth time of virtual particles. When the counter 114 increments the count value by 1, the virtual particle growth time elapses a predetermined time.

凹凸テクスチャ生成部104は、閉空間を構成する6面のうちの1つの面に、シミュレーション実行部103により成長された仮想粒子と前記面との距離を求めると共に、仮想粒子の前記面への投影面を求め、求めた投影面と仮想粒子及び前記面の距離とを基に、前記面に高さデータを与え、凹凸テクスチャを生成する。また、凹凸テクスチャ生成部104は、必要に応じて凹凸テクスチャを凹凸テクスチャ記憶部203に記憶させる。   The concavo-convex texture generation unit 104 obtains the distance between the virtual particle grown by the simulation execution unit 103 and the surface on one of the six surfaces constituting the closed space, and projects the virtual particle onto the surface. A surface is obtained, and height data is given to the surface based on the obtained projection surface, the virtual particle, and the distance between the surfaces to generate an uneven texture. Further, the uneven texture generation unit 104 stores the uneven texture in the uneven texture storage unit 203 as necessary.

レンダリング部105は、3次元モデル記憶部204に予め記憶された仮想3次元モデルを読み出し、読み出した仮想3次元モデルに対して、凹凸テクスチャ生成部104により生成された凹凸テクスチャ又は凹凸テクスチャ記憶部203に記憶された凹凸テクスチャを用いたレンダリングを実行する。   The rendering unit 105 reads a virtual three-dimensional model stored in advance in the three-dimensional model storage unit 204, and the uneven texture generated by the uneven texture generation unit 104 or the uneven texture storage unit 203 for the read virtual three-dimensional model. Rendering using the uneven texture stored in is performed.

表示制御部106は、レンダリング部105によりレンダリングされた仮想3次元モデルを表示部400に表示させる。また、表示制御部106は、ユーザに模様テクスチャを選択させるために、模様テクスチャ記憶部201から複数の模様テクスチャを読み出して表示部400に一覧表示させる。更に、表示制御部106は、ユーザに仮想粒子の形状を設定させるために、粒子データ記憶部202に記憶された粒子データを読み出し、仮想粒子を表示部400に表示させる。更に、表示制御部106は、凹凸テクスチャ生成部104により生成された凹凸テクスチャ又は凹凸テクスチャ記憶部203に記憶された凹凸テクスチャを表示部400に表示させる。   The display control unit 106 causes the display unit 400 to display the virtual three-dimensional model rendered by the rendering unit 105. In addition, the display control unit 106 reads a plurality of pattern textures from the pattern texture storage unit 201 and causes the display unit 400 to display a list on the display unit 400 in order to allow the user to select a pattern texture. Further, the display control unit 106 reads out the particle data stored in the particle data storage unit 202 and causes the display unit 400 to display the virtual particles in order to allow the user to set the shape of the virtual particles. Further, the display control unit 106 causes the display unit 400 to display the uneven texture generated by the uneven texture generation unit 104 or the uneven texture stored in the uneven texture storage unit 203.

記憶部200は、図1に示す外部記憶装置5等から構成され、模様テクスチャ記憶部201、粒子データ記憶部202、凹凸テクスチャ記憶部203、及び3次元モデル記憶部204の機能を備えている。これらの機能は、CPU3が凹凸テクスチャ生成プログラムを実行することで実現される。   The storage unit 200 includes the external storage device 5 illustrated in FIG. 1 and the like, and includes functions of a pattern texture storage unit 201, a particle data storage unit 202, an uneven texture storage unit 203, and a three-dimensional model storage unit 204. These functions are realized by the CPU 3 executing the uneven texture generation program.

模様テクスチャ記憶部201は、ポテンシャルフィールドが生成される際に基礎となる模様を表す画像データを記憶する。粒子データ記憶部202は、仮想粒子のデフォルトの形状を表す粒子データを記憶している。この粒子データは3次元の形状データである。また、粒子データ記憶部202は、仮想粒子の単位体積あたりの質量を示す質量データを記憶している。   The pattern texture storage unit 201 stores image data representing a base pattern when a potential field is generated. The particle data storage unit 202 stores particle data representing the default shape of virtual particles. This particle data is three-dimensional shape data. The particle data storage unit 202 stores mass data indicating the mass per unit volume of the virtual particles.

凹凸テクスチャ記憶部203は、凹凸テクスチャ生成部104により生成された1又は複数の凹凸テクスチャを記憶する。3次元モデル記憶部204は、3次元モデルを生成する公知のアプリケーションソフトウェアを用いてユーザにより予め作成された仮想3次元モデルを記憶する。   The uneven texture storage unit 203 stores one or more uneven textures generated by the uneven texture generation unit 104. The three-dimensional model storage unit 204 stores a virtual three-dimensional model created in advance by a user using known application software that generates a three-dimensional model.

入力部300は、図1に示す入力装置1から構成され、ユーザからなされる種々の操作指令を受け付ける。表示部400は、図1に示す表示装置6から構成され、表示制御部106の制御の下、種々の画像を表示する。   The input unit 300 includes the input device 1 shown in FIG. 1 and accepts various operation commands issued by the user. The display unit 400 includes the display device 6 shown in FIG. 1 and displays various images under the control of the display control unit 106.

なお、本実施の形態では、仮想粒子配置部102が仮想粒子配置手段の一例に相当する。また、ポテンシャルフィールド生成部101が仮想物体生成手段の一例に相当する。また、外力算出部111が粒子間力算出手段、斥力算出手段、及び仮想粒子死滅手段の一例に相当する。また、仮想粒子成長部112が仮想粒子成長手段の一例に相当する。また、位置算出部113が位置算出手段の一例に相当する。また、ポテンシャルフィールドが仮想物体の一例に相当する。   In the present embodiment, the virtual particle arrangement unit 102 corresponds to an example of a virtual particle arrangement unit. The potential field generation unit 101 corresponds to an example of a virtual object generation unit. The external force calculation unit 111 corresponds to an example of an interparticle force calculation unit, a repulsion force calculation unit, and a virtual particle killing unit. Further, the virtual particle growth unit 112 corresponds to an example of a virtual particle growth unit. The position calculation unit 113 corresponds to an example of a position calculation unit. The potential field corresponds to an example of a virtual object.

次に、本凹凸テクスチャ生成装置の動作について図3のフローチャートを用いて説明する。まず、ポテンシャルフィールド生成部101は、仮想3次元空間内に直方体状の閉空間を設定する(ステップS1)。図4は、ポテンシャルフィールド生成部101により仮想3次元空間内に生成される閉空間を示した図である。図4に示すように仮想3次元空間には、互いに直交するx,y,z軸が設定されている。−z方向には仮想的な重力が作用している。なお、仮想3次元空間をx,y,z軸の直交座標系で表すことに代えて、他の座標系(例えば極座標系)で表しても良い。   Next, the operation of the uneven texture generating apparatus will be described using the flowchart of FIG. First, the potential field generation unit 101 sets a rectangular parallelepiped closed space in the virtual three-dimensional space (step S1). FIG. 4 is a diagram illustrating a closed space generated in the virtual three-dimensional space by the potential field generation unit 101. As shown in FIG. 4, x, y, and z axes that are orthogonal to each other are set in the virtual three-dimensional space. Virtual gravity is acting in the -z direction. Note that the virtual three-dimensional space may be represented by another coordinate system (for example, a polar coordinate system) instead of the orthogonal coordinate system of the x, y, and z axes.

x,y,z軸の交点である原点Oは閉空間CSの左下の頂点に設定されている。また、閉空間CSを構成する各辺は、x,y,z軸のうちいずれかの辺と平行に設定されている。ここで、閉空間CSを構成する各辺の長さは予め定められているが、ポテンシャルフィールド生成部101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応じて、閉空間CSの長さを適宜変更してもよい。また、ポテンシャルフィールド生成部101は、直方体以外の形状、例えば、球体、立方体等を閉空間CSの形状として採用してもよい。   The origin O, which is the intersection of the x, y, and z axes, is set at the lower left vertex of the closed space CS. Further, each side constituting the closed space CS is set in parallel with any one of the x, y, and z axes. Here, although the length of each side constituting the closed space CS is determined in advance, the potential field generation unit 101 determines the length of the closed space CS according to the operation command received from the user by the input unit 300. You may change suitably. In addition, the potential field generation unit 101 may adopt a shape other than a rectangular parallelepiped, for example, a sphere, a cube, or the like as the shape of the closed space CS.

図3に示すステップS2において、ポテンシャルフィールド生成部101は、ユーザにより選択された模様テクスチャに従って、ポテンシャルフィールドを生成する。図5(a),(b)は模様テクスチャの一例を示した図である。図5(a),(b)に示すように、模様テクスチャは、細長い筋のパターンが表された矩形状の画像である。(a)に示す模様テクスチャは、縦方向に向けて蛇行する1本の筋と、この筋の2箇所から枝分かれした筋とから構成されている。(b)に示す模様テクスチャは、同心円状に広がるように配列された3本の筋から構成されている。なお、図5(a),(b)に示す模様テクスチャは、2値画像であり、筋を構成する画素が例えば「1」で表され、筋以外の背景を構成する画素が例えば「0」で表されている。   In step S2 shown in FIG. 3, the potential field generation unit 101 generates a potential field according to the pattern texture selected by the user. FIGS. 5A and 5B are diagrams showing examples of pattern textures. As shown in FIGS. 5A and 5B, the pattern texture is a rectangular image in which a long and narrow stripe pattern is represented. The pattern texture shown in (a) is composed of a single line meandering in the vertical direction and a line branched from two points of the line. The pattern texture shown in (b) is composed of three streaks arranged so as to spread concentrically. The pattern texture shown in FIGS. 5A and 5B is a binary image, and pixels constituting the stripe are represented by “1”, for example, and pixels constituting the background other than the stripe are “0”, for example. It is represented by

なお、図5(a)、(b)に示す模様テクスチャは一例にすぎず、他のパターンのものを採用してもよい。また、描画ソフトウェアを用いてユーザが作成した画像を模様テクスチャとして採用してもよい。   In addition, the pattern texture shown to Fig.5 (a), (b) is only an example, You may employ | adopt the thing of another pattern. Further, an image created by the user using drawing software may be adopted as the pattern texture.

ポテンシャルフィールド生成部101は、ユーザにより選択された模様テクスチャに対して、画像を平滑化させるフィルタ(例えば、ガウシアンフィルタ)を用いたフィルタ処理を施し、模様テクスチャを例えば、各画素が0〜255の256階調で表される多値画像に変換した後、各画素に対して階調数に比例する高さデータを与える。これにより、模様テクスチャは、3次元の画像データに変換される。   The potential field generation unit 101 performs a filter process using a filter (for example, a Gaussian filter) that smoothes an image on the pattern texture selected by the user, and the pattern texture is set to each pixel having 0 to 255, for example. After conversion into a multi-valued image represented by 256 gradations, height data proportional to the number of gradations is given to each pixel. Thereby, the pattern texture is converted into three-dimensional image data.

次いで、ポテンシャルフィールド生成部101は、3次元の画像データに変換した模様テクスチャを、図4に示す閉空間CSのXY平面上の面(以下、底面BSと呼ぶ)の内側に例えばテクスチャマッピングにより貼り付ける。これにより、図4に示すように底面BSには、筋状の隆起物とXY平面と平行な平面とから構成されるポテンシャルフィールドPFが形成される。   Next, the potential field generation unit 101 pastes the pattern texture converted into the three-dimensional image data on the inside of the surface on the XY plane (hereinafter referred to as the bottom surface BS) of the closed space CS shown in FIG. 4 by, for example, texture mapping. wear. As a result, as shown in FIG. 4, a potential field PF composed of streaky ridges and a plane parallel to the XY plane is formed on the bottom surface BS.

図3に示すステップS3において、仮想粒子配置部102は、粒子データ記憶部202に記憶された仮想粒子Pのデフォルトの形状を表す形状データを読み出し、ユーザからの操作指令に従って、閉空間CSに配置する仮想粒子Pの個数及び位置を定めると共に、仮想粒子Pの形状を変形させて閉空間CS内に仮想粒子Pを配置する。   In step S3 shown in FIG. 3, the virtual particle placement unit 102 reads shape data representing the default shape of the virtual particles P stored in the particle data storage unit 202, and places it in the closed space CS according to an operation command from the user. The number and position of the virtual particles P to be determined are determined, and the virtual particles P are arranged in the closed space CS by deforming the shape of the virtual particles P.

ここで、閉空間CS内に配置される仮想粒子Pの個数として、例えば人間等の動物の生誕直後の皮膚細胞の単位体積あたり個数と、閉空間CSの体積とに基づいて定められる値を採用することができる。但し、この値はユーザからの操作指令に応じて適宜変更される。   Here, as the number of virtual particles P arranged in the closed space CS, for example, a value determined based on the number per unit volume of skin cells immediately after the birth of an animal such as a human and the volume of the closed space CS is adopted. can do. However, this value is appropriately changed according to an operation command from the user.

仮想粒子Pのデフォルトの形状は、3本の主軸のうち短い方の2本の主軸が同じ長さを有する楕円体である。以下、楕円体の3本の主軸のうち、1本の長い主軸を長軸、長さが同じである残り2本の主軸を短軸と呼ぶことにする。この楕円体の長軸及び短軸の長さは、予め定められたデフォルト値が採用されている。但し、このデフォルト値は、ユーザからの操作指令に応じて適宜変更される。また、仮想粒子Pのデフォルトの形状として、球体を採用してもよい。また、楕円体の3本の主軸を異なる長さにしてもよい。更に、楕円体と球体とを混合して閉空間に配置してもよい。   The default shape of the virtual particle P is an ellipsoid in which the shorter two principal axes of the three principal axes have the same length. Hereinafter, of the three main axes of the ellipsoid, one long main axis is referred to as a long axis, and the remaining two main axes having the same length are referred to as short axes. Predetermined default values are adopted for the lengths of the major and minor axes of the ellipsoid. However, this default value is appropriately changed according to an operation command from the user. Further, a sphere may be adopted as the default shape of the virtual particle P. Further, the three main axes of the ellipsoid may have different lengths. Furthermore, an ellipsoid and a sphere may be mixed and arranged in the closed space.

仮想粒子配置部102は、長軸及び短軸のデフォルト値、又は、ユーザにより変更された長軸及び短軸の長さに対し、所定の確率密度関数(例えば、正規分布)や乱数等を用いて一定のバラツキを与えて、閉空間CSに配置する各仮想粒子Pの短軸及び長軸の長さを決定し、仮想粒子Pの形状を変化させる。なお、楕円体に代えて球体を採用した場合、ユーザは、球体の半径を設定することで仮想粒子Pの形状を変更することができる。   The virtual particle arrangement unit 102 uses a predetermined probability density function (for example, a normal distribution), a random number, or the like with respect to the default values of the major axis and the minor axis, or the lengths of the major axis and the minor axis changed by the user. By giving a certain variation, the length of the short axis and the long axis of each virtual particle P arranged in the closed space CS is determined, and the shape of the virtual particle P is changed. In addition, when it replaces with an ellipsoid and a sphere is employ | adopted, the user can change the shape of the virtual particle P by setting the radius of a sphere.

そして、仮想粒子配置部102は、閉空間CS内において、仮想粒子Pが重ならず、かつ、底面BSを皮膚表面と見なし、z方向を皮膚の深さ方向と見なしたときの皮膚細胞の分布に従い、仮想粒子Pを配置する。図4は、仮想粒子配置部102が閉空間CSに仮想粒子Pを配置した直後の閉空間CSを示している。図4に示すように、閉空間CS内において、大きさが適度にばらついた複数の仮想粒子Pが重ならないように配置されていることが分かる。ここで、仮想粒子配置部102は、仮想粒子Pの長軸の方向が平行となるように、仮想粒子Pを配置してもよいし、長軸の方向を適度にばらつかせて仮想粒子Pを配置してもよい。   Then, the virtual particle placement unit 102 does not overlap the virtual particles P in the closed space CS, the bottom surface BS is regarded as the skin surface, and the skin cell when the z direction is regarded as the skin depth direction. Virtual particles P are arranged according to the distribution. FIG. 4 shows the closed space CS immediately after the virtual particle placement unit 102 places the virtual particles P in the closed space CS. As shown in FIG. 4, it can be seen that a plurality of virtual particles P with moderately varying sizes are arranged in the closed space CS so as not to overlap. Here, the virtual particle arrangement unit 102 may arrange the virtual particles P so that the major axis directions of the virtual particles P are parallel to each other, or the virtual particles P may be appropriately dispersed by varying the major axis direction. May be arranged.

図3に示すステップS4において、カウンタ114は、カウント値をi=0に設定し、仮想粒子Pの成長時間を初期化する。ステップS5において、外力算出部111は、式(1)を用いて各仮想粒子Pに作用するファンデルワールス力を算出する。
f(w)=K/l(5/4・w−19/8・w+9/8) (1)
但し、
f(w):ファンデルワールス力
:仮想粒子間の引力と斥力を定めるためのバネ係数
w=l/l
l:仮想粒子Pの中心と仮想粒子Pの中心との距離
(P,P)=1/2(d(P)+d(P))
:i番目の仮想粒子
:j番目の仮想粒子
d(P):仮想粒子Pの長軸の長さ
In step S4 shown in FIG. 3, the counter 114 sets the count value to i = 0 and initializes the growth time of the virtual particles P. In step S <b> 5, the external force calculation unit 111 calculates van der Waals forces acting on each virtual particle P using equation (1).
f (w) = K 0 / l 0 (5/4 · w 3 −19 / 8 · w 2 +9/8) (1)
However,
f (w): van der Waals force K 0 : spring coefficient w = l / l 0 for determining attractive force and repulsive force between virtual particles
l: Distance l 0 (P i , P j ) = 1/2 (d (P i ) + d (P j )) between the center of virtual particle P i and the center of virtual particle P j
P i : i-th virtual particle P j : j-th virtual particle d (P): length of major axis of virtual particle P

図6は、式(1)のファンデルワールス力を示すグラフであり、縦軸はf(w)を示し、横軸はwを示している。図6に示すようにf(w)は、wが0から1までの範囲内では正の値をとる。これは、図7(b)に示すように仮想粒子P,Pが重なっている場合、仮想粒子P,Pには斥力が作用することを示している。FIG. 6 is a graph showing the van der Waals force of equation (1), where the vertical axis indicates f (w) and the horizontal axis indicates w. As shown in FIG. 6, f (w) takes a positive value when w is in the range from 0 to 1. This is because when the virtual particle P i, is P j are overlapped as shown in FIG. 7 (b), shows that the repulsive force acts on the virtual particle P i, P j.

また、f(w)は、wが1のとき0の値をとる。これは、図7(c)に示すように、仮想粒子P,Pが接しているときは、引力も斥力も作用せず、安定することを示している。Further, f (w) takes a value of 0 when w is 1. This shows that when the virtual particles P i and P j are in contact with each other, as shown in FIG.

また、f(w)は、wが1から約1.3の範囲内では負の値をとる。これは、図7(a)に示すように、仮想粒子P,Pが一定の距離範囲内に存在するときは、仮想粒子P,Pには引力が作用することを示している。更に、f(w)は、wが1.3よりも大きい場合、正の値をとる。これは、仮想粒子P,Pは一定の距離以上離れると、斥力が作用することを示している。Further, f (w) takes a negative value when w is in the range of 1 to about 1.3. As shown in FIG. 7A, when virtual particles P i and P j are present within a certain distance range, an attractive force acts on the virtual particles P i and P j . . Further, f (w) takes a positive value when w is larger than 1.3. This indicates that repulsive force acts when the virtual particles P i and P j are separated by a certain distance or more.

図3に示すステップS6において、外力算出部111は、各仮想粒子Pに作用するポテンシャルフィールドPFからの制約力FSを算出する。図8は、仮想粒子Pに作用する制約力FSを説明する図である。なお、図8に示す斜め斜線はポテンシャルフィールドPFの断面を示している。外力算出部111は、仮想粒子Pの中心O1と、ポテンシャルフィールドPFとを最短距離で結ぶ直線L1を求め、直線L1とポテンシャルフィールドPFとの交点O2を求める。次に、交点O2の法線ベクトルV1を求め、求めた法線ベクトルV1に所定の定数を乗じた力を、仮想粒子Pに作用する制約力FSとして求める。ここで、所定の定数として、例えば仮想粒子Pの質量を採用することができ、法線ベクトルV1の大きさとして重力加速度の大きさを採用することができる。In step S <b> 6 illustrated in FIG. 3, the external force calculation unit 111 calculates the constraint force FS from the potential field PF that acts on each virtual particle P. FIG. 8 is a diagram illustrating the constraint force FS acting on the virtual particle P. In addition, the diagonal slanting line shown in FIG. 8 shows the cross section of the potential field PF. External force calculation unit 111, a center O1 of the virtual particle P i, obtains a straight line L1 connecting the potential field PF in the shortest distance, determining the intersection O2 of the straight line L1 and the potential field PF. Next, determine the normal vector V1 intersection O2, the force multiplied by a predetermined constant to a normal vector V1 determined, determined as the constraint force FS i acting on virtual particle P i. Here, as a predetermined constant, for example, can be employed mass of virtual particles P i, may be employed magnitude of the gravitational acceleration as the magnitude of the normal vector V1.

仮想粒子Pの場合、中心とポテンシャルフィールドPFとを最短距離で結ぶ直線のポテンシャルフィールドPFとの交点は、XY平面上に存在しているため、仮想粒子Pはz方向に制約力FSを受けることになる。しかし、仮想粒子Pは−z方向に重力FGを受けているため、制約力FSと重力FGとは相殺され、他の仮想粒子Pからのファンデルワールス力fのみを受けることになる。仮想粒子Pは、仮想粒子Pの場合と同様、制約力FSと重力FGとが反対方向を向いているため相殺されて、他の仮想粒子Pからのファンデルワールス力fのみを受けることになる。In the case of the virtual particle P k , since the intersection of the straight potential field PF connecting the center and the potential field PF with the shortest distance exists on the XY plane, the virtual particle P k has the constraint force FS k in the z direction. Will receive. However, since the virtual particle P k receives the gravity FG k in the −z direction, the constraint force FS k and the gravity FG k are canceled, and only the van der Waals force f from other virtual particles P is received. Become. As in the case of the virtual particle P k , the virtual particle P j is canceled because the constraint force FS j and the gravity FG j are directed in opposite directions, and only the van der Waals force f from the other virtual particles P is canceled. Will receive.

従って、ポテンシャルフィールドPF上の隆起物の斜面近傍に位置する仮想粒子Pは、ポテンシャルフィールドPFからの制約力FSにより隆起物から遠ざかる。Therefore, the virtual particles P i located in the vicinity of the slope of the raised object on the potential field PF are moved away from the raised object by the constraint force FS i from the potential field PF.

図3に示すステップS7において、外力算出部111は、各仮想粒子Pの質量を算出し、算出した質量に−z方向に作用する重力加速度を乗じることにより、各仮想粒子Pに作用する重力FGを求める。ここで、外力算出部111は、仮想粒子Pの長軸と短軸の長さから仮想粒子Pの体積を求め、この体積に粒子データ記憶部202に記憶された質量データを乗じることで、仮想粒子Pの質量を求める。   In step S <b> 7 shown in FIG. 3, the external force calculation unit 111 calculates the mass of each virtual particle P, and multiplies the calculated mass by the gravitational acceleration that acts in the −z direction, whereby the gravity FG that acts on each virtual particle P. Ask for. Here, the external force calculation unit 111 calculates the volume of the virtual particle P from the lengths of the major axis and the minor axis of the virtual particle P, and multiplies this volume by the mass data stored in the particle data storage unit 202 to obtain a virtual The mass of the particle P is determined.

ステップS8において、外力算出部111は、仮想粒子Pが他の仮想粒子Pから受けるファンデルワールス力fと、ポテンシャルフィールドPFから受ける制約力FSと、重力FGとを合成して仮想粒子Pに作用する外力Foを求め、この外力Foの大きさが既定値を超えるか否かを判定する。そして、既定値を超える外力Foが作用する仮想粒子Pを閉空間CSから消去して、仮想粒子Pを死滅させる。この既定値は、実際の皮膚細胞を死滅させる圧力の大きさに基づいて予め定められた値が採用されている。   In step S <b> 8, the external force calculation unit 111 combines the van der Waals force f received by the virtual particle P from the other virtual particle P, the constraint force FS received from the potential field PF, and the gravity FG to act on the virtual particle P. The external force Fo is determined, and it is determined whether or not the magnitude of the external force Fo exceeds a predetermined value. Then, the virtual particles P to which the external force Fo exceeding the predetermined value acts are erased from the closed space CS, and the virtual particles P are killed. As this predetermined value, a value determined in advance based on the magnitude of pressure for killing actual skin cells is adopted.

ステップS9において、カウンタ114は、カウント値iを1インクリメントして、仮想粒子の成長時間を所定時間進める。   In step S9, the counter 114 increments the count value i by 1 and advances the virtual particle growth time by a predetermined time.

ステップS10において、位置算出部113は、カウント値iから仮想粒子Pの成長時間tを求め、式(2)に示す運動方程式を、ルンゲクッタ法を用いて解くことにより、成長時間tにおける仮想粒子Pの位置と速度とを求める。なお、位置算出部113は、ルンゲクッタ法に代えてオイラー法等を用いて仮想粒子Pの位置と速度とを算出してもよい。   In step S10, the position calculation unit 113 obtains the growth time t of the virtual particle P from the count value i, and solves the equation of motion shown in the equation (2) using the Runge-Kutta method, whereby the virtual particle P at the growth time t is obtained. Find the position and speed of. Note that the position calculation unit 113 may calculate the position and velocity of the virtual particle P using the Euler method or the like instead of the Runge-Kutta method.

Figure 2007074728
但し
:仮想粒子Pの質量
:仮想粒子Pの位置
c:閉空間CSの粘性係数
t:成長時間
:仮想粒子Pに作用するファンデルワールス力
FS:仮想粒子Pに作用する制約力
FG:重力
Figure 2007074728
However m i: mass x i of the virtual particles P i: position of the virtual particles P i c: viscosity coefficient of the closed space CS t: growth time f i: virtual particle P i Van der Waals forces acting on FS i: virtual particle constraints force acting on the P i FG i: gravity

ここで、x、f、FS、FGはそれぞれ、x,y,z成分からなる3次元のベクトルである。粘性係数cは、実際の皮膚細胞の細胞質の粘性係数等を基に予め定められた値が採用されている。Here, x i , f i , FS i , and FG i are each a three-dimensional vector composed of x, y, and z components. As the viscosity coefficient c, a value determined in advance based on the viscosity coefficient of the cytoplasm of actual skin cells is employed.

ステップS11において、仮想粒子成長部112は、実際の皮膚細胞の大きさの増加量を示す式(3)に示す関数を用いて、閉空間CS内の仮想粒子Pの長軸及び短軸の長さを増加させ、仮想粒子Pを大きくする。   In step S11, the virtual particle growth unit 112 uses the function shown in Expression (3) indicating the actual increase in the size of the skin cell to determine the lengths of the major axis and the minor axis of the virtual particle P in the closed space CS. The virtual particle P is enlarged by increasing the height.

Figure 2007074728
但し、
CS(current_size):成長時間tにおける仮想粒子Pの短軸及び長軸の長さ
IS(initial_size):仮想粒子配置部102により閉空間CSに配置されたときの仮想粒子Pの短軸及び長軸の長さ
r:成長率
t:成長時間
Figure 2007074728
However,
CS (current_size): Length of short axis and long axis of virtual particle P at growth time t IS (initial_size): short axis and long axis of virtual particle P when arranged in closed space CS by virtual particle arrangement unit 102 Length r: growth rate t: growth time

ここで、成長率rは実際の皮膚細胞の大きさの増加率に基づいて予め定められた値が採用されている。ステップS12において、仮想粒子成長部112は、シグモイド曲線で表され、実際の皮膚細胞の増加数の経時的変化を表す式(4)に示す関数を用いて、閉空間CSに新たに追加する仮想粒子Pの数(仮想粒子Pの増加数)を求め、追加する仮想粒子Pを配置する位置を求め、閉空間CSに仮想粒子Pを新たに誕生させる。   Here, the growth rate r is a value determined in advance based on the actual increase rate of the skin cell size. In step S12, the virtual particle growth unit 112 is represented by a sigmoid curve, and the virtual particle newly added to the closed space CS is added using the function shown in Expression (4) representing the change over time of the actual increase in skin cells. The number of particles P (the number of increased virtual particles P) is obtained, the position where the added virtual particles P are arranged is obtained, and new virtual particles P are born in the closed space CS.

Figure 2007074728
但し、
NOB(number_of_birth):新たに追加する仮想粒子の数
a,k:定数
t:成長時間
t0:式(4)に示す関数の変曲点
Figure 2007074728
However,
NOB (number_of_birth): number of newly added virtual particles a, k: constant t: growth time t0: inflection point of function shown in equation (4)

図9は、式(4)に示す関数のグラフであり、縦軸は新たに追加する仮想粒子の数を示し、横軸は成長時間を示している。図9に示すように、新たに追加する仮想粒子の数は、成長時間tの増加に伴って、緩やかに減少していることが分かる。また、成長時間tがt0の時刻において変曲点が存在していることが分かる。また、このt0は、仮想粒子Pの増加数がほぼ0になるまでの成長時間に対して約半分の時間であることが分かる。   FIG. 9 is a graph of the function shown in Expression (4), where the vertical axis indicates the number of newly added virtual particles, and the horizontal axis indicates the growth time. As shown in FIG. 9, it can be seen that the number of newly added virtual particles gradually decreases as the growth time t increases. It can also be seen that an inflection point exists at the time when the growth time t is t0. It can also be seen that t0 is about half of the growth time until the number of increase of the virtual particles P becomes almost zero.

図3に示すステップS13において、カウンタ114は、カウント値iがシミュレーションの終了時間に対応するカウント値であるN(Nは正の整数)になったか否かを判定し、カウント値iがNになったと判定した場合(S13でYES)、処理をステップS14に進める。一方、カウンタ114は、カウント値iがNになっていないと判定した場合(S13でNO)、処理をステップS5に戻す。ここで、Nの値は、ユーザからの操作指令に応じて適宜変更される。   In step S13 shown in FIG. 3, the counter 114 determines whether or not the count value i has reached N (N is a positive integer) corresponding to the simulation end time, and the count value i is set to N. If it is determined that it has become (YES in S13), the process proceeds to step S14. On the other hand, when the counter 114 determines that the count value i is not N (NO in S13), the process returns to step S5. Here, the value of N is appropriately changed according to an operation command from the user.

以上、カウント値iがNになるまで、ステップS5〜S13までの処理が繰り返し実行され、閉空間CS内で仮想粒子Pを成長させるシミュレーションが実行される。図10は、シミュレーション終了時の閉空間CSを示した図である。図10に示すように、閉空間CSに存在する仮想粒子Pの大きさ及び数が、シミュレーション開始時の閉空間CSを示す図4に比べて増加しており、仮想粒子Pが皮膚細胞の成長パターンにしたがって成長していることが分かる。   As described above, until the count value i becomes N, the processes from Steps S5 to S13 are repeatedly executed, and the simulation for growing the virtual particles P in the closed space CS is executed. FIG. 10 is a diagram illustrating the closed space CS at the end of the simulation. As shown in FIG. 10, the size and number of virtual particles P existing in the closed space CS are increased compared to FIG. 4 showing the closed space CS at the start of simulation, and the virtual particles P grow in the skin cells. You can see that it is growing according to the pattern.

また、ポテンシャルフィールドPFの隆起物の斜面近傍に位置する仮想粒子PはポテンシャルフィールドPFからの制約力FSにより、隆起物から離れるように配置されていることが分かる。   Moreover, it turns out that the virtual particle P located in the vicinity of the slope of the raised object of potential field PF is arrange | positioned away from the raised object by the constraint force FS from potential field PF.

図3に示すステップS14において、凹凸テクスチャ生成部104は、底面BSに仮想粒子Pを投影して凹凸テクスチャを生成する。図11は、凹凸テクスチャ生成部104が凹凸テクスチャを生成する処理を説明する図である。まず、凹凸テクスチャ生成部104は、(a)に示すように仮想粒子Pの中心O1と底面BSとの距離Hを求める。次に、(b)に示すように底面BSに仮想粒子Pを投影し、底面BS上に形成される仮想粒子Pの投影面S1を求める。そして、(c)に示すように投影面S1と距離Hとをガウシアン曲面で繋ぎ、投影面S1に高さデータを付与して、凹凸テクスチャを生成する。ここで、ガウシアン曲面に代えて、楕円体を用いてもよい。   In step S14 shown in FIG. 3, the uneven texture generating unit 104 generates an uneven texture by projecting virtual particles P onto the bottom surface BS. FIG. 11 is a diagram illustrating a process in which the uneven texture generation unit 104 generates an uneven texture. First, the uneven texture generating unit 104 obtains a distance H between the center O1 of the virtual particle P and the bottom surface BS as shown in (a). Next, as shown in (b), the virtual particle P is projected onto the bottom surface BS, and the projection surface S1 of the virtual particle P formed on the bottom surface BS is obtained. Then, as shown in (c), the projection surface S1 and the distance H are connected by a Gaussian curved surface, height data is given to the projection surface S1, and an uneven texture is generated. Here, an ellipsoid may be used instead of the Gaussian curved surface.

図12は、本凹凸テクスチャ生成装置によって生成された凹凸テクスチャの一例を示す図であり、(a)、(c)、(d)は閉空間CS内にポテンシャルフィールドPFを生成することなく、生成された凹凸テクスチャを示し、(b)は閉空間CS内にポテンシャルフィールドPFを生成した場合に生成された凹凸テクスチャを示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the uneven texture generated by the uneven texture generating apparatus. (A), (c), and (d) are generated without generating the potential field PF in the closed space CS. (B) shows the uneven texture generated when the potential field PF is generated in the closed space CS.

(a)に示す凹凸テクスチャは、(c)に示す凹凸テクスチャに比べて、シボの直径のサイズのバラツキが大きいことが分かる。これは、仮想粒子配置部102が、仮想粒子Pの形状のバラツキを大きくして、仮想粒子Pを閉空間CSに配置したことに起因している。また、(d)に示す凹凸テクスチャは、(a)〜(c)に示す凹凸テクスチャに対して、シボの数が多いことが分かる。これは、仮想粒子配置部102が、仮想粒子Pの数を多くして閉空間CSに配置したこと、或いはシミュレーション時間を長くしたことに起因している。   It can be seen that the uneven texture shown in (a) has a larger variation in the size of the wrinkle diameter than the uneven texture shown in (c). This is due to the fact that the virtual particle arrangement unit 102 increases the variation in the shape of the virtual particles P and arranges the virtual particles P in the closed space CS. Moreover, it can be seen that the uneven texture shown in (d) has a larger number of wrinkles than the uneven texture shown in (a) to (c). This is because the virtual particle placement unit 102 increases the number of virtual particles P and places them in the closed space CS, or lengthens the simulation time.

また、(b)に示す凹凸テクスチャは、左側に示す模様テクスチャを基に生成されたポテンシャルフィールドPFを閉空間CSに形成して、仮想粒子Pが成長されているため、(b)の右側に示すように、模様テクスチャが示す筋の部分を避けるようにして、シボが形成されていることが分かる。   Moreover, since the uneven texture shown in (b) forms the potential field PF generated based on the pattern texture shown on the left side in the closed space CS, and the virtual particles P are grown, on the right side of (b) As shown, it is understood that the texture is formed so as to avoid the streak portion indicated by the pattern texture.

図13は、本凹凸テクスチャ生成装置を用いて生成された凹凸テクスチャを自動車のダッシュボードにバンプマッピングして、自動車のインテリアの仮想3次元モデルをレンダリングしたときのレンダリング結果を示した図である。図13に示すように、本テクスチャ生成装置により生成された3次元モデルを用いてレンダリングすることで、ダッシュボード表面の質感がリアルに再現されていることが分かる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a rendering result when the uneven texture generated by using the uneven texture generating apparatus is bump-mapped on the dashboard of the automobile and a virtual three-dimensional model of the interior of the automobile is rendered. As shown in FIG. 13, it is understood that the texture on the dashboard surface is realistically reproduced by rendering using the three-dimensional model generated by the texture generation apparatus.

以上説明したように、本凹凸テクスチャ生成装置によれば、閉空間CS内に配置された仮想粒子Pが動物の皮膚の成長パターンに従って、その数及びサイズが増加される。各仮想粒子Pには、ファンデルワールス力f、重力FG、及び制約力FSが作用しており、各仮想粒子Pが一定時間成長する毎に、これらの力が算出される。   As described above, according to the uneven texture generating device, the number and size of the virtual particles P arranged in the closed space CS are increased according to the growth pattern of the animal skin. Van der Waals force f, gravity FG, and constraint force FS act on each virtual particle P, and each time each virtual particle P grows for a certain period of time, these forces are calculated.

また、各仮想粒子Pに対してファンデルワールス力f、重力FG、及び制約力FSを与えたときの各仮想粒子Pの運動方程式を、ルンゲクッタ法を用いて仮想粒子Pが一定時間成長する毎に解くことにより各仮想粒子Pの位置及び速度が算出される。そして、所定時間成長された仮想粒子Pを底面BSに投影して凹凸テクスチャが生成される。   In addition, the motion equation of each virtual particle P when the van der Waals force f, gravity FG, and constraint force FS are given to each virtual particle P is calculated each time the virtual particle P grows for a certain time using the Runge-Kutta method. By solving the above, the position and velocity of each virtual particle P are calculated. And the uneven | corrugated texture is produced | generated by projecting the virtual particle P grown for the predetermined time on the bottom face BS.

ここで、底面BSには仮想粒子Pが投影されるが、この仮想粒子Pは生物の皮膚の成長パターンに従って成長されているため、底面BSの表面に形成されるシボは、生物の皮膚の特徴が取り入れられたものになる。その結果、生物の皮膚の特徴をリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。   Here, the virtual particles P are projected onto the bottom surface BS. Since the virtual particles P are grown according to the growth pattern of the living body skin, the texture formed on the surface of the bottom surface BS is a feature of the living body skin. Will be incorporated. As a result, it is possible to generate an uneven texture that realistically represents the characteristics of the skin of a living thing.

(本発明の纏め)
(1)本発明による凹凸テクスチャ生成プログラムは、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成プログラムであって、仮想3次元空間内に閉空間を設定し、設定した閉空間内に所定の質量及び所定の大きさを有する複数の仮想粒子を配置する仮想粒子配置手段と、生物の皮膚細胞の成長パターンをシミュレートして、前記仮想粒子配置手段により配置された仮想粒子の数及び各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を前記閉空間内で成長させる仮想粒子成長手段と、各仮想粒子の距離に基づいて定められる各仮想粒子の相互間で作用する粒子間力を算出する粒子間力算出手段と、前記粒子間力を各仮想粒子に作用させたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置を算出する位置算出手段と、閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ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ものである。
(Summary of the present invention)
(1) The uneven texture generation program according to the present invention is an uneven texture generation program for generating an uneven texture, which sets a closed space in a virtual three-dimensional space, and has a predetermined mass and a predetermined size in the set closed space. Virtual particle placement means for arranging a plurality of virtual particles having a thickness, and a growth pattern of biological skin cells, and the number of virtual particles arranged by the virtual particle placement means and the size of each virtual particle Virtual particle growth means for increasing and growing each virtual particle in the closed space; and interparticle force calculation means for calculating the interparticle force acting between the virtual particles determined based on the distance between the virtual particles. And position calculating means for calculating the position of each virtual particle by solving a motion equation of each virtual particle when the interparticle force is applied to each virtual particle, and a virtual in a closed space Based on the position and size of the child, it is characterized in causing a computer to function as uneven texture generating means for generating an uneven texture.

また、本発明による凹凸テクスチャ生成装置は、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成装置であって、仮想3次元空間内に閉空間を設定し、設定した閉空間内に所定の質量及び所定の大きさを有する複数の仮想粒子を配置する仮想粒子配置手段と、生物の皮膚細胞の成長パターンをシミュレートして、前記仮想粒子配置手段により配置された仮想粒子の数及び各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を前記閉空間内で成長させる仮想粒子成長手段と、各仮想粒子の距離に基づいて定められる各仮想粒子の相互間で作用する粒子間力を算出する粒子間力算出手段と、前記粒子間力を各仮想粒子に作用させたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置を算出する位置算出手段と、閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成手段とを備えることを特徴とするものである。   The uneven texture generating device according to the present invention is an uneven texture generating device that generates an uneven texture, wherein a closed space is set in a virtual three-dimensional space, and a predetermined mass and a predetermined size are set in the set closed space. Virtual particle placement means for placing a plurality of virtual particles having the same, and the growth pattern of biological skin cells are simulated to increase the number of virtual particles placed by the virtual particle placement means and the size of each virtual particle Virtual particle growth means for growing each virtual particle in the closed space; and interparticle force calculation means for calculating an interparticle force acting between the virtual particles determined based on a distance between the virtual particles; Position calculation means for calculating the position of each virtual particle by solving the equation of motion of each virtual particle when the interparticle force is applied to each virtual particle, and the position and position of the virtual particle in the closed space Based on size and is characterized in that it comprises a concave-convex texture generating means for generating an uneven texture.

これらの構成によれば、生物の皮膚細胞の成長パターンに従って、閉空間内の仮想粒子の数及び大きさが増加される。仮想3次元空間内に存在する各仮想粒子には、仮想粒子同士の距離に基づいて定められる粒子間力が作用しており、この各仮想粒子に作用する粒子間力が算出される。   According to these configurations, the number and size of the virtual particles in the closed space are increased according to the growth pattern of the skin cells of the organism. An interparticle force determined based on the distance between the virtual particles is acting on each virtual particle existing in the virtual three-dimensional space, and the interparticle force acting on each virtual particle is calculated.

また、各仮想粒子に対して粒子間力を外力として与えたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置が算出される。そして、閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に凹凸テクスチャが生成される。   Further, the position of each virtual particle is calculated by solving the equation of motion of each virtual particle when an interparticle force is applied to each virtual particle as an external force. And the uneven | corrugated texture is produced | generated based on the position and magnitude | size of the virtual particle in closed space.

すなわち、閉空間を皮膚組織と仮定したときに当該皮膚組織に含まれる皮膚細胞の成長パターンに従って仮想粒子の大きさ及び数が定められ、この仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャが生成されているため、動物の皮膚の特徴をよりリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。   That is, when the closed space is assumed to be skin tissue, the size and number of virtual particles are determined according to the growth pattern of the skin cells contained in the skin tissue, and the uneven texture is determined based on the position and size of the virtual particles. Since it is generated, it is possible to generate an uneven texture that more realistically represents animal skin characteristics.

(2)また、上記構成において、各仮想粒子に斥力を作用させる仮想物体を、ユーザからの操作指令を基に、前記閉空間内に生成する仮想物体生成手段と、前記仮想粒子が一定時間成長する毎に、各仮想粒子に作用する前記仮想物体からの斥力を算出する斥力算出手段として更にコンピュータを機能させ、前記位置算出手段は、前記斥力算出手段により算出された斥力と前記粒子間力とを各仮想粒子に作用させて前記運動方程式を解くことが好ましい。   (2) Further, in the above configuration, a virtual object generating means for generating a virtual object that causes a repulsive force on each virtual particle in the closed space based on an operation command from a user, and the virtual particle grows for a certain period of time. Each time, the computer is further functioned as a repulsive force calculating means for calculating a repulsive force from the virtual object acting on each virtual particle, and the position calculating means includes the repulsive force calculated by the repulsive force calculating means and the interparticle force. Is preferably applied to each virtual particle to solve the equation of motion.

この構成によれば、仮想粒子は仮想物体からの斥力によって、仮想物体から遠ざかるように移動されるため、仮想粒子を適度に分散させることができる。   According to this configuration, the virtual particles are moved away from the virtual object by the repulsive force from the virtual object, so that the virtual particles can be appropriately dispersed.

(3)また、上記構成おいて、所定の模様を表す1又は複数種類のテクスチャを記憶するテクスチャ記憶手段として更にコンピュータを機能させ、前記仮想物体生成手段は、前記テクスチャ記憶手段に記憶されたテクスチャの中からいずれか1つのテクスチャをユーザからの操作指令に従って選択し、選択したテクスチャの模様を基に前記仮想物体を生成することが好ましい。   (3) In the above configuration, the computer further functions as a texture storage unit that stores one or more types of textures representing a predetermined pattern, and the virtual object generation unit stores the texture stored in the texture storage unit. It is preferable to select any one of the textures according to an operation command from the user and generate the virtual object based on the selected texture pattern.

この構成によれば、ユーザはテクスチャを選択すると、テクスチャが表す模様を基に、仮想物体が生成され、この仮想物体からの斥力により各仮想粒子が移動されるため、ユーザにより選択されたテクスチャの模様を表すような凹凸テクスチャを生成することができる。   According to this configuration, when the user selects a texture, a virtual object is generated based on the pattern represented by the texture, and each virtual particle is moved by the repulsive force from the virtual object. An uneven texture that represents a pattern can be generated.

(4)また、上記構成において、前記閉空間は6面体であり、前記凹凸テクスチャ生成手段は、前記6面体のある1つ面と各仮想粒子との距離を求めると共に、各仮想粒子の前記面への投影面を求め、求めた距離と投影面とを基に、前記面に高さデータを与え、凹凸テクスチャを生成することが好ましい。   (4) Moreover, in the said structure, while the said closed space is a hexahedron, the said uneven | corrugated texture production | generation means calculates | requires the distance of one surface with the said hexahedron, and each virtual particle, and the said surface of each virtual particle It is preferable that a projection surface is obtained, and height data is given to the surface based on the obtained distance and projection surface to generate an uneven texture.

この構成によれば、6面体の1面に仮想粒子が投影されて凹凸テクスチャが生成されるため、この面を生物の皮膚表面とみなした場合に、皮膚表面に現れる凹凸を表すような凹凸テクスチャを生成することができる。   According to this configuration, since the virtual particles are projected onto one surface of the hexahedron to generate the uneven texture, the uneven texture representing the unevenness appearing on the skin surface when this surface is regarded as the skin surface of a living organism. Can be generated.

(5)また、上記構成において、前記粒子間力算出手段により算出された粒子間力と前記斥力算出手段により算出された斥力との合力が、既定値よりも大きな仮想粒子を前記閉空間から除去することで仮想粒子を死滅させる仮想粒子死滅手段を更に備えることが好ましい。   (5) Further, in the above configuration, virtual particles in which the resultant force between the interparticle force calculated by the interparticle force calculating unit and the repulsive force calculated by the repulsive force calculating unit is larger than a predetermined value are removed from the closed space. It is preferable to further include virtual particle killing means for killing the virtual particles.

この構成によれば、一定の力を受けると死滅する生物の皮膚の特徴を考慮に入れて閉空間内に存在する仮想粒子を成長させることができ、皮膚の特徴をよりリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。   According to this configuration, it is possible to grow virtual particles that exist in a closed space taking into consideration the characteristics of the skin of an organism that will die when subjected to a certain force, and to create an uneven texture that more realistically represents the characteristics of the skin. Can be generated.

(6)また、上記構成において、前記仮想粒子成長手段は、シグモイド曲線に基づいて表される前記皮膚細胞の数の経時的変化を示す所定の関数を用いて仮想粒子の数を増加させることが好ましい。   (6) Further, in the above configuration, the virtual particle growth means may increase the number of virtual particles using a predetermined function indicating a change with time of the number of skin cells expressed based on a sigmoid curve. preferable.

この構成によれば、シグモイド曲線に基づいて表される皮膚細胞数の経時的変化を示す所定の関数を用いて仮想粒子の数が増加されるため、仮想粒子の数を実際の皮膚細胞の成長パターンに従って増加させることができる。その結果、皮膚の特徴をよりリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。   According to this configuration, since the number of virtual particles is increased by using a predetermined function indicating a change with time of the number of skin cells expressed based on the sigmoid curve, the number of virtual particles is increased to the actual growth of skin cells. Can be increased according to the pattern. As a result, it is possible to generate an uneven texture that more realistically represents skin characteristics.

(7)また、上記構成において、前記仮想粒子成長手段は、指数関数に基づいて表される前記皮膚細胞の大きさの経時的変化を示す所定の関数を用いて仮想粒子の大きさを増加させることが好ましい。   (7) Further, in the above configuration, the virtual particle growth means increases the size of the virtual particle using a predetermined function indicating a change with time of the size of the skin cell expressed based on an exponential function. It is preferable.

この構成によれば、指数関数に基づいて表される皮膚細胞の大きさの経時的変化を示す所定の関数を用いて仮想粒子の大きさが増加されるため、仮想粒子の大きさを実際の皮膚細胞の成長パターンに従って増加させることができる。その結果、皮膚の特徴をよりリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。   According to this configuration, the size of the virtual particle is increased by using a predetermined function that indicates a change with time in the size of the skin cell expressed based on the exponential function. It can be increased according to the growth pattern of skin cells. As a result, it is possible to generate an uneven texture that more realistically represents skin characteristics.

(8)また、上記構成において、前記粒子間力算出手段は、ファンデルワールス力を示す所定の関数を用いて粒子間力を算出することが好ましい。   (8) In the above configuration, the interparticle force calculation means preferably calculates the interparticle force using a predetermined function indicating Van der Waals force.

この構成によれば、仮想粒子にファンデルワールス力が作用されるため、皮膚細胞の成長パターンをよりリアルに表す凹凸テクスチャを生成することができる。
According to this configuration, since van der Waals force is applied to the virtual particles, it is possible to generate an uneven texture that more realistically represents the growth pattern of skin cells.

Claims (9)

凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成プログラムであって、
仮想3次元空間内に閉空間を設定し、設定した閉空間内に所定の質量及び所定の大きさを有する複数の仮想粒子を配置する仮想粒子配置手段と、
生物の皮膚細胞の成長パターンをシミュレートして、前記仮想粒子配置手段により配置された仮想粒子の数及び各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を前記閉空間内で成長させる仮想粒子成長手段と、
各仮想粒子の距離に基づいて定められる各仮想粒子の相互間で作用する粒子間力を算出する粒子間力算出手段と、
前記粒子間力を各仮想粒子に作用させたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置を算出する位置算出手段と、
閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ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凹凸テクスチャ生成プログラム。
An uneven texture generating program for generating an uneven texture,
Virtual particle placement means for setting a closed space in the virtual three-dimensional space and placing a plurality of virtual particles having a predetermined mass and a predetermined size in the set closed space;
Virtual particles for simulating a growth pattern of biological skin cells, increasing the number of virtual particles arranged by the virtual particle arrangement means and the size of each virtual particle, and growing each virtual particle in the closed space Growth means,
An interparticle force calculating means for calculating an interparticle force acting between the virtual particles determined based on the distance between the virtual particles;
Position calculating means for calculating the position of each virtual particle by solving the equation of motion of each virtual particle when the interparticle force is applied to each virtual particle;
An uneven texture generation program that causes a computer to function as uneven texture generation means for generating an uneven texture based on the position and size of virtual particles in a closed space.
各仮想粒子に斥力を作用させる仮想物体を、ユーザからの操作指令を基に、前記閉空間内に生成する仮想物体生成手段と、
前記仮想粒子が一定時間成長する毎に、各仮想粒子に作用する前記仮想物体からの斥力を算出する斥力算出手段として更にコンピュータを機能させ、
前記位置算出手段は、前記斥力算出手段により算出された斥力と前記粒子間力とを各仮想粒子に作用させて前記運動方程式を解くことを特徴とする請求項1記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。
Virtual object generating means for generating a virtual object in which repulsive force is applied to each virtual particle in the closed space based on an operation command from a user;
Each time the virtual particles grow for a certain period of time, the computer further functions as a repulsive force calculating means for calculating repulsive force from the virtual object acting on each virtual particle,
2. The uneven texture generating program according to claim 1, wherein the position calculating means solves the equation of motion by applying the repulsive force calculated by the repulsive force calculating means and the interparticle force to each virtual particle.
所定の模様を表す1又は複数種類のテクスチャを記憶するテクスチャ記憶手段として更にコンピュータを機能させ、
前記仮想物体生成手段は、前記テクスチャ記憶手段に記憶されたテクスチャの中からいずれか1つのテクスチャをユーザからの操作指令に従って選択し、選択したテクスチャの模様を基に前記仮想物体を生成することを特徴とする請求項2記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。
Further causing the computer to function as texture storage means for storing one or more types of textures representing a predetermined pattern;
The virtual object generation means selects any one of the textures stored in the texture storage means according to an operation command from a user, and generates the virtual object based on the selected texture pattern. The program for generating uneven texture according to claim 2, wherein:
前記閉空間は6面体であり、
前記凹凸テクスチャ生成手段は、前記6面体のある1つ面と各仮想粒子との距離を求めると共に、各仮想粒子の前記面への投影面を求め、求めた距離と投影面とを基に、前記面に高さデータを与え、凹凸テクスチャを生成することを特徴とする請求項3記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。
The closed space is a hexahedron,
The concavo-convex texture generation means obtains a distance between one surface of the hexahedron and each virtual particle, obtains a projection surface of each virtual particle on the surface, and based on the obtained distance and the projection surface, 4. The uneven texture generating program according to claim 3, wherein height data is given to the surface to generate an uneven texture.
前記粒子間力算出手段により算出された粒子間力と前記斥力算出手段により算出された斥力との合力が、既定値よりも大きな仮想粒子を前記閉空間から除去することで仮想粒子を死滅させる仮想粒子死滅手段としてコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。   A virtual particle that kills a virtual particle by removing from the closed space a virtual particle whose resultant force between the interparticle force calculated by the interparticle force calculating unit and the repulsive force calculated by the repulsive force calculating unit is larger than a predetermined value. The uneven texture generating program according to claim 2, further causing a computer to function as the particle killing means. 前記仮想粒子成長手段は、シグモイド曲線に基づいて表される皮膚細胞の数の経時的変化を示す所定の関数を用いて、閉空間内の仮想粒子の数を増加させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。   The virtual particle growing means increases the number of virtual particles in a closed space using a predetermined function indicating a change with time of the number of skin cells expressed based on a sigmoid curve. The uneven | corrugated texture production | generation program in any one of 1-5. 前記仮想粒子成長手段は、指数関数に基づいて表される皮膚細胞の大きさの経時的変化を示す所定の関数を用いて仮想粒子の大きさを増加させることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。   The virtual particle growth means increases the size of the virtual particle using a predetermined function indicating a change with time of the size of the skin cell expressed based on an exponential function. The uneven | corrugated texture production | generation program in any one of. 前記粒子間力算出手段は、ファンデルワールス力を示す所定の関数を用いて粒子間力を算出することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の凹凸テクスチャ生成プログラム。   The uneven particle texture generation program according to any one of claims 1 to 7, wherein the interparticle force calculation means calculates the interparticle force using a predetermined function indicating Van der Waals force. 凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成装置であって、
仮想3次元空間内に閉空間を設定し、設定した閉空間内に所定の質量及び所定の大きさを有する複数の仮想粒子を配置する仮想粒子配置手段と、
生物の皮膚細胞の成長パターンをシミュレートして、前記仮想粒子配置手段により配置された仮想粒子の数及び各仮想粒子の大きさを増加させ、各仮想粒子を前記閉空間内で成長させる仮想粒子成長手段と、
各仮想粒子の距離に基づいて定められる各仮想粒子の相互間で作用する粒子間力を算出する粒子間力算出手段と、
前記粒子間力を各仮想粒子に作用させたときの各仮想粒子の運動方程式を解くことにより各仮想粒子の位置を算出する位置算出手段と、
閉空間内の仮想粒子の位置及び大きさを基に、凹凸テクスチャを生成する凹凸テクスチャ生成手段とを備えることを特徴とする凹凸テクスチャ生成装置。
An uneven texture generating apparatus for generating an uneven texture,
Virtual particle placement means for setting a closed space in the virtual three-dimensional space and placing a plurality of virtual particles having a predetermined mass and a predetermined size in the set closed space;
Virtual particles for simulating a growth pattern of biological skin cells, increasing the number of virtual particles arranged by the virtual particle arrangement means and the size of each virtual particle, and growing each virtual particle in the closed space Growth means,
An interparticle force calculating means for calculating an interparticle force acting between the virtual particles determined based on the distance between the virtual particles;
Position calculating means for calculating the position of each virtual particle by solving the equation of motion of each virtual particle when the interparticle force is applied to each virtual particle;
The uneven | corrugated texture production | generation apparatus provided with the uneven | corrugated texture production | generation means which produces | generates an uneven | corrugated texture based on the position and magnitude | size of the virtual particle in closed space.
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