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JP3241638B2 - Three-dimensional shape deformation method, information storage medium and manufacturing method - Google Patents
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JP3241638B2 - Three-dimensional shape deformation method, information storage medium and manufacturing method - Google Patents

Three-dimensional shape deformation method, information storage medium and manufacturing method

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JP3241638B2 JP17092197A JP17092197A JP3241638B2 JP 3241638 B2 JP3241638 B2 JP 3241638B2 JP 17092197 A JP17092197 A JP 17092197A JP 17092197 A JP17092197 A JP 17092197A JP 3241638 B2 JP3241638 B2 JP 3241638B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、3次元形状を変形
させる方法及びその方法を用いた画像合成システムに関
し、より具体的には、CG(コンピュータグラフィック
ス)におけるモデリングの技法として有効な3次元形状
を変形させる方法、その方法実現するためのプログラム
を記憶した情報記憶媒体及びその方法により生成した3
次元形状の情報を記憶した情報記憶媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for deforming a three-dimensional shape and an image synthesizing system using the method. More specifically, the present invention relates to a three-dimensional shape effective as a modeling technique in computer graphics (CG). Method for deforming a shape, information storage medium storing a program for realizing the method, and 3 generated by the method
The present invention relates to an information storage medium that stores information on a dimensional shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】CG(コンピュータグラフィックス)で
は、表現したい3次元形状(以下オブジェクトという)
を得るために、様々なモデリングの技法が開発されてい
る。このようなモデリングの技法には、複数のオブジェ
クトを合体させたり、変形させたりして、新たなオブジ
ェクトを作成するものがある図1(A)(B)はブーリ
アンというCGのモデリングの手法を用いて3つのオブ
ジェクト32、34、36を合体させて1つのオブジェ
クト38を作成する様子を表した図である。ここで、図
1(B)のオブジェクト38をすこし膨らませて、図1
(C)のような滑らかなオブジェクト38’を作成した
い場合、適当なモデリングの技法はなかった。
2. Description of the Related Art In CG (computer graphics), a three-dimensional shape to be expressed (hereinafter referred to as an object)
Various modeling techniques have been developed to obtain. One of such modeling techniques is to create a new object by combining or deforming a plurality of objects. FIGS. 1A and 1B use a Boolean modeling technique called Boolean. FIG. 5 is a diagram showing a state in which three objects 32, 34, and 36 are united to create one object 38. Here, the object 38 in FIG.
When it is desired to create a smooth object 38 'as in (C), there is no appropriate modeling technique.

【0003】最も近いものとしては、複数のオブジェク
トを組み合わせて滑らかな形状のオブジェクトを得るメ
タボールという技法がある。
The closest one is a technique called a metaball which combines a plurality of objects to obtain a smoothly shaped object.

【0004】メタボールは、濃度分布によって定義さ
れ、3次元空間内の1点を中心として、その周囲に球状
に広がる濃度分布を考えるモデリングの技法である。濃
度は中心が最大で、中心から遠ざかるに従って減少し、
一定距離をすぎると0になるものとする。図2は、この
濃度分布をグラフにした濃度カーブ曲線10と、メタボ
ールで得られたオブジェクト16を表している。
[0004] The metaball is a modeling technique that considers a density distribution defined by a density distribution and spread around a point around a point in a three-dimensional space. Concentration is greatest at the center, decreasing with distance from the center,
It is assumed that the distance becomes 0 after a certain distance. FIG. 2 shows a density curve curve 10 in which the density distribution is graphed, and an object 16 obtained by a metaball.

【0005】横軸が中心からの距離、縦軸が濃度であ
る。中心点12から濃度が0になる点までの距離を有効
半径rと呼んでいる。この有効半径rは実際に目に見え
る半径とは異なる。実際に目に見える半径は濃度が1以
上の部分の半径としている。この分岐点となる値1をし
きい値と呼び、そのときの半径をしきい値半径sと呼
ぶ。このしきい値半径sが見かけの半径となり、オブジ
ェクトとして見えるのは半径sの球16となる。すなわ
ち濃度カーブ曲線10によって定義されたメタボールの
オブジェクトは、半径sの球16である。
The horizontal axis represents the distance from the center, and the vertical axis represents the density. The distance from the center point 12 to the point at which the density becomes 0 is called the effective radius r. This effective radius r is different from the actually visible radius. The actually visible radius is the radius of the portion where the concentration is 1 or more. The value 1 serving as the branch point is called a threshold, and the radius at that time is called a threshold radius s. This threshold radius s is the apparent radius, and what looks like an object is a sphere 16 of radius s. That is, the metaball object defined by the density curve 10 is a sphere 16 having a radius s.

【0006】図3は、2つのメタボールの融合する様子
を示した図である。図3では濃度カーブ曲線21で定義
されたメタボール25と、濃度カーブ曲線22で定義さ
れたメタボール26が接近し、有効半径が重なり合って
いる。この様に、重なり合った部分23では濃度が単純
加算されて、その部分は濃度カーブ曲線24のような濃
度分布を描くようになる。従って濃度は増加し、今まで
濃度が1以下であった部分が1以上となり(24−a、
24−b)、見えなかった部分も見えるようになる(2
5’、26’)。これがメタボールの変形である。
FIG. 3 is a diagram showing a state where two metaballs are fused. In FIG. 3, the metaball 25 defined by the density curve curve 21 and the metaball 26 defined by the density curve curve 22 come close to each other, and the effective radii overlap. As described above, the density is simply added in the overlapping portion 23, and the portion draws a density distribution like a density curve curve 24. Therefore, the density increases, and the portion where the density was 1 or less becomes 1 or more (24-a,
24-b), the unseen part also becomes visible (2
5 ', 26'). This is the metaball deformation.

【0007】図4は、前記2つのメタボールを(A)〜
(H)の順に少しずつ近づけたときの変形後のオブジェ
クトを表している。図4(A)では、2つのオブジェク
ト25−1と26−1の有効半径が重なり合っていない
か、又は重なり合った部分の濃度がしきい値以下の場合
で、この様な場合はオブジェクトは変形しない。
FIG. 4 shows the two meta balls (A) to (C).
The object after deformation is shown when the object is gradually approached in the order of (H). In FIG. 4A, the effective radii of the two objects 25-1 and 26-1 do not overlap, or the density of the overlapped portion is equal to or less than the threshold value. In such a case, the objects are not deformed. .

【0008】図4(B)では、2つのオブジェクト25
−2と26−2の向かい合った部分では有効半径が重な
り合って濃度がしきい値以上の部分ができており、オブ
ジェクトの向かい合った部分が変形している。図4
(C)では、前記向かい合った部分さらに変形してお
り、図4(D)以降は2つのオブジェクトは融合してい
る。そして、図4(E)から図4(G)と融合の度合い
が強まり、図4(H)では、2つのオブジェクト25と
26の中心が重なった状態の変形後のオブジェクト28
を表している。
In FIG. 4B, two objects 25
In the portions where -2 and 26-2 face each other, the effective radius overlaps to form a portion where the density is equal to or higher than the threshold, and the portions where the objects face each other are deformed. FIG.
In (C), the facing portion is further deformed, and the two objects are fused after FIG. 4 (D). 4 (E) to FIG. 4 (G), the degree of fusion is increased. In FIG. 4 (H), the deformed object 28 in a state where the centers of the two objects 25 and 26 overlap each other.
Is represented.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この様に、メタボール
を用いてモデリングを行うと、滑らかな形状を造形でき
るが、次のような問題点がある。
As described above, when modeling is performed using metaballs, a smooth shape can be formed. However, there are the following problems.

【0010】第一に、オブジェクトの形状は全て滑らか
に丸みを帯びたものとなり、角張った部分を作ることが
できない。
[0010] First, the shapes of all objects are smoothly rounded, and it is not possible to form an angular portion.

【0011】第二に、オブジェクト同士は近づくだけで
融合を起こすので、オブジェクトを融合させずに近接し
て配置することは困難である。
Second, since objects fuse only when they come close to each other, it is difficult to arrange objects closely without merging them.

【0012】さらに最終形状の予測が困難で、他のプリ
ミティブと組み合わせて使うことが難しいという問題点
もある。従ってメタボールでは、図1(C)のオブジェ
クト38’に示すように1個のオブジェクトの中に角張
った形状と滑らかな形状の共存するオブジェクトを作成
することができなかった。
Further, there is a problem that it is difficult to predict the final shape, and it is difficult to use it in combination with other primitives. Therefore, with the metaball, as shown by the object 38 'in FIG. 1 (C), it was not possible to create an object in which an angular shape and a smooth shape coexist in one object.

【0013】本発明は、このような課題に鑑みなされた
ものであり、形状の制御が容易で、角張った形状と滑ら
かな形状の共存した様々な形状を生成することができる
3次元形状変形方法、その方法実現するためのプログラ
ムを記憶した情報記憶媒体及びその方法により生成した
3次元形状の情報記憶した情報記憶媒体を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a three-dimensional shape deformation method capable of easily controlling a shape and generating various shapes in which an angular shape and a smooth shape coexist. Another object of the present invention is to provide an information storage medium storing a program for realizing the method and an information storage medium storing information of a three-dimensional shape generated by the method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1は、3次元形状を変形する方法であって、
3次元形状の表面に作用させる表面張力と圧力を変形条
件として設定する変形条件設定ステップと、変形前の3
次元形状に基づき、前記3次元形状を変形する際の拘束
条件を設定する拘束条件設定ステップと、前記変形条件
設定ステップにおいて設定された変形条件と、前記拘束
条件設定ステップにおいて設定された拘束条件とに基づ
き、前記3次元形状の変形を行う変形演算ステップとを
有することを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, there is provided a method of deforming a three-dimensional shape.
A deformation condition setting step of setting surface tension and pressure acting on the surface of the three-dimensional shape as deformation conditions;
A constraint condition setting step of setting a constraint condition for deforming the three-dimensional shape based on the three-dimensional shape; a deformation condition set in the deformation condition setting step; and a constraint condition set in the constraint condition setting step. And a deformation calculating step of deforming the three-dimensional shape based on the above.

【0015】本発明の3次元形状変形方法は、3次元形
状に表面張力と圧力を作用させて、力学モデルに従いそ
れらが働いた結果に基づき変形を行う手法である。
The three-dimensional shape deformation method of the present invention is a method in which surface tension and pressure are applied to a three-dimensional shape, and the three-dimensional shape is deformed based on the result of the action according to a dynamic model.

【0016】変形条件設定ステップでは、作用させるべ
き表面張力と圧力を設定する。3次元形状に表面張力と
圧力を作用させるとは、その3次元形状が、前記表面張
力と圧力に基づき力学的に定まる形状に変形可能なモデ
ルであると仮定して、その変形のためのパラメータであ
る表面張力と圧力を与えることである。本発明で行う3
次元形状の変形は、自然界のモデルと違い、パラメータ
で与えた表面張力と圧力に基づき行われるので、パラメ
ータとしては、必ずしも表面張力と圧力の絶対値を指定
する必要はなく、両者の比でもよい。
In the deformation condition setting step, the surface tension and pressure to be applied are set. Applying surface tension and pressure to a three-dimensional shape means that the three-dimensional shape is a model that can be deformed into a shape that is dynamically determined based on the surface tension and pressure, and a parameter for the deformation is used. Is to give surface tension and pressure. Perform 3 in the present invention
Unlike the natural world model, the deformation of the dimensional shape is performed based on the surface tension and pressure given by the parameters. Therefore, it is not necessary to specify the absolute values of the surface tension and the pressure as the parameters, and the ratio between the two may be used. .

【0017】しかし、力学の法則のままに、何の拘束も
なしに変形を行えば、球になるか或いは無限大に膨らむ
か、限りなく縮んで0に近づいてしまう。そこで、本発
明では、変形前の3次元形状の形状に基づいた拘束条件
を設け、形状変形に一定の制限を課している。この様な
拘束条件を設けることにより、もとの3次元形状の性質
に何らかの影響を受けた変形を行うことが出来る。
However, if the deformation is performed without any constraint in accordance with the laws of mechanics, the ball will become a sphere, expand to infinity, or shrink infinitely and approach zero. Therefore, in the present invention, a constraint condition is provided based on the shape of the three-dimensional shape before deformation, and a certain restriction is imposed on the shape deformation. By providing such a constraint condition, it is possible to perform a deformation that is affected by the properties of the original three-dimensional shape.

【0018】変形演算ステップでは、パラメータで与え
られた表面張力と圧力を3次元形状に作用させて、拘束
条件のもとで力学的平衡状態に達するまで変形させる。
このときの力学的モデルとして、変形に伴う3次元形状
の表面積及び体積の値の変化にかかわらずに、表面張力
及び圧力を一定に保つモデルでもよいし、何れか一方、
もしくは両方が変化するモデルでもよい。
In the deformation calculation step, the surface tension and the pressure given by the parameters are applied to the three-dimensional shape, and the shape is deformed under a constraint condition until a mechanical equilibrium state is reached.
As the mechanical model at this time, a model that keeps the surface tension and the pressure constant irrespective of changes in the surface area and volume values of the three-dimensional shape due to deformation, or either one of them,
Or a model in which both change.

【0019】この様に3次元形状を、前記力学的モデル
に従って変形させる場合、作用させる表面張力と圧力を
パラメータによって指定することにより、滑らかにした
り、膨らませたりという形状の変形を、コントロールす
ることができる。従って、経験則に基づいて最終形状の
予測が行えるし、また、自然界の力学的モデルに基づい
ているので、自然界の複雑な形状を再現したいときに有
効である。
In the case where the three-dimensional shape is deformed in accordance with the above-mentioned mechanical model, it is possible to control the deformation of the shape such as smoothing or expanding by specifying the surface tension and pressure to be applied by parameters. it can. Therefore, the final shape can be predicted based on an empirical rule, and since it is based on a mechanical model of the natural world, it is effective when it is desired to reproduce a complicated shape in the natural world.

【0020】請求項2の発明は、請求項1において、前
記変形条件設定ステップにおいて、前記3次元形状の全
体に対して、同一の変形条件を設定することを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the same deformation condition is set for the entire three-dimensional shape in the deformation condition setting step.

【0021】従って、3次元形状全体を同一の条件で変
形させたい場合に有効である。
Therefore, it is effective when the entire three-dimensional shape is desired to be deformed under the same conditions.

【0022】請求項3の発明は、請求項1において、前
記変形条件設定ステップにおいて、前記3次元形状の部
分毎に、異なった変形条件を設定することを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, in the deformation condition setting step, different deformation conditions are set for each part of the three-dimensional shape.

【0023】従って、3次元形状全体の各部分を異なっ
た条件で変形させたい場合に有効である。また、部分的
に制御が可能なので、変形の幅が広がり、所望の形状を
得るための制御が容易に行える。
Therefore, it is effective when it is desired to deform each part of the entire three-dimensional shape under different conditions. Further, since partial control is possible, the range of deformation is widened, and control for obtaining a desired shape can be easily performed.

【0024】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かにおいて、拘束条件設定ステップにおいて、変形前の
3次元形状よりも内側又は外側には変形させないよう拘
束条件を設定することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, in the constraint condition setting step, the constraint condition is set so as not to deform the inside or outside of the three-dimensional shape before deformation. And

【0025】本発明の3次元形状変形方法によれば、適
当な表面張力と圧力をパラメータとして与えて、拘束条
件を設けることにより、もとの3次元形状の特徴又は性
質を残した新たな形状を得ることができる。例えばもと
の3次元形状の角張った部分を残して膨らませた形状の
3次元形状等を得ることができるし、もとの3次元形状
の角を丸めた形状の3次元形状等も得ることができる。
According to the three-dimensional shape deformation method of the present invention, by applying appropriate surface tension and pressure as parameters and providing constraint conditions, a new shape that retains the characteristics or properties of the original three-dimensional shape is provided. Can be obtained. For example, it is possible to obtain a three-dimensional shape or the like in which the original three-dimensional shape is inflated while leaving an angular part, or a three-dimensional shape or the like in which the corner of the original three-dimensional shape is rounded. it can.

【0026】請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれ
かにおいて、変形演算ステップにおいて、変形条件設定
ステップで設定した表面張力と圧力を3次元形状に作用
させることにより、3次元形状に作用する表面張力と圧
力の力のつり合いを演算し、拘束条件の範囲内で、前記
表面張力と圧力がつり合うまで変形演算を行うことを特
徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the deformation calculating step, the surface tension and the pressure set in the deformation condition setting step are applied to the three-dimensional shape to form the three-dimensional shape. A balance between the acting surface tension and the pressure force is calculated, and a deformation calculation is performed until the surface tension and the pressure are balanced within the range of the constraint condition.

【0027】本発明の3次元形状変形方法によれば、作
用させた表面張力と圧力による3次元形状の変形の演算
を、作用させた表面張力と圧力に基づきオブジェクトの
各部分に作用する力が釣り合った状態の3次元形状を変
形により求める力学演算で行うことが出来る。従って、
自然界の力学モデルに従った演算でオブジェクトの変形
演算を行うことの出来る3次元形状変形方法を提供する
ことができる。
According to the three-dimensional shape deformation method of the present invention, the calculation of the three-dimensional shape deformation by the applied surface tension and pressure is performed by calculating the force acting on each part of the object based on the applied surface tension and pressure. It can be performed by a dynamic calculation for obtaining a balanced three-dimensional shape by deformation. Therefore,
It is possible to provide a three-dimensional shape deformation method capable of performing an object deformation calculation by a calculation according to a dynamic model in the natural world.

【0028】請求項6の発明は、請求項1〜4のいずれ
かにおいて、変形演算ステップにおいて、変形条件設定
ステップで設定した表面張力と圧力を3次元形状に作用
させることにより、3次元形状に作用する表面張力のポ
テンシャルエネルギーと圧力のポテンシャルエネルギー
を演算し、拘束条件の範囲内で、前記2つのポテンシャ
ルエネルギーの和が極小になるまで変形演算を行うこと
を特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, in the deformation calculating step, the surface tension and the pressure set in the deformation condition setting step are applied to the three-dimensional shape to form the three-dimensional shape. The potential energy of surface tension acting and the potential energy of pressure are calculated, and the deformation calculation is performed until the sum of the two potential energies is minimized within the range of the constraint condition.

【0029】本発明の3次元形状変形方法によれば、作
用させた表面張力と圧力による3次元形状の変形の演算
を、3次元形状に作用する表面張力のポテンシャルエネ
ルギーと圧力のポテンシャルエネルギーの和が極小の状
態になったときの3次元形状を求める力学演算で行うこ
とが出来る。従って、自然界の力学的モデルに従った演
算でオブジェクトの変形演算を行うことの出来る3次元
形状変形方法を提供することができる。
According to the three-dimensional shape deformation method of the present invention, the calculation of the deformation of the three-dimensional shape by the applied surface tension and pressure is performed by calculating the sum of the potential energy of the surface tension and the potential energy of the pressure acting on the three-dimensional shape. Can be performed by a dynamic calculation for obtaining a three-dimensional shape when is in a minimum state. Therefore, it is possible to provide a three-dimensional shape deformation method capable of performing an object deformation calculation by a calculation according to a dynamic model of the natural world.

【0030】本システムを使用して画像合成を行うこと
により、容易なコントロールで、所望の形状及び複雑な
形状を得ることが出来る。また、角張った形状と滑らか
な形状の共存した様々な形状を得ることも出来る。
By performing image synthesis using the present system, a desired shape and a complicated shape can be obtained with easy control. Further, various shapes in which an angular shape and a smooth shape coexist can be obtained.

【0031】請求項7の発明の情報記憶媒体は、3次元
形状を変形させるためのプログラムコードを記憶する情
報記憶媒体であって、請求項1〜6のいずれかの3次元
形状変形方法を実施するためのプログラムコードを記憶
することを特徴とする。
An information storage medium according to a seventh aspect of the present invention is an information storage medium for storing a program code for deforming a three-dimensional shape. And storing a program code for performing the program.

【0032】本発明の情報記憶媒体には請求項1〜6の
いずれかの3次元形状変形方法を実施するためのプログ
ラムコードを含んで記憶されている。このため、当該情
報記憶媒体を所与のコンピュータシステムの外部記憶媒
体として、或いは当該情報記憶媒体に記憶されているプ
ログラムコードを所与のコンピュータシステムの内部記
憶媒体にロードすること等により、所与のコンピュータ
システムで容易に請求項1〜6のいずれかの3次元形状
変形方法を実施することが出来る。
The information storage medium of the present invention stores a program code for executing the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6. For this reason, the information storage medium is provided as an external storage medium of a given computer system, or by loading a program code stored in the information storage medium into an internal storage medium of a given computer system. The three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6 can be easily implemented by the computer system of (1).

【0033】請求項8の発明の情報記憶媒体は、3次元
形状の情報を記憶する情報記憶媒体であって、請求項1
〜6のいずれかの3次元形状変形方法により変形した3
次元形状の情報及び前記3次元形状に基づき生成された
画像情報との少なくとも一方を記憶することを特徴とす
る。
[0033] The information storage medium according to the invention of claim 8 is an information storage medium for storing information of a three-dimensional shape.
3 deformed by any one of the three-dimensional shape deformation methods
At least one of dimensional shape information and image information generated based on the three-dimensional shape is stored.

【0034】本発明の情報記憶媒体には請求項1〜6の
いずれかの3次元形状変形方法により変形した3次元形
状の情報及び前記3次元形状に基づき生成された画像情
報との少なくとも一方を含んで記憶されている。
In the information storage medium of the present invention, at least one of the information of the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6 and the image information generated based on the three-dimensional shape is stored. It is memorized including.

【0035】このため、当該情報記憶媒体を所与のコン
ピュータシステムの外部記憶媒体として、或いは当該記
憶媒体に記憶されている前記情報を所与のコンピュータ
システムの内部記憶媒体にロードすること等により、所
与のコンピュータシステムで容易に請求項1〜6のいず
れかの3次元形状変形方法により変形した3次元形状の
情報又は前記3次元形状に基づき生成された画像情報を
用いて画像を生成することが出来る。
Therefore, by loading the information storage medium as an external storage medium of a given computer system, or by loading the information stored in the storage medium into an internal storage medium of a given computer system, An image is generated by using information of a three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6 or image information generated based on the three-dimensional shape by a given computer system. Can be done.

【0036】なお、ここにおいて情報記憶媒体とは、R
AM、ROM、磁気テープ、CD、フロッピーディスク
等を含むものとする。
Here, the information storage medium is R
It includes AM, ROM, magnetic tape, CD, floppy disk, and the like.

【0037】また、3次元形状の画像情報を生成する方
法であって、請求項1〜6のいずれかの3次元形状変形
方法により変形した3次元形状に基づいて3次元形状の
画像情報を生成するよう構成してもよい。
A method for generating image information of a three-dimensional shape, wherein the image information of the three-dimensional shape is generated based on the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6. May be configured.

【0038】さらに、3次元形状の画像情報を生成する
システムであって、請求項1〜6のいずれかの3次元形
状変形方法により変形した3次元形状に基づいて3次元
形状の画像情報を生成する手段と、前記画像情報を生成
する手段によって生成された画像情報を所与の情報記憶
媒体に記憶させる手段とを含むよう構成してもよい。
A system for generating image information of a three-dimensional shape, wherein the image information of the three-dimensional shape is generated based on the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6. And means for storing the image information generated by the image information generating means in a given information storage medium.

【0039】このようにすると、請求項1〜6のいずれ
かの3次元形状変形方法により変形した3次元形状に基
づいて3次元形状の画像情報を生成するための方法及び
システムを提供することが出来る。
With this configuration, it is possible to provide a method and a system for generating image information of a three-dimensional shape based on the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6. I can do it.

【0040】また、3次元形状の画像を生成するシステ
ムであって、請求項1〜6のいずれかの3次元形状変形
方法により変形した3次元形状の情報及び前記3次元形
状に基づき生成された画像情報との少なくとも一方を記
憶した情報記憶媒体と、前記情報記憶媒体に記憶された
3次元形状の情報及び前記3次元形状に基づき生成され
た画像情報との少なくとも一方を読み出して、3次元形
状の画像情報を生成する手段とを有するよう構成しても
よい。
A system for generating an image of a three-dimensional shape, wherein the three-dimensional shape is generated based on information of the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6 and the three-dimensional shape. Reading out at least one of an information storage medium storing at least one of image information and three-dimensional shape information stored in the information storage medium and image information generated based on the three-dimensional shape; And a means for generating the image information.

【0041】さらに、3次元形状の画像を表示する方法
であって、請求項1〜6のいずれかの3次元形状変形方
法により変形した3次元形状の情報及び前記3次元形状
に基づき生成された画像情報との少なくとも一方を記憶
した情報記憶媒体を用いて、所与の画像表示装置に画像
を表示するよう構成してもよい。
A method of displaying an image of a three-dimensional shape, wherein the three-dimensional shape is generated based on information of the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6 and the three-dimensional shape. The information storage medium storing at least one of the image information and the image information may be used to display an image on a given image display device.

【0042】請求項9の発明の映像マスター記録媒体の
製造方法は、3次元形状を用いて作成した、少なくとも
1つの静止映像を記録した映像マスター記録媒体の製造
方法であって、該静止映像を請求項1〜6のいずれかの
3次元形状変形方法により変形させた3次元形状を用い
て作成することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a video master recording medium, wherein at least one still image is recorded using a three-dimensional shape. It is created using a three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6.

【0043】請求項10の発明の動画用映像マスター記
録媒体の製造方法は、3次元形状を用いて作成した、複
数の徐々に変化する静止映像を記録した動画用映像マス
ター記録媒体の製造方法であって、該静止映像を請求項
1〜6のいずれかの3次元形状変形方法により変形させ
た3次元形状を用いて作成することを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a video master recording medium for a moving image, in which a plurality of gradually changing still images are recorded using a three-dimensional shape. The still image is created using a three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of claims 1 to 6.

【0044】この様にすると、請求項1〜6のいずれか
の3次元形状変形方法により変形させた3次元形状を用
いて作成した静止映像を記録した映像マスター記録媒体
を作成することが出来る。
In this way, it is possible to create a video master recording medium which records a still image created using the three-dimensional shape deformed by the three-dimensional shape deformation method according to any one of the first to sixth aspects.

【0045】請求項11の発明の映像記録媒体の製造方
法は、請求項9又は10の製造方法により製造された映
像マスター記録媒体の映像をソース映像として映像をコ
ピーし、該コピー映像を記録媒体に記録してコピー記録
媒体を製造することを特徴とする。
[0045] A method of manufacturing a video recording medium according to the invention of claim 11 is to copy a video using the video of the video master recording medium manufactured by the manufacturing method of claim 9 or 10 as a source video, and to copy the copied video to a recording medium. To manufacture a copy recording medium.

【0046】ここにおいて映像マスター記録媒体及びそ
のコピー記録媒体とは、動画用映像記録媒体や静止画用
映像記録媒体を含んだ概念であり、映画のフィルム、ビ
デオテープ、ビデオディスク、CD等を含むものとす
る。
Here, the video master recording medium and its copy recording medium are concepts including a video recording medium for moving images and a video recording medium for still images, and include movie films, video tapes, video disks, CDs, and the like. Shall be considered.

【0047】この様にすると、本発明の手法により作成
された3次元形状に基づき作成された映像が記録された
映像記録媒体を多数作成することが出来る。
By doing so, it is possible to create a large number of video recording media on which videos created based on the three-dimensional shape created by the method of the present invention are recorded.

【0048】なお、請求項9又は10の製造方法により
映像マスター記録媒体を製造し、該媒体の映像をソース
映像として映像をコピーし、該コピー映像を記録媒体に
記録してコピー記録媒体を製造するようにしてもよい。
A video master recording medium is manufactured by the manufacturing method of claim 9 or 10, a video is copied using the video of the medium as a source video, and the copied video is recorded on a recording medium to manufacture a copy recording medium. You may make it.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施例を、3次元
形状データで特定されるオブジェクトの形状を変形させ
る場合を例にとり説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described by taking as an example a case where the shape of an object specified by three-dimensional shape data is deformed.

【0050】図5は、本発明の手法を用いて、オブジェ
クトの形状を変形させる様子を表した図である。図5
(A)に示すオブジェクト30−0は変更前の形状を表
しており、図5(B)、(C)に示すオブジェクト30
−1、30−2は本発明の手法により、表面張力と圧力
を作用させてオブジェクト30−0を変形させたもので
ある。図5(B)のオブジェクト30−1は、図5
(A)のオブジェクト30−0が滑らかな形状に変形し
ており、図5(C)のオブジェクト30−2はさらに丸
みを帯びた形状に変形している。
FIG. 5 is a diagram showing how the shape of an object is deformed using the method of the present invention. FIG.
The object 30-0 shown in FIG. 5A represents the shape before the change, and the object 30-0 shown in FIGS.
Reference numerals -1 and 30-2 are obtained by deforming the object 30-0 by applying surface tension and pressure by the method of the present invention. The object 30-1 in FIG.
The object 30-0 in (A) is deformed into a smooth shape, and the object 30-2 in FIG. 5 (C) is further deformed into a rounded shape.

【0051】この様に本出願の発明者は、本発明の手法
である3次元形状の変形方法をCGのモデリングの手法
に適用して、1個のオブジェクトのなかに、角張った形
状と滑らかな形状の共存が可能で、形状の制御が容易で
あるモデリングの手法を開発した。本発明の手法とは、
オブジェクトの表面に表面張力と圧力を作用させて、形
状を変形させる手法である。
As described above, the inventor of the present application applies the method of deforming a three-dimensional shape, which is the method of the present invention, to the method of CG modeling, and obtains an angular shape and a smooth shape in one object. We developed a modeling method that enables coexistence of shapes and easy control of shapes. The method of the present invention
This is a method of deforming the shape by applying surface tension and pressure to the surface of the object.

【0052】本発明で用いる表面張力及び圧力の作用の
効果は、液体の表面張力及び圧力の作用の効果にヒント
を得たものである。液体は全ての表面を出来るだけ小さ
くしようとするする傾向をもつ。表面張力とは、液体の
表面積を最少にしようとする方向に働く力であり、定量
的には液体の表面において単位長さの線に垂直に働く力
である。
The effect of the action of the surface tension and pressure used in the present invention is inspired by the effect of the action of the surface tension and pressure of the liquid. Liquids tend to make all surfaces as small as possible. Surface tension is the force that acts in a direction that seeks to minimize the surface area of the liquid, and is quantitatively the force that acts perpendicular to the unit length line on the surface of the liquid.

【0053】オブジェクトに作用する表面張力及び圧力
をシャボン玉に作用する表面張力及び圧力を例にとり説
明すると次のようになる。
The surface tension and pressure acting on the object will be described below by taking the surface tension and pressure acting on the soap bubble as an example.

【0054】図7(A)は、シャボン玉100に働く表
面張力をσ(kgf/cm)としたとき、シャボン玉1
00の表面において1辺1cmの正方形Mの各辺m1、
m2、m3、m4に作用する表面張力σ(kgf/c
m)のイメージを表した図である。本実施例においてオ
ブジェクトに表面張力を作用させるという場合の表面張
力とは、前記σのことである。また、表面張力によって
前記正方形Mに働く力を、前記各辺に働く力の合力α
(kgf)として、前記α(kgf)がシャボン玉10
0に作用する様子を表したのが図7(B)である。同図
は、シャボン玉100を前記正方形Mの重心とシャボン
玉の中心を含む平面で切ったときのX−X断面図におい
て、表面張力によって前記正方形Mに働く力α(kg
f)を表している。
FIG. 7A shows that when the surface tension acting on the soap bubble 100 is σ (kgf / cm), the bubble 1
Each side m1 of a square M having a side of 1 cm on the surface of 00,
surface tension σ acting on m2, m3, m4 (kgf / c
It is a figure showing the image of m). In the present embodiment, the surface tension when the surface tension is applied to the object is the aforementioned σ. Further, the force acting on the square M due to the surface tension is the resultant force α of the forces acting on each side.
(Kgf), the α (kgf) is the soap bubble 10
FIG. 7B shows a state of acting on 0. FIG. 3 is a sectional view taken along a line XX when the soap bubble 100 is cut along a plane including the center of gravity of the square M and the center of the soap bubble, and shows a force α (kg) acting on the square M by surface tension.
f).

【0055】図8(A)は、外気圧を考えない(外気圧
を0とする)ときのシャボン玉100に作用する圧力p
(kgf/cm2)を表した図である。本実施例でオブ
ジェクトに圧力を作用させるという場合の圧力とは、こ
のpのことである。ここにおいて、シャボン玉100の
表面の前記1辺1cmの正方形Mに働く力はp(kg
f)となる。
FIG. 8A shows the pressure p acting on the soap bubble 100 when the external pressure is not considered (the external pressure is set to 0).
It is a figure showing (kgf / cm 2 ). In the present embodiment, the pressure when applying pressure to an object is p. Here, the force acting on the square M of 1 cm per side on the surface of the soap bubble 100 is p (kg).
f).

【0056】シャボン玉100が平衡状態に保たれてい
るのは、図8(B)に示すように、シャボン玉100の
各部分において、表面張力σによって各部分に働く力α
と、圧力pによって各部分に働く力βとがつり合ってい
るからである。
The reason why the soap bubble 100 is kept in an equilibrium state is that, as shown in FIG. 8 (B), in each portion of the soap bubble 100, a force .alpha.
And the force β acting on each part by the pressure p is balanced.

【0057】本実施例では、オブジェクトに前述した表
面張力σと圧力pをパラメータとして指定することによ
り、3次元形状に表面張力σと圧力pを作用させて、3
次元形状の変形を行う。この変形とは、後述する拘束条
件を考えなければ、表面張力σによって各部分に働く力
αと、圧力pによって各部分に働く力βとがつり合って
平衡状態になったときの形状に変形させることである。
In the present embodiment, the surface tension σ and the pressure p are applied to the three-dimensional shape by designating the surface tension σ and the pressure p described above as parameters.
Perform dimensional shape deformation. Unless considering the constraint conditions described later, this deformation means that the force α acting on each part due to the surface tension σ and the force β acting on each part due to the pressure p are balanced to form a shape when they are in an equilibrium state. It is to make it.

【0058】ところで、オブジェクトに表面張力と圧力
を作用させても、何の拘束もなく変形させると、内部の
圧力が表面張力に比べて大きすぎるときは、オブジェク
トは膨らんで球又は無限大になってしまい、表面張力が
内部の圧力に比べて大きすぎるときは、オブジェクトは
縮んで0になってしまう。これでは、どの様なオブジェ
クトを変形させても無限大、球又は0になってしまうの
で、モデリングとしてはほとんど意味をなさない。
Even if the object is subjected to surface tension and pressure and is deformed without any constraint, if the internal pressure is too large compared to the surface tension, the object expands and becomes a sphere or infinity. If the surface tension is too large compared to the internal pressure, the object shrinks to zero. In this case, no matter what object is deformed, the shape becomes infinity, sphere, or 0, so that it has little meaning as modeling.

【0059】しかし例えば、図5(A)に示すオブジェ
クト30−0に表面張力と圧力を作用させて、図5
(B)に示す滑らかな形状のオブジェクト30−1や、
図5(C)に示すさらに膨らんだ形状のオブジェクト3
0−2を得ることが出来れば、有効なモデリングを行う
ことができる。
However, for example, surface tension and pressure are applied to the object 30-0 shown in FIG.
The object 30-1 having a smooth shape shown in FIG.
The object 3 having a further expanded shape shown in FIG.
If 0-2 can be obtained, effective modeling can be performed.

【0060】一方、アーティストがオブジェクトを変形
させる際、元のオブジェクトの形状になんらかの関連を
もって変形させると、変形の制御及び形状の予測が可能
となり有効なモデリング技法となる。
On the other hand, when an artist deforms an object, if the shape is deformed in some relation to the shape of the original object, the deformation can be controlled and the shape can be predicted, which is an effective modeling technique.

【0061】そこで、本発明の手法では、変形前のオブ
ジェクトの形状に基づき、前記オブジェクトを変形する
際の拘束条件を設定している。
Therefore, in the method of the present invention, a constraint condition for deforming the object is set based on the shape of the object before deformation.

【0062】例えば図5(B)の変形では、もとの形状
より内側には変形させないよう拘束条件を設定してい
る。この様に拘束条件を設定することにより、球又は0
になってしまうことなく、図5(A)に示すもとのオブ
ジェクト30−0のくびれ部分が滑らかになった図5
(B)に示すオブジェクト30−1や、図5(C)に示
すさらに膨らんだ形状のオブジェクト30−2を得るこ
とができる。さらに注目すべきは、図5(A)に示すも
とのオブジェクトの角部である31−0、32−0、3
3−0…が、図5(B)に示す変形後のオブジェクトの
角部31−1、32−1、33−1…や、図5(C)に
示す変形後のオブジェクトの角部31−2、32−2、
33−2…にも残っていることである。
For example, in the modification shown in FIG. 5B, a constraint condition is set so as not to deform inside the original shape. By setting the constraint conditions in this way, a sphere or 0
5A in which the constricted portion of the original object 30-0 shown in FIG.
An object 30-1 shown in FIG. 5B and an object 30-2 having a further expanded shape shown in FIG. 5C can be obtained. It should be further noted that the corners of the original object shown in FIG.
3-0... Are the corners 31-1, 32-1, 33-1... Of the deformed object shown in FIG. 5B, and the corners 31- of the deformed object shown in FIG. 2, 32-2,
33-2...

【0063】図9(A)〜(E)は、もとのオブジェク
トの形状より内側には変形させないよう拘束条件を設定
し、作用させる圧力pの値を変えて(表面張力σを一定
とする)オブジェクトを変形させた場合の、変形前後の
オブジェクトの形状を表したものである。
FIGS. 9 (A) to 9 (E) show that the constraint condition is set so as not to be deformed inside the shape of the original object, and the value of the applied pressure p is changed (the surface tension σ is kept constant). ) The shape of the object before and after the deformation when the object is deformed.

【0064】40は、変形前のオブジェクトの形状であ
り、gは圧力p及び表面張力σにより各部分に働く力の
合力を表している。表面張力σを一定にして、圧力pの
値を変えると、圧力pが高くなるにつれて、変形後のオ
ブジェクトの形状は、41、42、43、44、45の
ようになる。42は圧力pを0とした場合であり、41
は圧力pが負の場合(オブジェクトを外から内に向かっ
ておす圧力)、43以降は正方向(オブジェクトを内か
ら外に向かっておす方向)へ、圧力が大きくなる場合で
ある。
Numeral 40 denotes the shape of the object before deformation, and g denotes a resultant force of forces acting on each part by the pressure p and the surface tension σ. If the value of the pressure p is changed while the surface tension σ is kept constant, the shape of the deformed object becomes like 41, 42, 43, 44, and 45 as the pressure p increases. Reference numeral 42 denotes a case where the pressure p is set to 0;
Is the case where the pressure p is negative (the pressure that pushes the object from the outside to the inside), and after 43, the pressure increases in the positive direction (the direction that pushes the object from the inside to the outside).

【0065】図9(A)のように、負の圧力pを作用さ
せると、40−1に示すように圧力p及び表面張力σの
合力として、内向きの力が働くが、拘束条件によって内
側には変形しないので、変形後の41はもとの形状のま
まである。
As shown in FIG. 9A, when a negative pressure p is applied, an inward force acts as a resultant force of the pressure p and the surface tension σ as shown at 40-1. , The deformed 41 remains in its original shape.

【0066】図9(B)のように、圧力pとして0を作
用させると、40−2に示すような圧力p及び表面張力
σの合力gが働くが、拘束条件によって内側には変形し
ないので、外向きの力の方向にのみ変形し、42のよう
になる。
As shown in FIG. 9 (B), when 0 is applied as the pressure p, the resultant force g of the pressure p and the surface tension σ as shown in 40-2 is applied. , And is deformed only in the direction of the outward force, resulting in 42.

【0067】図9(C)(D)は、(B)よりやや圧力
pが高い場合で、オブジェクトにおいて外側に引っ張る
力gが存在している状態の変形を表しており、図9
(E)は、(C)(D)よりさらに圧力が高く、オブジ
ェクトの全てにおいて、外側に引っ張る力gが働いてい
る状態の変形を表しており、平衡状態に達することな
く、無限大に膨らんでしまう。
FIGS. 9C and 9D show deformations when the pressure p is slightly higher than in FIG. 9B and the object has a pulling force g outward.
(E) shows a deformation in a state where the pressure is higher than that of (C) and (D), and a pulling force g acts on all of the objects, and the object expands to infinity without reaching an equilibrium state. Will be.

【0068】この様に本発明の手法による変形では、適
切な表面張力σ、圧力p及び拘束条件を設定することに
より、有効な変形を行うことが出来、1個のオブジェク
トの中に、角張った形状と滑らかな形状の共存も可能で
ある。
As described above, in the deformation according to the method of the present invention, an effective deformation can be performed by setting appropriate surface tension σ, pressure p, and constraint conditions. Coexistence of a shape and a smooth shape is also possible.

【0069】また、このような拘束状件を設けることに
よって、オブジェクトの凸部分はもとの形状を残し、凹
部分は滑らかな形状に変形させることも出来る。
By providing such a constraint, the convex portion of the object can be left in its original shape and the concave portion can be deformed into a smooth shape.

【0070】例えば、オブジェクト60のもとの形状よ
り内側には変形させないように拘束条件をつけ、図10
(A)のような断面をもつオブジェクト60の表面に表
面張力σ(各点における表面張力の合力をαとする)、
圧力pを作用させると、図10(B)のように変形させ
ることができる。
For example, a constraint condition is set so that the object 60 is not deformed inside the original shape.
Surface tension σ (the resultant of surface tension at each point is α) on the surface of object 60 having a cross section as shown in FIG.
When the pressure p is applied, it can be deformed as shown in FIG.

【0071】すなわち、オブジェクトは内側には変形で
きないので、表面張力と圧力の合力gが外側に向かって
いる部分のみ変形する。従って、凸部分62(A、H、
G、F、E、D)に働く合力gが外側には働かない範囲
で、表面張力σと圧力pを作用させると、凹部分64の
B、Cのコーナ付近は表面張力σと圧力pの合力gが外
側に作用する。従って、図10(B)のように凸部分6
2はもとの形状を残し、凹部分64は滑らかな形状に変
形するのである。
That is, since the object cannot be deformed inward, only the portion where the resultant g of the surface tension and the pressure is directed outward is deformed. Therefore, the convex portion 62 (A, H,
G, F, E, and D), when the surface tension σ and the pressure p are applied within a range in which the resultant force g acting on the outside does not act on the outside, the vicinity of the corners of B and C of the concave portion 64 is reduced by the surface tension σ and the pressure p. The resultant force g acts outward. Therefore, as shown in FIG.
2 retains the original shape, and the concave portion 64 is deformed into a smooth shape.

【0072】また、拘束条件をオブジェクトの内側にの
み変形可能とすることで、図6のようにオブジェクトの
角を丸める変形を行うこともできる。
Further, by making the constraint condition deformable only inside the object, a deformation in which the corner of the object is rounded can be performed as shown in FIG.

【0073】すなわち、オブジェクトは内側にのみ変形
可能なので、表面張力σと圧力pの合力gが内側に向か
っている部分のみ変形する。従って、図6(A)に示す
オブジェクトである立方体の頂点と稜線では合力が内側
になるように、かつオブジェクトが収縮しすぎないよう
な表面張力σと圧力pを作用させると、図6(B)に示
すような立方体の角を丸める変形を行うこともできる。
That is, since the object can be deformed only inward, only the portion where the resultant g of the surface tension σ and the pressure p is directed inward is deformed. Therefore, when a surface tension σ and a pressure p are applied such that the resultant force is on the inside at the vertices and ridge lines of the cube, which is the object shown in FIG. ), The corners of the cube may be rounded.

【0074】なお閉じたオブジェクトがある場合、通
常、現実世界のものであれば、見えない部分を内側とい
う。従って、内側には変形させないとは、文字どおり現
実の世界の内外の内側には変形させないということを意
味している。
When there is a closed object, the invisible part is usually called the inside if it is in the real world. Therefore, not deforming inside means literally not deforming inside and outside of the real world.

【0075】しかし例えばポリゴンで構成されたオブジ
ェクトの場合、ポリゴンに内外を指定できるが、この場
合の内外は、現実の内外とは無関係に指定できる。従っ
て現実には外側である、閉じたオブジェクトの目に見え
る部分を内側と指定することもできる。この様な場合、
[内側]とは、現実の世界の内側とは逆になっている。
However, in the case of an object composed of polygons, for example, inside and outside of a polygon can be designated. In this case, inside and outside can be designated irrespective of actual inside and outside. Thus, the visible portion of a closed object, which is actually outside, can be designated as inside. In such a case,
[Inside] is opposite to the inside of the real world.

【0076】例えば、前述した図6(A)ような立方体
のオブジェクトがポリゴンで構成されている場合、立方
体の外側に向いた面をポリゴンの内側と指定することに
より、オブジェクトの外側にのみ変形可能とする拘束条
件で、前記変形と同じ図6(B)の結果を得ることが出
来る。
For example, when the cubic object shown in FIG. 6A is made up of polygons, the surface facing the outside of the cube is designated as the inside of the polygon, so that it can be deformed only outside the object. Under the constraint condition described above, the same result of FIG.

【0077】この様に、元の形状の内側には変形させな
いよう拘束条件を設定したり、その逆に内側にのみ変形
可能に拘束条件を設定したりすることにより、変形前の
オブジェクトの形状に何らかの形で拘束されたオブジェ
クトを得ることが出来る。
As described above, by setting the constraint condition so that the object is not deformed inside the original shape, or by setting the constraint condition so that it can be deformed only inside the original shape, the shape of the object before deformation can be obtained. You can get objects that are constrained in some way.

【0078】この様に本発明の手法では、オブジェクト
に表面張力σと圧力pを作用させ、適当な拘束条件に従
って変形させることで様々な形状を得ることが出来る。
以上、本発明の手法の概念について説明したが、以下本
発明の手法の具体的使用態様及び本発明の手法を実現す
るための演算手法について説明する。
As described above, according to the method of the present invention, various shapes can be obtained by applying the surface tension σ and the pressure p to the object and deforming the object in accordance with an appropriate constraint condition.
The concept of the method of the present invention has been described above. Hereinafter, specific modes of use of the method of the present invention and calculation methods for realizing the method of the present invention will be described.

【0079】図11はCGで、本発明の手法を用いてモ
デリングを行うときの手順を示したフローチャート図で
ある。
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure for performing modeling using the method of the present invention in CG.

【0080】まず、アーティストは、変形の対象となる
オブジェクトを用意し(ステップ10)、オブジェクト
に作用させる表面張力σと圧力pとをパラメータとして
指定する(ステップ20)。
First, the artist prepares an object to be transformed (step 10), and designates a surface tension σ and a pressure p acting on the object as parameters (step 20).

【0081】なお、ここにおいて変形を行うオブジェク
トは、複数のオブジェクトを結合して1つのオブジェク
トとしたものでもよい。例えば前述したように、別々に
作成した複数のオブジェクトをブーリアン等で結合さ
せ、本発明の手法で変形をおこなうと有効な効果をあげ
ることが出来る。また、このパラメータは、オブジェク
ト全体に対して一様な値を指定することもできるし、各
部分毎に異なった値を指定することもできる。
Here, the object to be transformed may be one obtained by combining a plurality of objects. For example, as described above, an effective effect can be obtained by combining a plurality of separately created objects with a boolean or the like and performing deformation using the method of the present invention. As this parameter, a uniform value can be specified for the entire object, or a different value can be specified for each part.

【0082】また、圧力p/表面張力σの値が同じであ
れば(表面張力≠0)、結果は等しいので、比の値でも
よいし、何れか一方の値を固定して他方の値を指定する
ようにしてもよい。
If the value of pressure p / surface tension σ is the same (surface tension ≠ 0), the result is equal, so the ratio may be used, or one of the values may be fixed and the other may be used. It may be specified.

【0083】そして、オブジェクトの変形を拘束する拘
束条件を指定する(ステップ30)。なお、拘束条件は
予め一意的に定まっている場合は、アーティストは指定
しなくてもよい。
Then, a constraint condition for restricting the deformation of the object is designated (step 30). If the constraint condition is uniquely determined in advance, the artist need not be specified.

【0084】その後、指定されたパラメータ及び拘束条
件に基づいて、対象となるオブジェクトについて変形演
算を行う(ステップ40)。アーティストは、演算終了
後のオブジェクトを視覚的に確認し(ステップ50)、
OKであればそのオブジェクトのデータを得る。
Thereafter, a deformation operation is performed on the target object based on the designated parameters and constraint conditions (step 40). The artist visually checks the object after the calculation is completed (step 50),
If OK, the data of the object is obtained.

【0085】また所望の形状ではないときは、新たなパ
ラメータ又は拘束条件を設定し直して、再び本発明の手
法による変形を行う。アーティストはこの様に試行錯誤
により、所望の形状のデータを得る。
If the shape is not the desired shape, a new parameter or constraint condition is set again, and the deformation according to the method of the present invention is performed again. The artist obtains data of a desired shape by trial and error in this way.

【0086】次に本発明の手法を実現するための具体的
な演算手法及びアルゴリズムについて説明する。具体的
実現手法は対象となるオブジェクトがどの様に定義或い
は構成されているかによって異なるので、本実施例で
は、ポリゴンにより構成されているオブジェクトを対象
とした本発明の手法について説明する。
Next, a specific calculation method and algorithm for realizing the method of the present invention will be described. Since a specific realization method differs depending on how the target object is defined or configured, in the present embodiment, a method of the present invention targeting an object configured by a polygon will be described.

【0087】なお、オブジェクトの変形にあたっては、
前述したように変形に伴う3次元形状の表面積及び体積
の変化にかかわらずに、常に表面張力σと圧力pを一定
に保つモデルを用いるものとする。
In deforming an object,
As described above, a model that always keeps the surface tension σ and the pressure p constant regardless of changes in the surface area and volume of the three-dimensional shape due to deformation is used.

【0088】なお、アーティストは変形を定義するパラ
メータとして、表面張力σに対する圧力pの比を指定す
るものとする。
It is assumed that the artist designates the ratio of the pressure p to the surface tension σ as a parameter defining the deformation.

【0089】さらに、作用させる表面張力σと圧力pの
平衡状態を求める演算方法も、力の釣り合いを演算する
方法もあれば、表面張力σと圧力pによりオブジェクト
がポテンシャルエネルギーを持っていると考えて、エネ
ルギー極小化問題として演算する方法もある。まず、前
者の場合の演算方法及びアルゴリズムについて説明す
る。
Further, there is a method for calculating an equilibrium state between the surface tension σ and the pressure p to be applied, a method for calculating a balance between forces, and a method in which an object has potential energy based on the surface tension σ and the pressure p. Then, there is a method of calculating as the energy minimization problem. First, the calculation method and algorithm in the former case will be described.

【0090】1.第一の変形演算の実施の形態 本実施例で扱うオブジェクトは、ポリゴンにより構成さ
れているので、ポリゴンの頂点座標を移動させることに
よって、実質的な変形を行っている。すなわち各頂点に
作用する表面張力σと圧力pの合力を求め、各頂点をそ
の合力方向に移動させるのである。そして移動した結
果、全ての頂点における合力ベクトルが0(若しくは十
分に小さな値)又は、拘束条件により拘束されて動かな
くなるまで、前記処理を繰り返すループ処理を行う。
1. Embodiment of First Deformation Calculation Since the object handled in this embodiment is made up of polygons, substantial deformation is performed by moving the coordinates of the vertices of the polygons. That is, the resultant force of the surface tension σ and the pressure p acting on each vertex is obtained, and each vertex is moved in the direction of the resultant force. Then, as a result of the movement, a loop process for repeating the above process is performed until the resultant vectors at all the vertices are 0 (or a sufficiently small value) or until the resultant does not move due to the constraint by the constraint condition.

【0091】まず頂点に作用するベクトルは、次の方法
で求める。
First, a vector acting on a vertex is obtained by the following method.

【0092】表 面 張 力 図13(A)に示すように、頂点の周囲の1つのポリゴ
ンについて、エッジ上(ポリゴンの稜線)に単位ベクト
ルU0、U1を作り、U0、U1のなす角をθとする。な
お、本実施の形態では、表面張力σを1に固定してい
る。
[0092] As shown on the front surface tension force diagram 13 (A), for one polygon around the vertex, the unit on the edge (edge line of the polygon) vector U 0, make U 1, the U 0, U 1 The angle formed is θ. In the present embodiment, the surface tension σ is fixed at 1.

【0093】図13(B)に示すように、弧に垂直な力
の合力は、弦に垂直な力の合力に等しいことを利用し
て、頂点を中心とし、このポリゴン上に半径1の扇型を
作り、弧の部分に作用する力を求める。頂点の周囲にn
個のポリゴンが存在する場合、i番目のポリゴンの弧の
部分に作用する力ベクトルをFiとすると、次式のよう
になる
As shown in FIG. 13B, utilizing the fact that the resultant force of the force perpendicular to the arc is equal to the resultant force of the force perpendicular to the chord, a fan having a radius of 1 Make a mold and find the force acting on the arc. N around the vertex
In the case where there are polygons, if the force vector acting on the arc portion of the i-th polygon is Fi, the following expression is obtained.

【数1】 そして、数1で表される力のベクトルを頂点の周囲のn
個のポリゴンについて求め合計し、合力ベクトルFtを
求めるが、このとき以下のように行う。
(Equation 1) Then, the force vector represented by the equation 1 is converted to n around the vertex.
The resultant vectors are obtained and summed to obtain the resultant force vector Ft.

【0094】すなわち、i番目のポリゴンのθをθi
(i=0〜n−1)として、頂点の周囲の角を合計する
と数2で表される。
That is, θ of the i-th polygon is θi
Assuming that (i = 0 to n−1), the corners around the vertices are summed up and expressed by Expression 2.

【0095】[0095]

【数2】 数2が小さい場合、頂点に作用する力が必要以上に小さ
くなってしまうので、これを補正するために、合力ベク
トルFtを求める際に次式で表される数3を掛ける。
(Equation 2) If Equation 2 is small, the force acting on the vertex becomes unnecessarily small. To correct this, when calculating the resultant vector Ft, multiply by Equation 3 expressed by the following equation.

【0096】[0096]

【数3】 さらにオブジェクトサイズに比例した大きさにするため
に、合力ベクトルFtを求める際に次式で表される数4
を掛ける。
(Equation 3) In order to obtain a resultant force vector Ft in order to further increase the size in proportion to the object size, the following equation (4) is obtained.
Multiply.

【0097】[0097]

【数4】 但しi番目のポリゴンの面積をAiとする。(Equation 4) However, the area of the i-th polygon is Ai.

【0098】この様にして、表面張力により頂点に働く
力の合力ベクトルFtは次式数5で表される。
As described above, the resultant vector Ft of the force acting on the apex due to the surface tension is expressed by the following equation (5).

【0099】[0099]

【数5】 圧 力 オブジェクトの内側に作用する圧力をpとする。このp
の値は、アーティストがパラメータとして指定した値で
ある。また頂点の周囲にあるn個のポリゴンのうちi番
目のポリゴンの面積をAi、法線ベクトルをNi、頂点
数をaiとする。(|Ni|=1) i番目のポリゴンに作用する力ベクトルは、数6で表さ
れる。
(Equation 5) Pressure Let p be the pressure acting inside the object. This p
Is a value specified as a parameter by the artist. The area of the i-th polygon among the n polygons around the vertex is Ai, the normal vector is Ni, and the number of vertices is ai. (| Ni | = 1) A force vector acting on the i-th polygon is represented by Expression 6.

【0100】[0100]

【数6】 そして、この力ベクトルがポリゴンに属する頂点に均等
に分散されると考える。頂点に作用する合力ベクトル
は、周囲のポリゴンについて求めた上記ベクトルの合力
ベクトルとなる。従って圧力により頂点に働く力ベクト
ルFpは数7で表される。
(Equation 6) Then, it is considered that this force vector is evenly distributed to the vertices belonging to the polygon. The resultant force vector acting on the vertex is the resultant vector of the above vectors obtained for the surrounding polygons. Therefore, the force vector Fp acting on the vertex due to the pressure is expressed by Expression 7.

【0101】[0101]

【数7】 本実例では、オブジェクトに作用する力を表面張力σと
圧力pのみによって決定するので、頂点に作用する力ベ
クトルFは、表面張力による力ベクトルFtと圧力によ
る力ベクトルFpの合力である数8で表される。
(Equation 7) In this example, since the force acting on the object is determined only by the surface tension σ and the pressure p, the force vector F acting on the vertex is expressed by the following equation (8), which is the sum of the force vector Ft due to the surface tension and the force vector Fp due to the pressure. expressed.

【0102】[0102]

【数8】 各頂点では、それぞれの合力ベクトルFの方向に移動し
ようという力が働いている。この力が0のときは、その
頂点は平衡状態に達しており、また、今回は内側には変
形させないという拘束条件が設定されているので、前記
力が内向きのときは頂点移動は行われない。
(Equation 8) At each vertex, a force acting to move in the direction of each resultant force vector F acts. When this force is 0, the vertex has reached an equilibrium state, and a constraint condition is set that no deformation occurs inside this time. Therefore, when the force is inward, the vertex is moved. Absent.

【0103】従って、前記力がオブジェクトの外側を向
いている場合のみ、頂点を前記合力ベクトルの方向に移
動させる。
Therefore, only when the force is directed outside the object, the vertex is moved in the direction of the resultant force vector.

【0104】移動量は次の方法で求める。図14は頂点
移動の処理に用いる一次外挿の原理を表した図であり、
横軸は頂点の移動量、縦軸は合力ベクトルの大きさを表
している。頂点を合力ベクトルF方向に微少量δだけ移
動させ、移動後の合力ベクトルF’を求める。そして、
図14に示すように合力ベクトルと頂点移動の関係がリ
ニアに変化すると近似すると、その合力ベクトルと頂点
移動の関係は直線200で表され、その傾きは数9で表
される。
The moving amount is obtained by the following method. FIG. 14 is a diagram illustrating the principle of linear extrapolation used in the processing of vertex movement.
The horizontal axis represents the movement amount of the vertex, and the vertical axis represents the magnitude of the resultant vector. The vertex is moved by a very small amount δ in the direction of the resultant force vector F, and the resultant resultant force vector F ′ is obtained. And
As shown in FIG. 14, when the relationship between the resultant vector and the movement of the vertex is approximated to change linearly, the relationship between the resultant vector and the movement of the vertex is represented by a straight line 200, and the inclination is represented by Expression 9.

【0105】[0105]

【数9】 そして、前記関係200に基づき、頂点移動後の合力ベ
クトルが0となる移動量γを求める。
(Equation 9) Then, based on the relationship 200, a movement amount γ at which the resultant vector after the vertex movement becomes 0 is obtained.

【0106】実際には、合力ベクトルと頂点移動の関係
がリニアに変化するとは限らないので、γだけ移動させ
て合力ベクトルF’を求めても0にはならない。そこ
で、このような処理をループにし、繰り返すことで合力
ベクトルを0に収束させる。
Actually, the relationship between the resultant vector and the vertex movement does not always change linearly. Therefore, even if the resultant vector F 'is obtained by moving by γ, it does not become zero. Therefore, the resultant vector is converged to 0 by repeating such processing in a loop.

【0107】このようなループ処理を用いて変形後の頂
点座標をもとめるアルゴリズムを以下説明する。
An algorithm for obtaining the transformed vertex coordinates by using such a loop process will be described below.

【0108】図12は、もとのオブジェクトの内側には
変形させないという拘束条件を設定したときの、本発明
の手法の変形演算のアルゴリズムを表したPAD図であ
る。本発明の手法の変形演算では、全ての頂点について
本アルゴリズムに従って頂点の移動のループ処理を行
い、全ての頂点の移動が終了した時点で変形が終了す
る。
FIG. 12 is a PAD diagram showing an algorithm of a deformation operation according to the method of the present invention when a constraint condition that no deformation is performed inside the original object is set. In the transformation operation of the method of the present invention, a loop process of moving the vertices is performed for all vertices according to the present algorithm, and the transformation ends when the movement of all vertices is completed.

【0109】図12において、Nは頂点数であり、kは
オブジェクトの全ての頂点の処理が終わったかどうか判
断するための頂点のカウンタであり、lは収束状態に達
したかどうかを判断するための頂点移動が行われなかっ
た頂点のカウンタである。
In FIG. 12, N is the number of vertices, k is a vertex counter for determining whether or not all vertices of the object have been processed, and 1 is for determining whether or not the convergence state has been reached. Is a counter of vertices whose vertex movement has not been performed.

【0110】本処理は、変形前のオブジェクトの各頂点
の頂点座標の設定を行う処理(ステップ100)と、収
束状態に達するまで変形を行う処理(ループ110)か
らなる。
This processing includes a process for setting the vertex coordinates of each vertex of the object before deformation (step 100) and a process for performing the deformation until the convergence state is reached (loop 110).

【0111】前記収束状態に達するまで変形を行う処理
(ループ110)では、l=Nになるまで以下の処理を
行う。まず、変数k、lの初期化する処理(ステップ1
20)を行い、頂点における合力ベクトルの演算に必要
な各ポリゴンの面積演算(ステップ130)を行う。ス
テップ120とステップ130の処理は初回又は頂点移
動が一巡して新たな頂点座標が設定されたときに行う。
In the process of performing deformation until the convergence state is reached (loop 110), the following process is performed until 1 = N. First, processing for initializing the variables k and l (step 1)
20) is performed to calculate the area of each polygon required for calculating the resultant vector at the vertex (step 130). The processing of steps 120 and 130 is performed for the first time or when new vertex coordinates are set after the vertex movement has completed one cycle.

【0112】そして、オブジェクトを構成する頂点の頂
点移動を一巡させるループ処理(ループ140)を行
う。該ループ処理では、頂点移動が一巡するまで(k=
1〜N)以下の処理を行う。
Then, a loop process (loop 140) for making a round of the movement of the vertices constituting the object is performed. In this loop processing, until the vertex movement makes one round (k =
1 to N) The following processing is performed.

【0113】まず、各頂点Vkにおける合力ベクトルを
演算する(ステップ160)。この演算では前述したよ
うに、表面張力と圧力の合力ベクトルを求めることによ
り行う。すなわち表面張力の合力ベクトルとして数5、
圧力の合力ベクトルとして数7、これら両者の合力ベク
トルとして数8を求めるのである。
[0113] First, calculates the resultant force vector at each vertex V k (step 160). This calculation is performed by obtaining the resultant vector of the surface tension and the pressure as described above. That is, as a resultant vector of surface tension,
Equation 7 is obtained as the resultant vector of pressure, and Equation 8 is obtained as the resultant vector of both.

【0114】合力ベクトルが0である時は、その頂点に
おいては力がつり合っているので、頂点は移動しない。
また、本実施の形態では、内側には変形しないという拘
束条件が設けられているので、合力ベクトルが内向きの
場合も頂点は移動しない。
When the resultant vector is 0, the vertices do not move because the forces are balanced at the vertices.
Further, in the present embodiment, since the constraint condition is provided that no deformation occurs inside, the vertex does not move even when the resultant vector is inward.

【0115】従って、合力ベクトルが0又は内向きであ
るかどうか判断して(ステップ170)、yesである
場合は、頂点移動が行われなかった頂点のカウンタであ
るlをカウントアップする(ステップ180)。noの
ときは対象となる頂点Vkの移動演算を行い、頂点座標
を再設定する(ステップ190)。この頂点移動演算に
おいて、頂点の移動方向は合力ベクトルの方向とし、移
動量γは前述した一次外挿の演算処理により求める。
Therefore, it is determined whether the resultant vector is 0 or inward (step 170). If yes, the counter 1 for the vertex whose vertex has not been moved is counted up (step 180). ). performs moving operation of the vertex V k of interest when no, resetting the vertex coordinates (step 190). In this vertex movement calculation, the movement direction of the vertex is the direction of the resultant force vector, and the movement amount γ is obtained by the above-described linear extrapolation calculation process.

【0116】2.第二の変形演算の実施の形態 次に、表面張力σと圧力pによるポテンシャルエネルギ
ーを考えて、エネルギー極小化問題として演算する方法
について説明する。
[0116] 2. Embodiment of Second Deformation Calculation Next, a method of calculating the energy minimization problem in consideration of the potential energy due to the surface tension σ and the pressure p will be described.

【0117】変形を高速に収束させるためには、局所的
なバランスではなくオブジェクト全体の状態を捉えてコ
ントロールするのが有効である。そこで、表面張力σと
圧力pによるポテンシャルエネルギーを考える。表面張
力σと圧力pがつり合った安定な状態とはこのポテンシ
ャルエネルギーの極小状態に相当する。そこで、オブジ
ェクトの変形を、表面張力σと圧力pの力の釣り合い状
態として求める代わりに、上記エネルギーEの極小状態
の形状として求めることが出来る。
In order to make the deformation converge at high speed, it is effective to control not by local balance but by grasping the state of the entire object. Thus, potential energy due to surface tension σ and pressure p is considered. The stable state in which the surface tension σ and the pressure p are balanced corresponds to the minimum state of the potential energy. Therefore, instead of obtaining the deformation of the object as a state of balance between the force of the surface tension σ and the force of the pressure p, the deformation of the object can be obtained as the shape of the minimum state of the energy E.

【0118】以下その具体的な演算方法について説明す
る。まず表面張力σ、圧力pによりオブジェクトがもつ
ポテンシャルエネルギーを定義する。
The specific calculation method will be described below. First, the potential energy of the object is defined by the surface tension σ and the pressure p.

【0119】表面張力によるポテンシャルエネルギーの
定義 表面張力σとは面積を小さくしようとする力であるか
ら、ポテンシャルエネルギーとしては、面積の増加に伴
い単調増加するものになる。これを表面エネルギーと呼
びEsで表すことにする。
Definition of Potential Energy Based on Surface Tension Since the surface tension σ is a force for reducing the area, the potential energy monotonically increases as the area increases. This is called surface energy and is represented by Es.

【0120】圧力によるポテンシャルエネルギーの定義 また、オブジェクトの内部に圧力pが作用している状態
は図8(A)のようにモデル化できる。従ってオブジェ
クトの体積をV0とすると、圧力pによるポテンシャル
エネルギーEvは次式であらわされる。
Definition of Potential Energy Based on Pressure The state in which the pressure p is acting inside the object can be modeled as shown in FIG. Therefore, assuming that the volume of the object is V 0 , the potential energy Ev due to the pressure p is expressed by the following equation.

【0121】Ev = −pV0 このエネルギーを体積エネルギーと呼ぶことにする。Ev = −pV 0 This energy will be referred to as volume energy.

【0122】この様にするとオブジェクトの持つ総ポテ
ンシャルエネルギーEは、 E = Es + Ev で表される。
In this way, the total potential energy E of the object is represented by E = Es + Ev.

【0123】次にEs、Evの詳細について述べる。Next, details of Es and Ev will be described.

【0124】表面エネルギーモデル 表面エネルギーEsを以下のように定める。本実施例で
扱うオブジェクトは、ポリゴンにより構成されており、
以下ポリゴンの形状が3角形である場合について説明す
る。
Surface Energy Model The surface energy Es is determined as follows. The object handled in this embodiment is composed of polygons,
Hereinafter, a case where the shape of the polygon is a triangle will be described.

【0125】表面エネルギーEsは、オブジェクトを構
成する各ポリゴンの表面エネルギーSの総和とする。
The surface energy Es is the sum of the surface energies S of the polygons constituting the object.

【0126】[0126]

【数10】 図15に示すように、ポリゴンの面積をA、エッジ長l
0、l1、l2の2乗和をLとする。
(Equation 10) As shown in FIG. 15, the area of the polygon is A, the edge length l
Let L be the sum of squares of 0 , l 1 and l 2 .

【0127】[0127]

【数11】 また、Sには次の性質を持たせることにする。[Equation 11] Also, S has the following properties.

【0128】a.Sは面積Aに比例する。A. S is proportional to the area A.

【0129】b.Sはポリゴンの形が正3角形に近いほ
ど小さい。
B. S is smaller as the shape of the polygon is closer to a regular triangle.

【0130】ポリゴンの形状がどの程度正3角形に近い
かを表すパラメータとして、以下に示す数12を用い
る。
The following equation 12 is used as a parameter indicating how close the polygon shape is to a regular triangle.

【0131】[0131]

【数12】 また前記a、bの性質を満たす式として数13を用いる
ことにする。
(Equation 12) Equation 13 is used as an equation that satisfies the properties of a and b.

【0132】[0132]

【数13】 ポリゴンの3頂点の座標を、(x0,y0,z0)、
(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)とし、これを用
いて、数13のSをあらわすと次式のようになる。
(Equation 13) The coordinates of the three vertices of the polygon are (x 0 , y 0 , z 0 ),
When (x 1 , y 1 , z 1 ) and (x 2 , y 2 , z 2 ) are used to express S in Expression 13, the following equation is obtained.

【0133】[0133]

【数14】 体積エネルギーモデル オブジェクトの体積エネルギーEvは前述のように Ev = −pV0 と表される。座標原点(0、0、0)と1つのポリゴン
(3角形)で構成される4面体の体積をVとすると、オ
ブジェクト全体の体積は、
[Equation 14] The volume energy Ev of the volume energy model object is expressed as Ev = −pV 0 as described above. Assuming that the volume of a tetrahedron composed of the coordinate origin (0, 0, 0) and one polygon (triangle) is V, the volume of the entire object is

【数15】 となる。但し、原点がポリゴンに対して表側にあるとき
は、Vは負の値をとるものとする。ポリゴンの頂点座標
をP0(x0,y0,z0)、P1(x1,y1,z1)、P2
(x2,y2,z2)とすると、原点を始点とし、P0、P
1、P2を終点とするベクトルはそれぞれP0、P1、P2
となり、Vは次式で表される。
(Equation 15) Becomes However, when the origin is on the front side with respect to the polygon, V takes a negative value. The coordinates of the vertices of the polygon are P 0 (x 0 , y 0 , z 0 ), P 1 (x 1 , y 1 , z 1 ), P 2
(X 2 , y 2 , z 2 ), the origin is the starting point, and P 0 , P 2
1, each vector whose end point P 2 P 0, P 1, P 2
And V is represented by the following equation.

【0134】[0134]

【数16】 エネルギー式の解き方 頂点の個数をMとすると、各頂点は、x,y,zの座標
値を変数として持つので、オブジェクトの全エネルギー
Eは、3M個の変数についての関数として表される。
(Equation 16) How to Solve Energy Equations If the number of vertices is M, each vertex has x, y, and z coordinate values as variables, so the total energy E of the object is represented as a function of 3M variables.

【0135】N = 3M とし、各頂点Vj(j=0〜M−1)のx,y,z座標
xj、Vyj、Vzjに対し、 p0=Vx0、p1=Vy0、p2=Vz0、… p3j=Vxj、p3j+1=Vyj、p3j+2=Vzj、… pN-3=Vx(M-1)、pN-2=Vy(M-1)、pN-1=Vz(M-1)
…、 とするとN個の変数をpi(i=0〜N−1)と表すこ
とが出来、エネルギーEは次の形に表現出来る。
Assuming that N = 3M, p 0 = V x0 and p 1 = V y0 for the x, y, and z coordinates V xj , V yj , and V zj of each vertex V j (j = 0 to M−1). , P 2 = V z0 , ... p 3j = V xj , p 3j + 1 = V yj , p 3j + 2 = V zj , ... p N-3 = V x (M-1) , p N-2 = V y (M-1) , p N-1 = V z (M-1)
..., N variables can be represented as p i (i = 0 to N−1), and the energy E can be represented in the following form.

【0136】E = f(p0,p1,…,pN-1) Eの値が極小となるpi(i=0〜Nー1)を求めるに
は、
E = f (p 0 , p 1 ,..., P N- 1) In order to obtain pi (i = 0 to N−1 ) at which the value of E is minimal,

【数17】 を解けばよいことになる。数17の意味するものは、次
の連立方程式である。
[Equation 17] Will be solved. The expression 17 means the following simultaneous equations.

【0137】[0137]

【数18】 各方程式は、前述のエネルギーモデルにより、非線形方
程式になる。従って問題は数18の連立非線形方程式を
解くことに帰着される。
(Equation 18) Each equation becomes a non-linear equation by the energy model described above. Therefore, the problem is reduced to solving the simultaneous nonlinear equations of Expression 18.

【0138】連立非線形方程式の解法 前記連立非線形方程式(数18)をニュートン法を用い
て解くことにする。このとき以下の手法で計算を行う。
Solution of the simultaneous nonlinear equations The simultaneous nonlinear equations (Equation 18) will be solved using the Newton method. At this time, calculation is performed by the following method.

【0139】手順1.pi(i=0〜Nー1)に初期値
を与える。初期値としては入力オブジェクトの頂点座標
を用いる。
Procedure 1. An initial value is given to pi (i = 0 to N−1). The vertex coordinates of the input object are used as the initial values.

【0140】手順2.Eの1階、2階の偏微分係数E
i、Eijを求める。
Procedure 2. First and second order partial derivatives E of E
Find i and Eij.

【0141】[0141]

【数19】 [Equation 19]

【数20】 手順3.次式を解き、Δpi(i=0〜Nー1)の値を
求める。
(Equation 20) Procedure 3. The value of Δpi (i = 0 to N−1) is obtained by solving the following equation.

【0142】[0142]

【数21】 手順4.数21のpiをpi+Δpiで置き換える。(Equation 21) Step 4. The pi in Equation 21 is replaced with pi + Δpi.

【0143】手順5.|Δpi|の値が十分小さくなる
まで、手順2〜手順4を繰り返す。
Procedure 5. Steps 2 to 4 are repeated until the value of | Δpi | becomes sufficiently small.

【0144】なお、手順2においてEの1階、2階の偏
微分は、E=Es+Evより
In the procedure 2, the first and second order partial derivatives of E are obtained from E = Es + Ev.

【数22】 (Equation 22)

【数23】 なお、Es、Evは前述の定義によるものを使用する。(Equation 23) Note that Es and Ev use those defined above.

【0145】拘 束 条 件 前述の連立非線形方程式の解法は拘束条件を考慮してい
ない場合を示したが、本発明の手法では、頂点を移動さ
せ、オブジェクトを変形させる際に、拘束条件を設定す
ることにより、有効な変形を行うことが出来る。そこ
で、以下もとの形状より内側には変形させないという拘
束条件を設定した場合を例にとり説明する。
Constraint Conditions Although the solution of the simultaneous nonlinear equations described above does not consider the constraint conditions, the method of the present invention sets the constraint conditions when moving the vertices and deforming the object. By doing so, effective deformation can be performed. Therefore, a case will be described below as an example in which a constraint condition is set that deformation is not performed inside the original shape.

【0146】前記拘束条件のもとでオブジェクトを変形
させるためには、オブジェクトの内側へ移動しようとす
る頂点を検出し、その頂点が固定されるように数21を
修正する必要がある。
In order to deform the object under the above constraint conditions, it is necessary to detect a vertex which is going to move inside the object and to correct the equation 21 so that the vertex is fixed.

【0147】手順1.まず、固定すべき頂点の検出を行
う。数21の右辺の値である
Procedure 1. First, a vertex to be fixed is detected. Is the value on the right side of Equation 21

【数24】 は、ポテンシャルエネルギーの下り方向の勾配ベクトル
を意味する。そこで、頂点の座標値を(pi、pj
k)とすると、下記のベクトル
(Equation 24) Means a gradient vector in the downward direction of the potential energy. Therefore, the coordinate values of the vertices are represented by (p i , p j ,
p k ), the following vector

【数25】 の方向が、オブジェクトの内外いずれを向いているかを
調べ、頂点の固定、非固定を決める。ここでは、もとの
形状より内側には変形させないという拘束条件を設けて
いるので、数25で示されるベクトルの方向が内側を向
いている場合には、その頂点を固定する。なお、オブジ
ェクトを構成する各ポリゴンには表裏の設定がなされて
いるので、前記ベクトルが頂点の周囲の各ポリゴンの表
の方向を向いていれば外向き、裏の方向を向いていれば
内向きと判定する。
(Equation 25) Find out which direction is inside or outside the object, and decide whether to fix or not fix the vertex. Here, since a constraint condition is set that no deformation occurs inside the original shape, the vertex is fixed when the direction of the vector represented by Expression 25 is inward. In addition, since each polygon constituting the object is set to the front and back, the vector is outward if the vector is facing the front of each polygon around the vertex, and inward if the vector is facing the back. Is determined.

【0148】手順2.前記判定をオブジェクトを構成す
る全ての頂点について行い、固定すべき頂点が決定され
たら、その頂点を固定するために数21に修正を加え
る。ここでは、頂点(px、py、pz)を固定する場合
を例に取り数21の修正方法を説明する。
Procedure 2. The above determination is made for all the vertices constituting the object, and when the vertices to be fixed are determined, the equation 21 is modified to fix the vertices. Here, a method of correcting the number 21 will be described by taking as an example a case where the vertices (p x , p y , p z ) are fixed.

【0149】この修正については、例えば次のように行
う。数21を構成する連立方程式のうち、3つ式を
This correction is performed, for example, as follows. Of the simultaneous equations constituting Equation 21, three equations are

【数26】 に置き換え、残りN−3個の式からΔpx、Δpy、Δp
z、の項を除去する。
(Equation 26) Replaced, Delta] p x from the remaining N-3 amino of formula, Δp y, Δp
Remove the term in z .

【0150】すなわち数21の右辺については下記の修
正を行う。
That is, the following correction is made on the right side of Expression 21.

【0151】Ex=Ey=Ez=0 また左辺のマトリクスについては下記の修正を行う。E x = E y = E z = 0 Further, the following modification is made to the matrix on the left side.

【0152】Exx=Eyy=Ezz=1 Eyz=Ezx=Exy=Ezy=Exz=Eyx=0 Exi=Eyi=Ezi=Eix=Eiy=Eiz=0 (i=0〜Nー1、i≠x,y,z) 図16はこの式を図示したものである。E xx = E yy = E zz = 1 E yz = E zx = E xy = E zy = E xz = E yx = 0 E xi = E yi = E zi = E ix = E iy = E iz = 0 (i = 0 to N−1, i ≠ x, y, z) FIG. 16 illustrates this equation.

【0153】なお、オブジェクトの最終形状における拘
束条件を、初期の段階で決定することは困難であるの
で、ニュートン法の1ステップ毎に上記の手順1、手順
2の方法で拘束条件の再設定を行う。
Since it is difficult to determine the constraint conditions in the final shape of the object at the initial stage, the constraint conditions must be reset by the above-described procedures 1 and 2 for each step of the Newton method. Do.

【0154】このようなニュートン法を用いて変形後の
頂点座標を求めるアルゴリズムを以下説明する。
An algorithm for obtaining the vertex coordinates after deformation using the Newton's method will be described below.

【0155】図17は、もとのオブジェクトの内側には
変形させないという拘束条件を設定したときの、本発明
の手法の変形演算のアルゴリズムを表したPAD図であ
る。本発明の手法の変形演算では、全ての頂点Vk(k
=1〜M)が拘束条件により固定されて移動出来なくな
るか、前記頂点を構成する全x、y、z座標に対応する
pi(i=1〜N、N=3M)について|Δpi|の値
が十分小さくなるまで、本アルゴリズムに従って頂点の
移動のループ処理を行い、全ての頂点の移動が終了した
時点で変形が終了する。
FIG. 17 is a PAD diagram showing an algorithm of a deformation operation according to the method of the present invention when a constraint condition that no deformation is performed inside the original object is set. In the modified operation of the method of the present invention, all vertices V k (k
= 1 to M) is fixed by the constraint conditions and cannot be moved, or the value of | Δpi | for pi (i = 1 to N, N = 3M) corresponding to all the x, y, and z coordinates constituting the vertex Until is sufficiently small, the loop processing of the movement of the vertices is performed according to the present algorithm, and the transformation ends when the movement of all the vertices is completed.

【0156】図17において、Mは頂点数であり、Nは
頂点の座標を表す変数x、y、zの総数である。また、
kはオブジェクトの全ての頂点に対し移動方向をチェッ
クするための頂点のカウンタであり、lは拘束条件に拘
束されて移動できなかった頂点のカウンタである。ま
た、iは全頂点のx、y、z座標に対応するpi(i=
0〜Nー1、N=3M)に用いる添え字であり、jはp
iの移動量|Δpi|が十分小さいようなpiの個数を
カウントするカウンタである。
In FIG. 17, M is the number of vertices, and N is the total number of variables x, y, z representing the coordinates of the vertices. Also,
k is a counter of vertices for checking the moving direction for all vertices of the object, and 1 is a counter of vertices that could not move due to the constraint. I is pi (i = i = x) corresponding to the x, y, z coordinates of all vertices.
0 to N-1, N = 3M), and j is p
This counter counts the number of pi such that the movement amount | Δpi | of i is sufficiently small.

【0157】この処理は、変形前のオブジェクトの各頂
点の頂点座標の設定を行う処理(ステップ200)と、
全ての|Δpi|の値が十分小さくなるまで(j=Nに
なるまで)行うループ処理(ループ210)で構成され
ている。
In this process, the process of setting the vertex coordinates of each vertex of the object before deformation (step 200)
The loop processing (loop 210) is performed until all | Δpi | values become sufficiently small (until j = N).

【0158】前記ループ処理(ループ210)は、変数
j、lの初期化を行う処理(ステップ220、225)
と、オブジェクトを構成する全頂点から固定される頂点
を検出する処理(ループ230)と、全頂点が固定され
ているかどうか判定する処理(ステップ240)と、拘
束条件を設定してニュートン法により各頂点の移動量を
求める処理(ステップ250)と、前記演算の結果、各
piについて収束しているかどうか判断し、各頂点の移
動を行う処理(ループ270)で構成されている。
The loop processing (loop 210) is a processing for initializing the variables j and l (steps 220 and 225).
And a process of detecting fixed vertices from all the vertices constituting the object (loop 230), a process of determining whether all vertices are fixed (step 240), and setting constraints to each of them by Newton's method. The process includes a process of obtaining the moving amount of the vertex (step 250), and a process of determining whether or not each pi has converged as a result of the calculation and moving each vertex (loop 270).

【0159】前記オブジェクトを構成する全頂点から、
固定される頂点を検出する処理(ループ230)では、
全頂点に対し以下の処理を行う。まず、各頂点Vkの移
動方向を調べるために、前述した数25のベクトルの方
向を調べる(ステップ290)。前記ベクトルの方向が
内向きであるときは(ステップ300)拘束条件により
頂点を固定し、lをカウントアップする(ステップ31
0)。
From all vertices constituting the object,
In the process of detecting a fixed vertex (loop 230),
The following processing is performed on all vertices. First, in order to check the moving direction of each vertex V k, the direction of the above-described equation 25 is checked (step 290). When the direction of the vector is inward (step 300), the vertex is fixed by the constraint condition, and 1 is counted up (step 31).
0).

【0160】オブジェクトを構成するすべての頂点につ
いて、前述した処理が終わって固定されるべき頂点が決
定されると、前記全頂点が固定されているかどうか判定
する(ステップ240)。固定された頂点数がオブジェ
クトの全頂点数と等しければ変形を終了する(ステップ
320)。
When the vertices to be fixed have been determined for all the vertices constituting the object after the above-described processing, it is determined whether or not all the vertices are fixed (step 240). If the fixed number of vertices is equal to the total number of vertices of the object, the transformation ends (step 320).

【0161】拘束条件を設定してニュートン法により各
頂点の移動量を求める処理(ステップ250)では、固
定すべき頂点の拘束条件に基づき、ニュートン法により
頂点の移動量を求める。具体的には図16に示す式を解
き、Δpiの値を求める。
In the process of setting the constraint conditions and calculating the movement amount of each vertex by the Newton method (step 250), the movement amount of the vertex is calculated by the Newton method based on the constraint condition of the vertex to be fixed. Specifically, the equation shown in FIG. 16 is solved to determine the value of Δpi.

【0162】各頂点の移動を行う処理(ループ270)
では、iが全頂点のx、y、zの総数に達するまで以下
の処理を行う。
Processing for moving each vertex (loop 270)
Then, the following processing is performed until i reaches the total number of x, y, and z of all vertices.

【0163】まず、|Δpi|の値が十分小さいかどう
か判断し(ステップ330)、十分小さいときは、jを
カウントアップする(ステップ350)。次に、piを
pi+Δpiに更新する(ステップ360)。
First, it is determined whether the value of | Δpi | is sufficiently small (step 330), and if it is sufficiently small, j is counted up (step 350). Next, pi is updated to pi + Δpi (step 360).

【0164】なお、本発明は、上記の実施例で説明した
ものに限らず、種々の変形実施が可能である。
The present invention is not limited to those described in the above embodiments, and various modifications can be made.

【0165】オブジェクトの変形モデルに適用する表面
張力と圧力については、前記実施の形態のように、変形
に伴うオブジェクトの表面積及び体積の値の変化にかか
わらずに、表面張力σと圧力pを一定に保つモデルでも
よいし、何れか一方、もしくは両方が変化するモデルで
もよい。
Regarding the surface tension and the pressure applied to the deformation model of the object, the surface tension σ and the pressure p are kept constant irrespective of the change of the surface area and the volume of the object due to the deformation as in the above embodiment. Or a model in which one or both of them may change.

【0166】また、指定するパラメータは、オブジェク
ト全体に対して一様な値を指定することもできるし、各
部分毎に異なった値を指定することもできる。また、圧
力p/表面張力σの値が同じであれば(表面張力≠
0)、結果は等しいので、比の値でもよいし、何れか一
方の値を固定して他方の値を指定するようにしてもよ
い。
As the parameter to be specified, a uniform value can be specified for the entire object, or a different value can be specified for each part. Also, if the value of pressure p / surface tension σ is the same (surface tension ≠
0), since the results are equal, a ratio value may be used, or one of the values may be fixed and the other value may be designated.

【0167】また、拘束条件の設定方法についても、オ
ブジェクト全体に対して一様な条件を指定することもで
きるし、各部分毎に異なった条件を指定することもでき
る。さらに拘束条件の設定内容についても、本実施の形
態で説明したものに限られない。
Regarding the setting method of the constraint condition, a uniform condition can be designated for the entire object, or a different condition can be designated for each part. Further, the setting contents of the constraint condition are not limited to those described in the present embodiment.

【0168】また、前述した変形演算例では、ポリゴン
より構成されるオブジェクトを例に取り説明したが、ポ
リゴンオブジェクト以外でも可能である。例えばポリゴ
ンの代わりに自由曲面を使うことで、曲面で構成された
オブジェクトに適用することも可能である。
Further, in the above-described modification calculation example, an object composed of polygons has been described as an example, but it is also possible to use objects other than polygon objects. For example, by using a free-form surface instead of a polygon, it is also possible to apply to an object constituted by a curved surface.

【0169】本発明の手法は、本発明の3次元形状変形
方法を実現するプログラムを開発用ハードウエアの情報
記憶媒体に記憶させ、モデリングツールとして用いても
よいし、画像合成装置のハードウエアの情報記憶媒体
に、拘束条件、形状データ等のデータと共に記憶させ、
リアルタイムの画像合成に用いてもよい。
According to the method of the present invention, a program for realizing the three-dimensional shape deformation method of the present invention may be stored in an information storage medium of development hardware and used as a modeling tool, or may be used as a modeling tool. The information storage medium is stored together with data such as constraint conditions and shape data,
It may be used for real-time image synthesis.

【0170】また画像合成に本発明の3次元形状変形方
法を適用する際の演算処理は、専用の処理デバイスを用
いて処理してもよいし、汎用のマイクロコンピュータ、
DSP等を利用してソフトウエア的に処理してもよい。
The arithmetic processing when applying the three-dimensional shape deformation method of the present invention to image synthesis may be performed using a dedicated processing device, or may be performed using a general-purpose microcomputer,
The processing may be performed by software using a DSP or the like.

【0171】さらに前記プログラムのプログラムコード
をCD、フロッピーディスク等の記憶媒体に記憶させる
ことにより、所与のコンピュータシステムで容易に本発
明の3次元形状変形方法を実施することが出来る。
Further, by storing the program code of the program in a storage medium such as a CD or a floppy disk, the three-dimensional shape deformation method of the present invention can be easily implemented in a given computer system.

【0172】また、本発明の手法により変形した3次元
形状の情報又は前記3次元形状に基づき生成された画像
情報を、画像合成装置の情報記憶媒体、又は映画、ビデ
オ、写真等のフィルム、ビデオテープ、ビデオディス
ク、CD、フロッピーディスク等の記憶媒体に記憶さ
せ、所与の画像生成装置で容易に本発明の3次元形状変
形方法に基づき生成された画像を生成することが出来
る。
The information of the three-dimensional shape deformed by the method of the present invention or the image information generated based on the three-dimensional shape is transferred to an information storage medium of an image synthesizing apparatus, or a film such as a movie, a video, a photograph, or the like. Images stored in a storage medium such as a tape, a video disk, a CD, and a floppy disk can be easily generated by a given image generation device based on the three-dimensional shape deformation method of the present invention.

【0173】さらに、以上説明した本発明は家庭用、業
務用を問わずあらゆるハードウェアを用いて実施可能で
ある。図18は現在広く用いられているタイプの画像合
成装置のハードウェア構成の一例を示す図である。同図
に示す画像合成装置はCPU1000、ROM100
2、RAM1004、情報記憶媒体1006、音声合成
IC1008、画像合成IC1010、I/Oポート1
012、1014がシステムバス1016により相互に
データ送受信可能に接続されている。そして前記画像合
成IC1010にはディスプレイ1018が接続され、
前記音声合成IC1008にはスピーカ1020が接続
され、I/Oポート1012にはコントロール装置10
22が接続され、I/Oポート1014には通信装置1
024が接続されている。
Further, the present invention described above can be implemented using any hardware regardless of whether it is for home use or business use. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of an image synthesizing apparatus of a type widely used at present. The image synthesizing apparatus shown in FIG.
2, RAM 1004, information storage medium 1006, voice synthesis IC 1008, image synthesis IC 1010, I / O port 1
012 and 1014 are connected to each other via a system bus 1016 so that data can be transmitted and received therebetween. A display 1018 is connected to the image synthesis IC 1010,
A speaker 1020 is connected to the voice synthesis IC 1008, and a control device 10 is connected to the I / O port 1012.
22 is connected, and the communication device 1 is connected to the I / O port 1014.
024 is connected.

【0174】前記情報記憶媒体1006は、CD−RO
M、ゲームROM、メモリカード等の画像合成装置本体
と着脱可能に設けられる記憶手段を意味し、画像合成内
容に応じた所定の情報を書き込み保存することのできる
タイプも用いられる。また、前記ROM1002は、画
像合成装置本体に固定して設けられる記憶手段である。
The information storage medium 1006 is a CD-RO
M, a game ROM, a memory means such as a memory card, which means a storage means detachably provided to the main body of the image synthesizing apparatus, and a type capable of writing and storing predetermined information according to the contents of image synthesis is also used. The ROM 1002 is a storage unit fixedly provided in the main body of the image synthesizing apparatus.

【0175】前記コントロール装置1022は、操作者
が画像合成装置本体に入力するための装置である。
The control device 1022 is a device for an operator to input to the image synthesizing device main body.

【0176】そして、前記情報記憶媒体1006やRO
M1002に格納される各種プログラムやシステムプロ
グラム又は前記コントロール装置1022によって入力
される信号等に従って、前記CPU1000は画像合成
装置全体の制御や各種データ処理を行う。前記RAM1
004はこのCPU1000の作業領域として用いられ
る記憶手段であり、前記情報記憶媒体1006や前記R
OM1002の所定の内容、あるいはCPU1000の
演算結果等が格納される。
The information storage medium 1006 and the RO
In accordance with various programs and system programs stored in M1002 or signals input by the control device 1022, the CPU 1000 controls the entire image synthesizing apparatus and performs various data processing. RAM1
Reference numeral 004 denotes storage means used as a work area of the CPU 1000, and the information storage medium 1006 and the R
The predetermined contents of the OM 1002 or the calculation results of the CPU 1000 are stored.

【0177】さらに、この種の画像合成装置には音声合
成IC1008と画像合成IC1010とが設けられて
いて音声や画像の好適な出力が行えるようになってい
る。前記音声合成IC1008は情報記憶媒体1006
やROM1002に記憶される情報に基づいて効果音や
音楽等を合成する回路であり、合成された音楽等はスピ
ーカ1020によって出力される。また、前記画像合成
IC1010はRAM1004、ROM1002、情報
記憶媒体1006等から送られる画像情報に基づいてデ
ィスプレイ1018に出力するための画素情報を合成す
る回路である。
Further, this type of image synthesizing apparatus is provided with a voice synthesizing IC 1008 and an image synthesizing IC 1010 so that a suitable output of voice and image can be performed. The voice synthesis IC 1008 is an information storage medium 1006
And a circuit that synthesizes sound effects, music, and the like based on information stored in the ROM 1002, and the synthesized music and the like are output by the speaker 1020. The image synthesizing IC 1010 is a circuit that synthesizes pixel information to be output to the display 1018 based on image information sent from the RAM 1004, the ROM 1002, the information storage medium 1006, and the like.

【0178】また、前記通信装置1024は画像合成装
置内部で利用される各種の情報を外部とやりとりするも
のであり、通信回線を介してプログラム等の情報を送受
することにも利用される。
The communication device 1024 exchanges various kinds of information used inside the image synthesizing device with the outside, and is also used for transmitting and receiving information such as a program via a communication line.

【0179】以上説明した一般的な画像合成装置を用い
ても本発明の3次元形状変形方法を容易に実施可能であ
る。例えば、本発明の3次元形状変形方法を実現するプ
ログラムを予め記憶媒体1006等記憶させておくこと
で、CPU1000が前記プログラムをRAM1004
等を用いて実行することにより、3次元形状の変形を行
う手段として機能するよう構成することが出来る。
The three-dimensional shape deformation method of the present invention can be easily implemented using the general image synthesizing apparatus described above. For example, by storing in advance a program for realizing the three-dimensional shape deformation method of the present invention in the storage medium 1006 or the like, the CPU 1000 can store the program in the RAM 1004.
By using such a method, it can be configured to function as a means for deforming the three-dimensional shape.

【0180】また、変形後の3次元形状の画像を生成す
る手段は、画像合成IC1010によって、あるいはC
PU1000と所定のソフトウェアによって実現され
る。
The means for generating an image having a three-dimensional shape after deformation is provided by the image synthesizing IC 1010 or
This is realized by the PU 1000 and predetermined software.

【0181】また、本発明の3次元形状変形方法により
生成された画像情報等(本発明の手法により変形した3
次元形状の情報又は前記3次元形状に基づき生成された
画像情報)を、前記一般的な画像合成装置の記憶媒体1
006に、予め画像合成用データとして記憶させておく
ことで、画像合成時に当該画像合成用データを用いて画
像合成をおこなうよう構成することも出来る。
Further, image information or the like generated by the three-dimensional shape deformation method of the present invention (3D shape deformed by the method of the present invention)
The information of the three-dimensional shape or the image information generated based on the three-dimensional shape) is stored in the storage medium 1 of the general image synthesizing apparatus.
By storing the data in 006 in advance as image synthesis data, it is also possible to configure so as to perform image synthesis using the image synthesis data at the time of image synthesis.

【0182】さらに本発明の手法は、画像合成以外にも
様々な3次元形状を変形する際に用いることが出来る。
例えば樹脂を使って実際に立体形状を作る場合等であ
る。
Further, the method of the present invention can be used for deforming various three-dimensional shapes other than image synthesis.
For example, there is a case where a three-dimensional shape is actually made using a resin.

【0183】[0183]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(A)〜(C)は、オブジェクトの変形を
表した図である。
FIGS. 1A to 1C are diagrams showing deformation of an object.

【図2】メタボールの濃度分布による定義の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a definition based on a metaball concentration distribution.

【図3】メタボールによる変形の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of deformation by a metaball.

【図4】図4(A)〜(H)は、メタボールによる変形
の説明図である。
FIGS. 4 (A) to 4 (H) are explanatory diagrams of deformation by a metaball.

【図5】図5(A)〜(C)は、オブジェクトの変形を
表した図である。
FIGS. 5A to 5C are diagrams showing deformation of an object.

【図6】図6(A)(B)は、オブジェクトの変形を表
した図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing deformation of an object. FIGS.

【図7】図7(A)(B)は、表面張力を説明するため
の図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining surface tension. FIG.

【図8】図8(A)(B)は、作用させる圧力、表面張
力と圧力及びその関係を説明するための図である。
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining a pressure applied, a surface tension, a pressure, and a relationship between the pressure and the surface tension.

【図9】図9(A)〜(E)は、オブジェクトの変形と
拘束条件の関係を説明するための図である。
FIGS. 9A to 9E are diagrams for explaining the relationship between deformation of an object and a constraint condition.

【図10】図10(A)(B)は、オブジェクトの変形
と拘束条件の関係を説明するための図である。
FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining a relationship between deformation of an object and a constraint condition.

【図11】本発明の手法をもちいてモデリングを行うと
きの手順を示したフローチャート図である。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure when modeling is performed using the method of the present invention.

【図12】本発明の手法の第一の変形演算のアルゴリズ
ムを表したPAD図である。
FIG. 12 is a PAD diagram showing an algorithm of a first modification operation of the method of the present invention.

【図13】図13(A)(B)は、頂点に作用する表面
張力の合力の演算を説明するための図である。
FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining calculation of a resultant force of surface tension acting on a vertex.

【図14】一次外挿の原理を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of primary extrapolation.

【図15】表面エネルギーモデルを説明するための図で
ある。
FIG. 15 is a diagram for explaining a surface energy model.

【図16】頂点を固定してニュートン法による演算を行
うときの式の説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of an equation when performing an operation by the Newton method with a vertex fixed.

【図17】本発明の手法の第二の変形演算のアルゴリズ
ムを表したPAD図である。
FIG. 17 is a PAD diagram showing an algorithm of a second modification operation of the method of the present invention.

【図18】ゲーム装置のハードウェア構成の一例を示す
図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a game device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

p 圧力 σ 表面張力 p pressure σ surface tension

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3次元形状を変形する方法であって、 3次元形状の表面に作用させる表面張力と圧力を変形条
件として設定する変形条件設定ステップと、 変形前の3次元形状に基づき、前記3次元形状を変形す
る際の拘束条件を設定する拘束条件設定ステップと、 前記変形条件設定ステップにおいて設定された変形条件
と、前記拘束条件設定ステップにおいて設定された拘束
条件とに基づき、前記3次元形状の変形を行う変形演算
ステップとを有することを特徴とする3次元形状変形方
法。
1. A method for deforming a three-dimensional shape, comprising: a deformation condition setting step of setting surface tension and pressure acting on a surface of the three-dimensional shape as deformation conditions; A constraint condition setting step for setting a constraint condition for deforming the three-dimensional shape; a deformation condition set in the deformation condition setting step; A deformation calculation step of deforming the shape.
【請求項2】 請求項1において、 前記変形条件設定ステップにおいて、 前記3次元形状の全体に対して、同一の変形条件を設定
することを特徴とする3次元形状変形方法。
2. The three-dimensional shape deformation method according to claim 1, wherein in the deformation condition setting step, the same deformation condition is set for the entire three-dimensional shape.
【請求項3】 請求項1において、 前記変形条件設定ステップにおいて、 前記3次元形状の部分毎に、異なった変形条件を設定す
ることを特徴とする3次元形状変形方法。
3. The three-dimensional shape deformation method according to claim 1, wherein in the deformation condition setting step, different deformation conditions are set for each part of the three-dimensional shape.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 拘束条件設定ステップにおいて、 変形前の3次元形状よりも内側又は外側には変形させな
いよう拘束条件を設定することを特徴とする3次元形状
変形方法。
4. The three-dimensional shape according to claim 1, wherein in the constraint condition setting step, a constraint condition is set so as not to be deformed inside or outside of the three-dimensional shape before deformation. Deformation method.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかにおいて、 変形演算ステップにおいて、 変形条件設定ステップで設定した表面張力と圧力を3次
元形状に作用させることにより、3次元形状に作用する
表面張力と圧力の力のつり合いを演算し、拘束条件の範
囲内で、前記表面張力と圧力がつり合うまで変形演算を
行うことを特徴とする3次元形状変形方法。
5. The deformation calculation step according to claim 1, wherein the surface tension and the pressure set in the deformation condition setting step are applied to the three-dimensional shape, and thereby the surface tension acting on the three-dimensional shape is reduced. A three-dimensional shape deformation method, comprising: calculating a balance of a force of a pressure; and performing a deformation calculation until the surface tension and the pressure are balanced within a range of a constraint condition.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかにおいて、 変形演算ステップにおいて、 変形条件設定ステップで設定した表面張力と圧力を3次
元形状に作用させることにより、3次元形状に作用する
表面張力のポテンシャルエネルギーと圧力のポテンシャ
ルエネルギーを演算し、拘束条件の範囲内で、前記2つ
のポテンシャルエネルギーの和が極小になるまで変形演
算を行うことを特徴とする3次元形状変形方法。
6. The method according to claim 1, wherein in the deformation calculating step, the surface tension and the pressure set in the deformation condition setting step are applied to the three-dimensional shape to thereby reduce the surface tension acting on the three-dimensional shape. A three-dimensional shape deformation method, comprising calculating a potential energy of a potential energy and a potential energy of a pressure, and performing a deformation calculation until a sum of the two potential energies is minimized within a range of a constraint condition.
【請求項7】 3次元形状を変形させるためのプログラ
ムコードを記憶する情報記憶媒体であって、 請求項1〜6のいずれかの3次元形状変形方法を実施す
るためのプログラムコードを記憶することを特徴とする
情報記憶媒体。
7. An information storage medium for storing a program code for deforming a three-dimensional shape, wherein the program code for implementing the method for deforming a three-dimensional shape according to claim 1 is stored. An information storage medium characterized by the following.
【請求項8】 画像情報を生成する方法であって、 請求項1〜6のいずれかの3次元形状変形方法を実行し
て3次元形状の変形を行うステップと、 変形させた3次元形状に基づき画像情報を生成するステ
ップと、 を含むことを特徴とする画像情報を生成する方法。
8. A method for generating image information, comprising : executing the three-dimensional shape deformation method according to claim 1.
Deforming the three-dimensional shape by using the method, and generating image information based on the deformed three-dimensional shape.
And generating the image information.
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