WO2008016027A1 - Device and its method for dressing simulation and program - Google Patents

Device and its method for dressing simulation and program Download PDF

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WO2008016027A1
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polygon
clothing
fine
coarse
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PCT/JP2007/064937
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Takahiko Tamura
Atsushi Nakamura
Toshinori Nakamura
Original Assignee
Shima Seiki Manufacturing, Ltd.
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Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/16—Cloth

Definitions

  • the present invention relates to a garment wearing simulation using a fabric, and more particularly to speeding up the simulation.
  • Patent Document 1 discloses that a simulation is performed with a rough model with a small number of polygons, and the next model is changed to a detailed model with a large number of polygons! /.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-11027
  • the force acting on each polygon is calculated, the polygon is deformed only once, and further simulation is performed! / Wow! /
  • the simulation results in the rough! / Model are basically maintained, and the simulation is completed within the range in which the original model in the rough model is maintained.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-11027
  • An object of the present invention is to make it possible to simulate the wearing state of clothing in a short time to an accuracy corresponding to a model using fine polygons.
  • An additional problem with the present invention is the appropriate timing from coarse polygons to fine polygons. It is to switch in.
  • the present invention divides clothing into a plurality of polygons, and deforms and moves the polygon based on the force acting on the polygons from the human body model, the force between polygons, and gravity, so that the clothing is attached to the human body.
  • an apparatus for simulating a state In an apparatus for simulating a state,
  • the present invention also divides clothing into a plurality of polygons, and the force acting on the polygons from the human body model.
  • Coarse! / Polygonal simulation results as initial values, fine! /, Subdivide clothing with polygons, and at least deform and move the polygons until a dressing state corresponding to the division into fine polygons is obtained It is characterized by simulating the wearing state so that the above is repeated.
  • the present invention further divides the clothing into a plurality of polygons, and deforms and moves the polygons based on the force acting on the polygons from the human body model, the force between the polygons, and the gravity, thereby moving the clothing on the human body.
  • the command to divide the clothing with coarse polygons and simulate the wearing state and the simulation result with coarse! /, Polygon are the initial values, and fine! /, With polygon Instructions for simulating the wearing state are provided so that the clothing can be subdivided and at least the wearing state corresponding to the division into fine polygons is obtained, so that deformation and movement of the fine polygons are repeated.
  • the clothing divided into coarse polygons is moving at a substantially constant speed, and at the time of detection, the coarse, polygon is changed to fine! /, Polygon is changed.
  • the description regarding the simulation apparatus applies to the simulation method and the program as it is unless otherwise specified, and the description regarding the simulation method also applies to the simulation apparatus and the program unless otherwise specified.
  • the human body model used in the simulation is not a real human body, but for simplicity, the human body model is sometimes called the human body!
  • the first half of the simulation is performed with coarse polygons, and the second half is performed with fine polygons.
  • the time required for the simulation is shortened, and the wearing result corresponding to the fine polygon can be simulated. This makes it easier to evaluate clothing designs.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wearing simulation apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a wearing simulation method of the embodiment.
  • FIG. 5 A diagram showing another example of coarse! /, Polygon and fine! /, Polygon in the embodiment
  • FIG. 7 A diagram showing the relationship between a texture image, fine polygons and coarse polygons in the example.
  • FIG. 8 Explains how the clothing divided into coarse! / Polygons moves at almost constant speed in the embodiment.
  • FIG.9 Shows wearing simulation results in a comparative example, (A) is fine! /, Results using polygons (B) shows the results of using rough polygons, and shows the skirt polygonal division from the left in the figure, the skirt wearing state in front view, and the skirt wearing state in plan view.
  • FIG. 10 Shows the result of wearing simulation in the example, and starts the simulation using the rough polygon in Fig. 9 (B), then changes to (A) fine! / Polygon and ends the simulation. Is.
  • the left side of Fig. 10 shows the wearing state of the skirt in front view, and the right side shows the wearing state of the skirt in plan view.
  • Pattern data storage unit 22 Polygon generation unit 24 Simulator
  • FIG. 1 to FIG. 10 show a wearing simulation apparatus 2, a simulation method, and a simulation program 30 according to the embodiment.
  • 4 is a bus
  • 6 is a stylus
  • 7 is a digitizer
  • 8 is a keyboard used for command input
  • 10 is a color monitor.
  • the clothing is designed with the stylus 6, the design result is displayed on the color monitor 10, and the clothing is designed by correcting again with the stylus 6.
  • 12 is a color printer
  • 14 is a disk drive, and it can be used for input / output of design results.
  • the LAN interface 16 can also be used for input / output of design results.
  • Reference numeral 18 denotes a pattern creation unit which edits the design input from the stylus 6 and uses it as clothing pattern data.
  • Each pattern of clothing is included in the pattern data.
  • the ID of each part and the attribute of the part for example, data such as the front body, back body, collar, right front sleeve, and feature points representing the position of the part such as the armpit are added.
  • the stitching line between parts is determined from the correspondence between the feature points.
  • the garment that is the subject of this invention is a garment in which a plurality of parts are sewn, and in particular, a garment in which parts made of fabric are sewn.
  • Reference numeral 20 denotes a pattern data storage unit which stores pattern data to be subjected to wearing simulation.
  • a polygon generation unit 22 divides each part of the pattern data into a plurality of polygons, and in particular, two types of coarse polygons and fine polygons. Divide by polygon.
  • Figures 4 and 5 show examples of division into polygons.
  • the solid line is a mesh for dividing into rough polygons
  • the broken line is a mesh for dividing into fine and high polygons.
  • the dividing line to the coarse polygon also serves as the dividing line to the fine polygon, and the fine polygon is inside one coarse polygon.
  • Fig. 5 one fine! /
  • the dividing line to the polygon is not always fine, and the dividing line to the polygon
  • the outline defining the outer shape of the garment and the inner line of the fold or pocket boundary are particularly important points in the design.
  • the part boundaries themselves are not clothing outlines. Therefore, only fine polygons and polygons are assigned to the positions that touch the contour lines and internal lines from the beginning, and even when simulating with coarse! / Polygon, the polygons that touch the contour lines and internal lines are fine! /, And polygons. It is preferable to do.
  • FIG. 1 24 is a simulator, which obtains the force acting on each polygon, deforms and moves the polygon, and executes a simulation.
  • Figure 6 shows the model of the force acting on the polygon.
  • gl to g4 are the center of each polygon, and the shape of the polygon may be a triangle or a rectangle.
  • L1 to L3 are the three sides of the center polygon, ⁇ is Zg2glg3, and ⁇ is the bending angle when two polygons are bent with side L1 as the boundary.
  • the force acting on the central polygon depends on the positional relationship between the centers g2, g3, and g4 of three adjacent polygons, and how the sides L1 to L3 have changed from the pattern data stage. Depending on the bending angle ⁇ between the polygons adjacent to the sides L1 to L3, and depending on how Zg2g lg3 and the like have changed from the pattern data stage. These forces are based on how the polygon is deformed with respect to the pattern data. These forces can be regarded as a panel force proportional to the displacement of the polygon shape at the pattern data stage, which is a stable shape.
  • Polygon acceleration corresponds to the translation and rotation of the center and the movement of each side or vertex relative to the center of gravity. Note that the movement of the sides and vertices of the polygon is limited to the polygon plane.
  • FIG. 7 shows the correspondence between clothing texture and fine or coarse polygons.
  • 71 is a texture image of clothing
  • 72 is a fine polygon arrangement
  • 73 is a coarse polygon arrangement.
  • a rough polygon is used to simulate the wearing state, and a rough polygon arrangement 74 in 3D space is obtained.
  • Arrangements 73 and 74 show the arrangement of polygons P1P2P3. Since the position of polygon P1P2P3 is known at arrangement 74, the force at which each point on polygon P1P2P3 at arrangement 73 is mapped to which position in 3D space can be obtained.
  • any point other than the polygon P1P2P3 in the arrangement 73 can be obtained as a coordinate when mapped to the arrangement 74 in the 3D space. Therefore, it is possible to determine the fineness at arrangement 72,!, Where the polygon is mapped in 3D space, and also determine the position at which each pixel of texture image 71 is mapped in 3D space. Can do. For example, projective change is used for mapping.
  • FIG. 8 shows a change in the sum of absolute values of acceleration acting on the clothing during the simulation process.
  • each Solve the polygon equation of motion and find its acceleration.
  • the number of times the equation of motion is solved is the number of simulations N
  • the sum of the absolute values of acceleration to each polygon is the total acceleration A. If the total acceleration A is large, the clothing is in an unstable state, and if the total acceleration A is 0, the clothing is in a stable state. When the simulation is repeated, the minimum value appears in the total acceleration A and then increases again. If the average of the absolute values of the polygon velocities is taken as the average velocity, the garment will move approximately at a constant speed n, where the total acceleration A is the minimum value, and the average velocity will be constant near this point.
  • the number of simulations is n, in other words, the total acceleration A is minimized, and the coarse polygon is changed to the fine polygon in the vicinity of the point where the clothing moves at a substantially constant speed. After the clothing has reached the stable state with a rough polygon by the above procedure, it is replaced with a fine polygon, and a fine texture V that cannot be expressed with a rough polygon is simulated.
  • 26 is a polygon switching unit, which monitors the change in the total acceleration of the clothing during the simulation process using coarse polygons, and when the total acceleration passes the minimum value, the total acceleration becomes the minimum value. Coarse to the position! /, Return the polygon position and posture, and change the polygon to a low-power polygon. Since the point where the total acceleration is minimized is overtaken and then restored, it is preferable to store the polygon position and orientation for the past two or three steps, for example.
  • the coarse! / Polygon position is the one with the minimum total acceleration, and the initial placement of the fine polygons using the relationship shown in Fig. 7 Decide.
  • the speed of the coarse polygon may be transferred to the fine polygon, but the initial speed of the fine polygon is set to 0 in the embodiment.
  • the equations of motion are solved by solving the equations of motion based on the positional relationship between the polygons, the interference with the human body model, the gravity acting on the clothing, and the frictional force associated with the movement of the polygons. Repeat deformation and movement to recalculate.
  • the simulator 24 executes the simulation again based on the initial arrangement of fine polygons and the initial force.
  • a calculation time of about 1: 1 is used for a simulation with a coarse polygon and a simulation with a fine polygon, for example.
  • the overall calculation time is low and the clothes using large polygons are in a stable state. It takes about half of the time required to perform simulation with fine polygons from the beginning, and is twice the time required for simulation using only coarse polygons.
  • FIG. 2 shows a wearing simulation method of the embodiment.
  • Each part of the pattern data is divided into coarse polygons and fine polygons.
  • each part is virtually stitched according to the pattern data, and virtually worn on the human body model.
  • Simulation is performed on clothing divided into rough polygons until it reaches a stable state.
  • the wearing simulation is executed until the clothing shifts to a stable state, in other words, until the total acceleration becomes a predetermined value or less, or until a simulation is performed a predetermined number of times or more.
  • FIG. 3 shows the simulation program 30 of the embodiment.
  • the polygon generation command 31 divides each part of clothing by rough V, polygon and fine, and polygon, and the stitching command 32 follows the pattern data. Each part is virtually stitched, and the wearing instruction 33 virtually puts the stitched clothes on the human body model.
  • simulation command 34 the force acting on each polygon is obtained, the equation of motion of the polygon is solved, and the polygon is deformed and moved.
  • Polygon switching command 35 detects that the total acceleration acting on the clothing has been minimized, changes the polygon to coarse, polygon to fine, and polygon, and determines the coarse! / Delivers the force and the polygon arrangement to the simulation command 34 as the initial value of the fine polygon arrangement.
  • Fig. 9 and Fig. 10 show the skirt wearing simulation results
  • Fig. 9 (A) shows the results of simulation using only fine polygons from the beginning
  • (B) shows simulation using only coarse polygons.
  • the result is shown.
  • the left column in Fig. 9 represents the skirt on the pattern data
  • the middle column shows the simulation result in front view
  • the right column shows the simulation result in plan view. Coarse! /, Even if the simulation is repeated until a stable state is reached using polygons, the simulation results with fine polygons are different.
  • the shape of the skirt folds is different and the draping feel Cannot be expressed.
  • Figure 10 shows the results when the simulation was started with coarse polygons and the simulation was continued after changing to fine polygons according to the example.
  • the simulation results for both front and plan views are almost the same as those simulated using fine polygons from the beginning.
  • the type of force clothing indicating the wearing of the skirt is arbitrary.
  • the human body model may be set in the virtually sewn clothing and the clothing may be expanded to the outline of the human body model.
  • the human body model can be expressed by a thin axis, and the axis of the human body model is passed through the virtually sewn clothing and the axis is expanded to the human body model.
  • the clothing can be deformed so as not to interfere with the human body model. Good.
  • a rough simulation is performed, so clothing is divided into rough polygons.

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Description

明 細 書
着装シミュレーション装置とその方法及びプログラム
技術分野
[0001] この発明は布帛を用いた衣類の着装シミュレーションに関し、特にシミュレーション の高速化に関する。
背景技術
[0002] デザイン上の衣類を人体モデルに着装させて、着装状態をシミュレーションすること が知られている。この技術では、衣類を多数のポリゴンに分割し、各ポリゴンに働く力 を人体モデルとの接触による抗カゃ摩擦力、ポリゴン間の応力、衣類の重力などから 求めて、ポリゴンの変形をシミュレーションする。そして衣類がほぼ一定の安定な形状 に達すると、あるいは所定回数シミュレーションを行うと計算を打ち切り、衣類の着装 状態を得る。
[0003] このようなシミュレーションでは、メッシュを詳細にする程シミュレーションの精度が増 す力 計算量が増加する。一方メッシュを粗くすると、計算量は少なくなるが、シミュレ ーシヨンの精度が得られない。この点に関し特許文献 1は、ポリゴン数が少ない粗い モデルでシミュレーションを行い、次!/、でポリゴン数の多!/、詳細モデルに変更するこ とを開示している。ただし特許文献 1 (特開 2005— 11027号公報）では、詳細モデ ルへの変更後、各ポリゴンへ働く力を計算してポリゴンを 1回のみ変形させ、それ以 上のシミュレーションは行って!/、な!/、。このため粗!/、モデルでのシミュレーション結果 が基本的に保たれ、粗いモデルでの原型を維持する範囲で、シミュレーションが終了 する。
特許文献 1 :特開 2005— 11027号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] この発明の課題は、細かいポリゴンを用いたモデルに応じた精度まで、短時間で衣 類の着装状態をシミュレーションできるようにすることにある。
この発明での追加の課題は、粗いポリゴンから細かいポリゴンへ、適切なタイミング で切り替えることにある。
課題を解決するための手段
[0005] この発明は、衣類を複数のポリゴンに分割し、人体モデルからポリゴンに働く力、ポ リゴン間の力、及び重力に基づいてポリゴンを変形 '移動させることにより、人体への 衣類の着装状態をシミュレーションする装置において、
粗いポリゴンで衣類を分割して着装状態をシミュレーションするための手段と、 粗!/、ポリゴンでのシミュレーション結果を初期値とし、細か!/、ポリゴンで衣類を再分 割して、少なくとも細かいポリゴンへの分割に応じた着装状態が得られるまで、細かい ポリゴンの変形 ·移動を繰り返すように、着装状態をシミュレーションするための手段と を設けたことを特徴とする。
[0006] またこの発明は、衣類を複数のポリゴンに分割し、人体モデルからポリゴンに働く力
、ポリゴン間の力、及び重力に基づいてポリゴンを変形 '移動させることにより、人体 への衣類の着装状態をシミュレーションする方法において、
粗いポリゴンで衣類を分割して着装状態をシミュレーションし、
粗!/、ポリゴンでのシミュレーション結果を初期値とし、細か!/、ポリゴンで衣類を再分 割して、少なくとも細かいポリゴンへの分割に応じた着装状態が得られるまで、細かい ポリゴンの変形'移動を繰り返すように、着装状態をシミュレーションすることを特徴と する。
[0007] この発明はさらに、衣類を複数のポリゴンに分割し、人体モデルからポリゴンに働く 力、ポリゴン間の力、及び重力に基づいてポリゴンを変形 '移動させることにより、人 体への衣類の着装状態をシミュレーションする装置のためのプログラムにおいて、 粗いポリゴンで衣類を分割して着装状態をシミュレーションするための命令と、 粗!/、ポリゴンでのシミュレーション結果を初期値とし、細か!/、ポリゴンで衣類を再分 割して、少なくとも細かいポリゴンへの分割に応じた着装状態が得られるまで、細かい ポリゴンの変形 ·移動を繰り返すように、着装状態をシミュレーションするための命令と を設けたことを特徴とする。
[0008] 好ましくは、粗いポリゴンに分割した衣類がほぼ等速運動をしていることを検出し、 該検出時に粗レ、ポリゴンから細か!/、ポリゴンへ変更する。 [0009] この明細書で、シミュレーション装置に関する記載は特に断らない限り、シミュレ一 シヨン方法やプログラムにもそのまま当てはまり、シミュレーション方法に関する記載 は特に断らない限り、シミュレーション装置やプログラムにもそのまま当てはまる。さら にシミュレーションで用いているのは人体モデルであって現実の人体ではないが、簡 単のため人体モデルを人体と!/、うことがある。
発明の効果
[0010] この発明では、シミュレーションの前半を粗いポリゴンで行い、後半を細かいポリゴ ンで行う。この結果シミュレーションに必要な時間が短縮され、し力、も細かいポリゴン に応じた着装結果をシミュレーションできるので、精密なシミュレーションができる。こ のため衣類のデザインの評価が容易になる。
[0011] 粗いポリゴンに分割した衣類がほぼ等速運動をしている場合、衣類に作用する加 速度は全体として最小で、衣類は安定状態を通過しつつある。ここからシミュレーショ ンを続行すると、衣類は再度不安定な状態へ移行する。そこで粗いポリゴンに分割し た衣類がほぼ等速運動をして!/、ることを検出した際に細力^、ポリゴンに変更すると、 細か!/、ポリゴンでのシミュレーションを粗!/、ポリゴンで衣類がほぼ安定状態に達した 後に開始できるので効率的である。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]実施例の着装シミュレーション装置のブロック図
[図 2]実施例の着装シミュレーション方法を示すフローチャート
[図 3]実施例の着装シミュレーションプログラムのブロック図
[図 4]実施例での粗!/、ポリゴンと細か!/、ポリゴンとの例を示す図
[図 5]実施例での粗!/、ポリゴンと細か!/、ポリゴンとの他の例を示す図
[図 6]実施例での、ポリゴン間に作用する力のモデルを示す図
[図 7]実施例での、テクスチャー画像と細かいポリゴン及び粗いポリゴンの関係を示す 図
[図 8]実施例で、粗!/、ポリゴンへ分割した衣類がほぼ等速で運動する状態を説明する 図
[図 9]比較例での着装シミュレーション結果を示し、（A)は細か!/、ポリゴンを用いた結果 を、（B)は粗いポリゴンを用いた結果を示し、図の左から順にスカートのポリゴンによる 分割、正面視でのスカートの着装状態、平面視でのスカートの着装状態を示す。
[図 10]実施例での着装シミュレーション結果を示し、図 9(B)の粗いポリゴンを用いて シミュレーションをスタートし、（A)の細か!/、ポリゴンに変更してシミュレーションを終了 させた際のものである。図 10の左側はスカートの着装状態を正面視で示し、右側は スカートの着装状態を平面視で示す。
符号の説明
[0013] 2 着装シミュレーション装置 4 バス 6 スタイラス 7 デジタイザ 8 キー ボード 10 カラーモニタ 12 カラープリンタ
14 ディスクドライブ 16 LANインターフェース 18 パターン作成部
20 パターンデータ記憶部 22 ポリゴン生成部 24 シミュレータ
26 ポリゴン切り替え部 30 シミュレーションプログラム
31 ポリゴン生成命令 32 縫合命令 33 着装命令
34 シミュレーション命令 35 ポリゴン切り替え命令
71 テクスチャー画像 72 細かいポリゴンの配置
73 粗いポリゴンの配置 74 3D空間での粗いポリゴンの配置
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下にこの発明を実施するための最良の形態を示すが、これに限るものではない。
実施例
[0015] 図 1〜図 10に、実施例の着装シミュレーション装置 2、並びにシミュレーション方法 ,シミュレーションプログラム 30を示す。図 1において、 4はバスで、 6はスタイラスで、 7はデジタイザであり、 8はコマンド入力などに用いるキーボードで、 10はカラーモニ タである。そしてスタイラス 6で衣類をデザインし、デザイン結果をカラーモニタ 10に 表示し、スタイラス 6で再度修正することにより衣類をデザインする。また衣類の着装 シミュレーション結果をカラーモニタ 10に表示する。 12はカラープリンタで、 14はディ スクドライブで、デザイン結果の入出力などに用い、デザイン結果の入出力には LA Nインターフェース 16も使用できる。 18はパターン作成部で、スタイラス 6から入力し たデザインを編集し、衣類のパターンデータとする。パターンデータには衣類の各パ ーッの形状の他に、各パーツの ID、パーツの属性で例えば前身頃、後身頃，襟，右 前袖などのデータ、並びに脇下などのパーツの位置を表す特徴点を追加する。また 特徴点と特徴点との対応関係から、パーツ間の縫合ラインが定まる。なおこの発明の 対象となる衣類は複数のパーツを縫合した衣類であり、特に布帛からなるパーツを縫 合した衣類である。
[0016] 20はパターンデータ記憶部で、着装シミュレーションの対象となるパターンデータ を記憶し、ポリゴン生成部 22はパターンデータの各パーツを複数のポリゴンに分割し 、特に粗いポリゴンと細かいポリゴンの 2種類のポリゴンで分割する。図 4,図 5にポリ ゴンへの分割の例を示すと、実線は粗いポリゴンへの分割用のメッシュで、破線は細 力、いポリゴンへの分割用のメッシュである。図 4の場合、粗いポリゴンへの分割線は、 細かいポリゴンへの分割線を兼ね、細かいポリゴンは 1つの粗いポリゴンの内部にあ これに対して図 5の場合、 1つの細か!/、ポリゴンが 2つの粗!/、ポリゴンに渡って!/、る 場合があり、粗!、ポリゴンへの分割線は必ずしも細力^、ポリゴンへの分割線ではなレヽ
〇
[0017] 衣類の外形を定める輪郭線、並びに折り返しやポケットの境界の内部線は、デザィ ン上特に重要な箇所である。なおパーツの境界自体は衣類の輪郭ではない。そこで 輪郭線や内部線に接する位置には最初から細かレ、ポリゴンのみを割り当て、粗!/、ポ リゴンでシミュレーションする際も、輪郭線や内部線に接したポリゴンは細か!/、ポリゴ ンとすることが好ましい。
[0018] 図 1に戻り、 24はシミュレータで、各ポリゴンに働く力を求めて、ポリゴンを変形及び 運動させ、シミュレーションを実行する。図 6にポリゴンに働く力のモデルを示す。図 6 の 4つのポリゴンのうち中央のポリゴンに働く力を考える。 gl〜g4は各ポリゴンの中心 で、ポリゴンの形は三角形でも四角形でもよい。 L1〜L3は中央のポリゴンの 3辺、 φ は Zg2glg3で、 Θは辺 L1を境に 2つのポリゴンが折り曲げられている場合の折り曲 げ角である。
[0019] 中央のポリゴンに働く力は、隣接する例えば 3つのポリゴンの中心 g2, g3, g4との位 置関係によるものと、辺 L1〜L3がパターンデータの段階からどのように変化したかに よるものと、辺 L1〜L3を境に隣接するポリゴン間の折り曲げ角 Θによるものと、 Zg2g lg3等がパターンデータの段階からどのように変化したかによるもの、とがある。そして これらの力は、パターンデータに対してポリゴンがどのように変形したかに基づく力で ある。これらの力は、パターンデータの段階でのポリゴン形状を安定形状とし、これか らの変位に比例するパネ力と見なすことができる。
[0020] 衣類にはこれ以外に重力があり、重力は各パーツの中心に働き、そこから各ポリゴ ンに分配されると考えても、各ポリゴンに直接働くと考えてもよい。また衣類は人体モ デルとの干渉によって形状が定まり、人体モデルとの干渉には人体モデル表面との 接触による抗カ並びに人体モデル表面から所定の距離範囲内に接近した際の摩擦 力とがある。さらにポリゴンが運動すると、速度に比例する摩擦力で運動エネルギー が失われるものとする。これらの力を加味すると、各ポリゴン毎の運動方程式を立てる ことができ、ポリゴンに働く力からその加速度を求めてポリゴンを変形並びに移動させ 、再度ポリゴンに働く力を求めることを繰り返すと、衣類が人体モデルに接触してどの ような形状に変化する力、をシミュレーションできる。ポリゴンの加速度は、中心の並進 と回転、及び各辺あるいは各頂点の重心に対する運動に対応する。なおポリゴンの 辺や頂点の運動はポリゴン平面内に限られる。
[0021] 図 7に、衣類のテクスチャーと細かいポリゴンや粗いポリゴンの対応関係を示す。 71 は衣類のテクスチャー画像で、 72は細かいポリゴンの配置、 73は粗いポリゴンの配 置である。粗いポリゴンを用いて着装状態をシミュレーションし、 3D空間での粗いポリ ゴンの配置 74が得られたとする。配置 73, 74に、ポリゴン P1P2P3の配置を示す。ポ リゴン P1P2P3は、配置 74での位置が既知なので、配置 73でのポリゴン P1P2P3上の 各点が 3D空間のどの位置にマッピングされる力、を求めることができる。配置 73での、 ポリゴン P1P2P3以外の任意の点も同様に、 3D空間での配置 74へマッピングした際 の座標を求めることができる。従って配置 72での細力、!、ポリゴンが 3D空間のどの位 置にマッピングされるかを求めることもでき、テクスチャー画像 71の各画素が 3D空間 のどの位置にマッピングされる力、も求めることができる。マッピングには例えば射影変 を用いる。
[0022] 図 8に、シミュレーション過程で衣類に働く加速度の絶対値の和の変化を示す。各 ポリゴンの運動方程式を解いて、その加速度を求める。ここで運動方程式を解く回数 をシミュレーション回数 Nとして、各ポリゴンへの加速度の絶対値の和を合計加速度 Aとする。合計加速度 Aが大きいと衣類は不安定な状態にあり、合計加速度 Aが 0で 衣類は安定な状態となる。シミュレーションを繰り返すと、合計加速度 Aに最小値が 現れ、その後再度増加する。ポリゴンの速度の絶対値の平均を平均速度とすると、合 計加速度 Aが最小値となるシミュレーション回数 nで、衣類はほぼ等速運動をし、平 均速度はこの付近で一定となる。そこでシミュレーション回数 nで、言い換えると合計 加速度 Aが最小となり、衣類がほぼ等速運動をする点の付近で、粗いポリゴンから細 かいポリゴンへ変更する。以上の手続により、粗いポリゴンでの安定状態まで衣類を 到達させた後、細かいポリゴンに置き換え、粗いポリゴンでは表現不能な細かな風合 V、をシミュレーションする。
[0023] 図 1に戻り、 26はポリゴン切り替え部で、粗いポリゴンを用いてのシミュレーション過 程で衣類の合計加速度の変化を監視し、合計加速度が最小値を通過すると、合計 加速度が最小値となる位置まで粗!/、ポリゴンの位置や姿勢を戻し、ポリゴンを細力^ヽ ポリゴンに変更する。合計加速度が最小となった点を行き過ぎてから元に戻すので、 例えば過去 2ステップあるいは 3ステップ分のポリゴンの位置と姿勢を記憶しておくこ とが好ましい。
[0024] ポリゴンを細力、!/、ポリゴンに切り替えた際の、粗!/、ポリゴンの位置は合計加速度が 最小となる位置のものを用い、図 7の関係を用いて細かいポリゴンの初期配置を決定 する。粗いポリゴンが持っていた速度を細かいポリゴンに引き継がせてもよいが、実施 例では細かいポリゴンの初期速度は 0とする。次に細かいポリゴンに対し、図 6と同様 にして、ポリゴン間の位置関係、人体モデルとの干渉、衣類に働く重力、並びにポリ ゴンの運動に伴う摩擦力に基づき、運動方程式を解いてポリゴンの変形や移動を繰 り返し再計算する。
[0025] シミュレータ 24は細かいポリゴンの初期配置と初期的な力に基づいて、シミュレ一 シヨンを再度実行する。シミュレーションに対する計算時間の割り当てでは、粗いポリ ゴンでのシミュレーションと細かいポリゴンでのシミュレーションに例えば 1： 1程度の計 算時間を使用する。全体の計算時間は、細力、いポリゴンを用いた衣類が安定状態に 達するまでの時間で、最初から細かいポリゴンでシミュレーションを行う際の 1/2程 度となり、粗いポリゴンのみを用いてシミュレーションする際の例えば 2倍程度となる。
[0026] 図 2に、実施例の着装シミュレーション方法を示す。パターンデータの各パーツを粗 いポリゴンと細かいポリゴンとに分割する。次にパターンデータに従い各パーツを仮 想的に縫合し、人体モデルに仮想的に着装させる。この時パーツには人体の外側に 存在するとの制約が加わり、これに伴って衣類が変形し、初期的に大きな歪みが発 生する。粗いポリゴンに分割した衣類に対し、安定状態に達するまでシミュレーション を実行する。ここで各ポリゴンがほぼ等速運動していることを検出すると、言い換える と衣類に働く合計加速度が最小となると、粗レ、ポリゴンを細力^、ポリゴンに変更する。 そして衣類が安定状態に移行するまで、言い換えると合計加速度が所定値以下とな るまで、あるいは所定以上の回数シミュレーションするまで、着装シミュレーションを実 行する。
[0027] 図 3に、実施例のシミュレーションプログラム 30を示すと、ポリゴン生成命令 31は粗 V、ポリゴンと細かレ、ポリゴンとで衣類の各パーツを分割し、縫合命令 32はパターンデ ータに従って各パーツを仮想的に縫合し、着装命令 33は縫合済みの衣類を人体モ デルに対し仮想的に着装させる。シミュレーション命令 34では、各ポリゴンに働く力を 求めて、ポリゴンの運動方程式を解き、ポリゴンを変形並びに移動させる。そしてポリ ゴン切り替え命令 35では、衣類に働く合計加速度が最小となったことを検出して、ポ リゴンを粗レ、ポリゴンから細かレ、ポリゴンに変更し、粗!/、ポリゴンの配置から求まる細 力、いポリゴンの配置を、細かいポリゴン配置の初期値としてシミュレーション命令 34に 引き渡す。
[0028] 図 9,図 10にスカートの着装シミュレーション結果を示し、図 9(A)は最初から細かい ポリゴンのみを用いてシミュレーションした際の結果を示し、（B)は粗いポリゴンのみを 用いてシミュレーションした際の結果を示す。図 9の左側の列はパターンデータ上の スカートを表し、中央の列は正面視でのシミュレーション結果を、右側の列は平面視 でのシミュレーション結果を示す。粗!/、ポリゴンを用いて安定状態に達するまでシミュ レーシヨンを繰り返しても、細かいポリゴンでのシミュレーション結果とは異なっている 。特に図 9の右側の列で明らかなように、スカートのひだの形状が異なり、ドレープ感 を表現できていない。
図 10は、実施例に従い、粗いポリゴンでシミュレーションを開始し、細かいポリゴン に変更してシミュレーションを続行した際の結果である。正面視でも平面視でもシミュ レーシヨン結果は、最初から細かいポリゴンを用いてシミュレーションしたものとほぼ同 等である。
[0029] 実施例ではスカートの着装を示した力 衣類の種類は任意である。また人体モデル に衣類を仮想的に着装させるには、仮想的に縫合した衣類内に人体モデルをセット し、衣類を人体モデルの外形線まで膨張させるようにしてもよい。あるいは人体モデ ルを細い軸などで表現し、仮想的に縫合した衣類の内部に人体モデルの軸を通して 、軸を人体モデルまで膨張させ、この間、人体モデルと干渉しないように衣類を変形 させてもよい。軸の膨張等の初期的な着装の過程では、粗いシミュレーションを行う ので、衣類は粗いポリゴンに分割しておく。
[0030] 実施例では以下の効果が得られる。
(1) 短い時間で、衣類の着装状態を正確にシミュレーションできる。
(2) シミュレーション結果は、粗いポリゴンの分割では得られない程度に高精度であ
(3) 粗いポリゴンを用いてシミュレーションし、衣類がほぼ等速運動した時点で細か いポリゴンに変更すると、粗いポリゴンでのシミュレーションによる安定状態を経由し て細か!/、ポリゴンに移行できる。

Claims

請求の範囲
[1] 衣類を複数のポリゴンに分割し、人体モデルからポリゴンに働く力、ポリゴン間の力、 及び重力に基づいてポリゴンを変形'移動させることにより、人体への衣類の着装状 態をシミュレーションする装置にお!/、て、
粗いポリゴンで衣類を分割して着装状態をシミュレーションするための手段と、 粗!/、ポリゴンでのシミュレーション結果を初期値とし、細か!/、ポリゴンで衣類を再分 割して、少なくとも細かいポリゴンへの分割に応じた着装状態が得られるまで、細かい ポリゴンの変形 ·移動を繰り返すように、着装状態をシミュレーションするための手段と を設けたことを特徴とする、着装シミュレーション装置。
[2] 粗!/、ポリゴンに分割した衣類がほぼ等速運動をして!/、ることを検出するための手段を さらに設けて、該検出時に粗いポリゴンから細かいポリゴンへ変更するようにしたこと を特徴とする、請求項 1の着装シミュレーション装置。
[3] 衣類を複数のポリゴンに分割し、人体モデルからポリゴンに働く力、ポリゴン間の力、 及び重力に基づいてポリゴンを変形'移動させることにより、人体への衣類の着装状 態をシミュレーションする方法にお!/、て、
粗いポリゴンで衣類を分割して着装状態をシミュレーションし、
粗!/、ポリゴンでのシミュレーション結果を初期値とし、細か!/、ポリゴンで衣類を再分 割して、少なくとも細かいポリゴンへの分割に応じた着装状態が得られるまで、細かい ポリゴンの変形'移動を繰り返すように、着装状態をシミュレーションすることを特徴と する、着装シミュレーション方法。
[4] 粗!/、ポリゴンに分割した衣類がほぼ等速運動をして!/、ることを検出し、該検出時に粗 いポリゴンから細かいポリゴンへ変更することを特徴とする、請求項 3の着装シミュレ ーシヨン方法。
[5] 衣類を複数のポリゴンに分割し、人体モデルからポリゴンに働く力、ポリゴン間の力、 及び重力に基づいてポリゴンを変形'移動させることにより、人体への衣類の着装状 態をシミュレーションする装置のためのプログラムにおいて、
粗いポリゴンで衣類を分割して着装状態をシミュレーションするための命令と、 粗!/、ポリゴンでのシミュレーション結果を初期値とし、細か!/、ポリゴンで衣類を再分 割して、少なくとも細かいポリゴンへの分割に応じた着装状態が得られるまで、細かい ポリゴンの変形 ·移動を繰り返すように、着装状態をシミュレーションするための命令と を設けたことを特徴とする、着装シミュレーションプログラム。
粗レ、ポリゴンに分割した衣類がほぼ等速運動をして!/、ることを検出するための命令を さらに設けて、該検出時に粗いポリゴンから細かいポリゴンへ変更するようにしたこと を特徴とする、請求項 5の着装シミュレーションプログラム。
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