(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
網目の交点（Ｓｅｘｇ、Ｓｅｘｄ、Ｓｉｎｇ、Ｓｉｎｄ）の関数として唇の角及び口の開口部（ＢＯ）の境界線の高さで一組の唇（ＬＥ）を上唇及び下唇（ＬＩ、ＬＳ）に区別し（Ｅ１）、
少なくとも前記境界線により分けられる頭部の上部領域及び下部領域（ＺＩ、ＺＳ）を決定し（Ｅ３）、かつ
上唇（ＬＳ）に向かって延び、少なくとも１つの共通する網目を含む任意の２つの筋肉の作用領域を有し、前記上唇（ＬＳ）及び頭部の鼻（ＮＥ）の下の網目の交点を移動する前記上部領域（ＺＳ）に位置するモデル化された筋肉（Ｍ２、Ｍ３Ｇ、Ｍ３Ｄ、Ｍ４Ｇ、Ｍ４Ｄ）の第１のグループ（Ｇ１）、
下唇（ＬＩ）に向かって延び、少なくとも１つの共通する網目を含む任意の２つの筋肉の作用領域を有し、前記下唇（ＬＩ）及び頭部の顎先（ＭＥ）の網目の交点を移動する前記下部領域（ＺＩ）に位置するモデル化された筋肉（Ｍ６Ｇ、Ｍ６Ｄ、Ｍ７Ｇ、Ｍ７Ｄ、Ｍ８）の第２のグループ（Ｇ２）、及び
前記上部領域及び前記下部領域の網目の交点のそれぞれを移動する作用領域を有するモデル化された筋肉（Ｍ４Ｇ、Ｍ４Ｄ、Ｍ５Ｇ、Ｍ５Ｄ、Ｍ６Ｇ、Ｍ６Ｄ、Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ、Ｍ９Ｆ）の最後のグループを構成し（Ｅ４）、前記唇を伸ばす及び収縮することを特徴とする、モデル化された顔の筋肉により３次元で描かれ、一組の唇を含む網目の集合の形式で入力される頭部（ＴＥ）をアニメーション化するためデータ処理手段で実施される方法。
【請求項２】
前記最後のグループが、モデル化された筋肉（Ｍ５Ｇ、Ｍ５Ｄ）を含み、それらが唇の角（Ｓｅｘｇ、Ｓｅｘｄ）までそれぞれ延び、それぞれ独立して網目の交点を唇の角の外側に向かって反対方向に移動させる独立した作用領域を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最後のグループが、モデル化された筋肉（Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ、Ｍ９Ｆ）を含み、それらが口の真ん中に取り付けられ、それぞれ独立して網目の交点を唇の角（Ｓｅｘｇ、Ｓｅｘｄ）及び口の内部（ＢＯ）の方へ移動する独立した作用領域を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
区分工程（Ｅ１）が以下の工程、つまり
前記一組の唇（ＬＥ）の周縁部の網目の交点を識別して、前記唇の内側及び外側の輪郭（Ｃｉｎ、Ｃｅｘ）を画定し（Ｅ１１）、
前記内側及び前記外側の輪郭（Ｃｉｎ、Ｃｅｘ）上の横方向に最も遠い網目の交点（Ｓｅｘｇ、Ｓｉｎｇ、Ｓｉｎｄ、Ｓｅｘｄ）を検出し（Ｅ１２、Ｅ１３）、
すでに検出された交点により画定される唇の角部分のうちの１つの下側の網目の交点を前記下唇ＬＩに属するものとして区分し（Ｅ１４、Ｅ１５）、
前記下唇（ＬＩ）の下側の交点（Ｓｉｎｆ）付近の交点から始まるすべての区分されていない網目の交点を、前記下唇に属するものと再帰的に区分し、かつ
前記下唇（ＬＩ）に属さない前記一組の唇（ＬＥ）の、他のすべての区分されていない交点を前記上唇（ＬＳ）に属するものとして区分する（Ｅ１８）という工程を含むことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
決定工程（Ｅ３）が以下の工程、つまり
前記外側の交点（Ｓｅｘｇ、Ｓｅｘｄ）間の部分の真ん中（ＭＢ）を前記唇の前記外側の輪郭（Ｃｅｘ）上で検出された横方向に最も遠いものと決定し（Ｅ３２）、
顎の枢軸の交点（Ｓｐｇ、Ｓｐｄ）を決定し（Ｅ３３）、
前記枢軸の交点（Ｓｐｇ、Ｓｐｄ）と前記外側の交点（Ｓｅｘｇ、Ｓｅｘｄ）間の部分をつなぐ破線下に位置するすべての交点を、前記下部領域（ＺＩ）に属するものとして区分し（Ｅ３４）、かつ
頭部の他のすべての網目の交点を前記上部領域（ＺＳ）に属するものと区分する（Ｅ３５）という工程を含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
モデル化された筋肉が円錐角αを有する錐体の作用領域（ＺＮ）により画定され、前記作用領域内の網目の交点（Ｓｉ）が移動ベクトル
【数１】
0004701582.tif 000037
の影響を受け、前記移動ベクトル
【数２】
0004701582.tif 000038
が作用領域の軸（ＡＩ）に対する角度βで前記錐体の作用領域の頂上（Ａ）に向かって方向付けられ、前記移動ベクトルが
【数３】
0004701582.tif 000039
のように画定される角度の減衰係数δＡに比例することを特徴とする、請求項１から請求項５のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
モデル化された筋肉が頂点ｄＡを有する円錐台形の作用領域（ｚｎ）の始点Ａ、方向付けられた先端Ｉ及び２つの楕円形の開口度を有するベクトルにより画定され、その中で、交点を通る半径ｒの楕円形部分の領域の軸からの半径距離Ｓ’ｊＳｊに位置する網目の交点Ｓｊが移動ベクトルの影響を受け、前記移動ベクトルが作用領域の交点ｄＡに向かって方向付けられ、角度の減衰係数δｅＡ及び半径の減衰係数δｅＲに比例し、前記角度の減衰係数δｅＡ及び前記半径の減衰係数δｅＲが
δｅＡ＝（ｒ２−‖Ｓ’ｊＳｊ‖／ｒ２
δｅＲ＝（‖ＡＩ‖／‖ｄＡＩ‖）ｃｏｓ［（（‖ｄＡＳｊ‖−‖ｄＡｔ’‖）／（‖ｄＡＳ’ｊ‖−‖ｄＡｔ’‖））（π／２）］
‖ｄＡａ‖≦‖ｄＡＳｊ‖≦‖ｄＡｔ‖の場合、
δｅ＝δｅＡ＝‖ＡＩ‖／‖ｄＡＩ‖及びδｅＲ＝１
のように画定され、ここでｔ’がｄＡＳｊと領域の小さい底面ａ及び大きい底面ｂ間の中間の底面ｔとの交点であることを特徴とする、請求項１から請求項５のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
網目の交点（ＳＣ）が筋肉（Ａ１Ｉ１、Ａ２Ｉ２、Ａ３Ｉ３）の複数の交差する作用領域（ＺＮ１、ＺＮ２、ＺＮ３）に位置するとき、網目の交点（Ｓｉ）が前記筋肉の作用に起因する移動ベクトルを加えることにより決定される移動ベクトル
【数４】
0004701582.tif 000040
により移動して合成ベクトルを得、その後前記合成ベクトルを切り捨て、それにより前記合成ベクトルが筋肉の移動ベクトルの最大係数に等しい係数を有することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
モデル化された前筋（Ｍ１０Ｇ、Ｍ１１Ｇ、Ｍ１２Ｇ、Ｍ１５Ｇ、Ｍ１０Ｄ、Ｍ１１Ｄ、Ｍ１２Ｄ、Ｍ１５Ｄ）のグループ（Ｇ３；Ｇ４）が構成され、前記筋肉はそれぞれ眉（ＳＧ；ＳＤ）の外側、真ん中及び内側の先端まで、及び瞼（ＰＡＧ、ＰＡＤ）の真ん中まで下方に延び、少なくとも２つずつ交差する作用領域を有し、少なくとも眉及び瞼の網目の交点を移動することを特徴とする、請求項１から請求項８のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
以下の器官のうちの少なくとも１つ、すなわち目（ＢＯＧ、ＢＯＤ）、瞼（ＰＡＧ、ＰＡＤ）、下顎（ＭＡ）、首（ＣＯ）のうちの少なくとも１つをアニメーション化するパラメータを決定する工程（Ｅ５）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項９のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
目の回転の中心（ＲＯ）を、先端が前記目（ＢＯＤ）の白目に関する網目の集合内の２つの最も離れた網目の交点である部分の真ん中として決定する工程（Ｅ５１）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１０のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
瞼の回転軸（ＡＰＡ）を決定する工程（Ｅ５２）を含み、前記瞼の回転軸が前記瞼に関する網目の集合（ＰＡＤ）内の２つの最も遠くに離れた網目の交点を通ることを特徴とする、請求項１から請求項１１のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
網目の交点を顎枢軸の交点（Ｓｐｇ、Ｓｐｄ）、顎先の交点（Ｓｍｅ）及び頭部―首移行部の交点（ＳＣＯ）として決定して、顎関節の角ＡＭを画定し（Ｅ５３）、
関節扇形ＡＭより小さく、関節扇形ＡＭに含まれ、共通する下方側面（Ｓｐｄ、ＳＣＯ）を有する所定の角度扇形αＭを決定し（Ｅ５４）、
角度関節扇形ＡＭに含まれる網目の交点を、顎（ＭＡ）の回転が角度扇形ＡＭ−αＭに位置する網目の交点に完全に作動し、及び減衰方法で角度扇形αＭ内の網目の交点に完全に作動するように区分し（Ｅ５５）、それにより網目の交点及び共通する下方側面（Ｓｐｄ、ＳＣＯ）間の角度距離αｉが減少する場合、前記網目の交点が
【数５】
0004701582.tif 000041
のように画定される減衰係数の関数として移動するという工程を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１２のうちいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
首（ＣＯ）の上部及び下部の前方の交点（Ｓｓｕｐ１、Ｓｉｎｆ１）及び上部及び下部の後方の交点（Ｓｓｕｐ２、Ｓｉｎｆ２）を決定し（Ｅ５６）、
前記上部及び下部の交点（Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２、Ｓｉｎｆ１、Ｓｉｎｆ２）を通る横方向の平面間に含まれる網目の交点を首に属するものと区分し（Ｅ５７）、
首に属さない頭部の網目の交点すべてを区分し（Ｅ５８）、
首に属する網目の交点を取り囲む容積の中心から成る頭部の回転の中心（ＣＲＴ）を決定し（Ｅ５９）、
前記首（ＴＥ）の実質上の回転が前記上部の交点（Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２）を通る横方向の平面上に位置する網目の交点に完全に作動し、及び減衰方法で首（ＣＯ）の網目の交点に完全に作動するために、前記首の上部及び下部の交点の最小及び最大の座標Ｙｍｉｎ及びＹｍａｘを決定し（Ｅ６０）、それにより座標ＹＳｉである網目の交点（Ｓｉ）が前記下部の交点（Ｓｉｎｆ１、Ｓｉｎｆ２）を通る横方向の平面に近づけば近づくほど、前記網目の交点の角度移動が
【数６】
0004701582.tif 000042
のように画定される比率の関数としてますます減少するという工程を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
クライアント（ＣＬａ）が、網目の集合（ＥＭ）及びパラメータ（Ｐ）形式で立体で描かれる頭部（ＴＥ）を入手し、頭部をアニメーション化コマンド（ＣＡ）の関数として請求項１から請求項１４のいずれか１つに記載の方法によってアニメーション化するデータ処理手段（ＭＡａ）を含み、サーバ（ＳＥ２ａ）が前記クライアント（ＣＬａ）により送信されるメッセージ（ＱＲ／ＣＬ）に対応する要求（ＲＱ）によりアドレス指定されるデータベース（ＢＳ）で読み取られる回答（ＲＰ）を、前記クライアント（ＣＬａ）に送信されるメッセージ（ＱＲ／ＳＥ）及びアニメーション化コマンド（ＣＡ）に変換することを特徴とする、クライアントサーバシステム。
【請求項１６】
サーバ（ＳＥ３）がデータベースサーバであり、クライアント（ＣＬｂ）が網目の集合（ＥＭ）及びパラメータ（Ｐ）形式で立体に描かれる頭部（ＴＥ）を入手し、頭部をアニメーション化コマンド（ＣＡ）の関数として請求項１から請求項１４のいずれか１つに記載の方法によってアニメーション化するデータ処理手段（ＭＡｂ）と、さらにクライアントに提供されるメッセージ（ＱＲ／ＣＬ）に対応する要求（ＲＱ）によってアドレス指定されたデータベースサーバ（ＳＥ３）で読み取られる回答（ＲＰ）を、クライアントに適用されるメッセージ（ＱＲ／ＳＥ）及び前記データ処理手段（ＭＡｂ）に送信されるアニメーション化コマンド（ＣＡ）に変換する会話手段（ＭＣ）を含むことを特徴とする、クライアントサーバシステム。
【請求項１７】
前記網目の集合（ＥＭ）及び前記パラメータ（Ｐ）が所定のサーバ（ＳＥ１）から選択される及び入手されることを特徴とする、請求項１５又は請求項１６に記載のクライアントサーバシステム。
【請求項１８】
前記網目の集合及び前記パラメータが以下の、つまり頭部（ＴＥ）を立体にモデル化する網目の集合（ＥＭ）；具体的に顎（Ｓｐｄ（Ｓｐｇ）、Ｓｍｅ、ＭＣＯ、αＭ）、首（Ｓｉｎｆ１、Ｓｉｎｆ２、Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２）及び筋肉（Ａ、Ｉ、Ｔ、Ｂ、α）のアニメーション化を画定するのに必要なパラメータ（Ｐ）のうちのすべてまたはいくつかであることを特徴とする、請求項１５から請求項１７のいずれか１つに記載のクライアントサーバシステム。
【請求項１９】
前記アニメーション化コマンド（ＣＡ）が以下の顔のアニメーション化、つまり前記頭部（ＴＥ）を回転すること、目（ＢＯＤ、ＢＯＧ）を回転すること、瞼（ＰＡＤ、ＰＡＧ）を回転すること、文字を発音すること、音を発音すること、頭部の顔の中立の表現を選択すること、感動を表現することのいくつか又はすべてと関係があることを特徴とする、請求項１５から請求項１８のいずれか１つに記載のクライアントサーバシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体の顔をアニメーション化する方法に関し、その方法は前もって保存及び解析された話者の頭部をアニメーション化するエンジンを含むデータ処理手段で使用される。例えば、データ処理手段はテレビ会議、在宅勤務又は共同作業、あるいは電子メールを読み上げる情報処理機能を有する代理人、又は電子商取引の申し込みに対する仮想アシスタントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において、ほとんどのアニメーション化のエンジンは筋肉ではなく、顔はしばしば頭部の基調となる表現の間でモーフィングによりアニメーション化され、それは技術者による手作業で製作されていた。筋肉のアニメーション化のエンジンは一般にもっと包括的だが肌の弾力性は考慮に入れない。頭部のリアルタイムのアニメーション化を妨げるからである。
【０００３】
筋肉のアニメーション化エンジンは興味あるものである。なぜならそれを使って容易に一組の筋肉の収縮として、アニメーション化を記述することができるからであり、頭部は所定の網目の集合、例えば唇、目、瞼などによって構成される。これら収縮の集合はしばしば顔から顔へ一般化されうる。例えば、微笑みは唇の角に作用する頬骨筋の収縮により常に得られる。
【０００４】
例えばKeith WATERによる以下の論文、つまり1987年７月にComputer Graphicsの21巻４号17-24ページに掲載された「A Muscle Model for Animating Three-Dimensional Facial Expression」及び1993年６月15日にIEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligenceの６号569-579ページに掲載された「Analysis and Synthesis of Facial Image Sequences Using Physical and Anatomical Models」では、角度の作用扇形内のベクトル形式で筋肉を可動化する方法により顔をアニメーション化することを提案しており、その角度の作用扇形内で網目の交点は角度の減衰因数及び半径の減衰因数の関数として移動する。
【０００５】
しかしながら、上記のような型のアニメーション化エンジンでは、下唇に固定される下顎の回転によって唇が分離し口が開く。この回転は唇の角を壊し、話すときに唇の独立した動きを正確に反映させることができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、過度に複雑化しないで唇のアニメーション化を改良し、それによりさらに忠実に対応する唇の本当の動きを再現し、それがリアルタイムに実行されることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従って、モデル化された顔の筋肉により立体で描かれ、一組の唇を含む網目の集合という形式でデータ処理手段に入手される頭部をアニメーション化する方法は以下の工程、つまり
網目の交点の機能として唇の角及び口の開口部の境界線の高さで一組の唇を上唇及び下唇に区別し、
少なくともその境界線により実質上分けられる頭部の上部領域及び下部領域を決定し、かつ
上唇に向かって延び、少なくとも２つずつ交差して上部領域に位置し、上唇及び頭部の鼻の下の網目の交点を移動する作用領域を有するモデル化された筋肉の第１のグループ、
下唇に向かって延び、少なくとも２つずつ交差して下部領域に位置し、前記下唇及び頭部の顎先の網目の交点を移動する作用領域を有するモデル化された筋肉の第２のグループ、及び
上部及び下部領域の網目の交点のそれぞれを移動する作用領域を有するモデル化された筋肉の最後のグループを構成し、唇を伸ばす及び収縮するという工程を含む。
【０００８】
それぞれ互いに対して及び一定の網目の交点上の少なくとも２つの筋肉の作用から独立した第１、第２及び第３のグループのモデル化された筋肉の配分のおかげで、話す際の口がさらに自然な方法で開く。
【０００９】
のちに明らかになることであるが、本発明はまた以下の器官、つまり目、瞼、下顎、首のうちの少なくとも１つをアニメーション化するパラメータを決定することによりパラメータによるアニメーション化を提供する。
【００１０】
本発明はまた、顔のアニメーション化に関するクライアントサーバシステムに関する。第１の実施形態によれば、クライアントはデータ処理手段を含み、それは本発明による方法による網目の集合及びパラメータ形式で立体に描かれる頭部を入手し、頭部をアニメーション化コマンドの関数としてアニメーション化する。サーバは処理サーバであって、クライアントにより送信されたメッセージに対応する要求によってアドレス指定されたデータベースから読み取られる回答を、クライアントに送信されるメッセージ及びアニメーション化コマンドに変換する。
【００１１】
クライアントサーバシステムの第２の実施形態によると、サーバはデータベースサーバであってクライアントはデータ処理手段及び会話手段を含む。処理手段は本発明による方法による網目の集合及びパラメータの形式で立体に描かれる頭部を入手し、頭部をアニメーション化コマンドの関数としてアニメーション化する。会話手段は、クライアントに提供されるメッセージに対応する要求によってアドレス指定されるデータベースサーバ内で読み取られる回答を、クライアントに適用されるメッセージ及びデータ処理手段に送信されるアニメーション化コマンドに変換する。
【００１２】
網目の集合及びパラメータは、好ましくは所定のサーバから選択される及び入手される。
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点は対応する添付の図面に関連し、以下の本発明の複数の好ましい実施形態の記述を読むことでさらに明らかとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明による顔をアニメーション化する方法は、データ処理手段で実行されるアニメーション化エンジンにおいて使用される。データ処理手段は、例えば、家庭用コンピュータ、マルチメディアインターネットサーバ又はテレビ会議若しくは在宅勤務の端末に設置され、それら端末は端末に向かい合う話者の頭部ＴＥの立体画像を受け取る。テレビ会議の間、遠隔の話者の端末にその画像を送信するためである。他の変形として、例えば買い物や旅行者情報のデータベースといったデータベースへのアクセスを提供する公共端末に設備される仮想アシスタントが交換手・受付係の頭部ＴＥの立体画像を保存しており、情報が聴かれている間その画像が表示される。図１及び図２のそれぞれＸＯＹ平面の正面図とＹＯＺ平面の右側面図に示されるように、話者又はオペレータの頭部ＴＥが立体で網目状の画像形式でデータ処理手段により得られる。立体で網目状の画像は、スキャナにより得られる又は本発明の一部ではないソフトウェアにより解析された頭部の１つ又はそれ以上の写真から推論される。
【００１５】
初期工程Ｅ０において、頭部ＴＥが複数の多角形（基本的に三角形と四角形の）の網目の集合により表面的に画定される。それはそれぞれのアニメーションに適用されうる。しかしながら、衣服で覆われた胸部ＢＵは一般にアニメーション化されない。三角形の網目の集合は具体的に例えば顔の表皮、唇ＬＥ、右及び左の上瞼ＰＤ及びＰＧ、及び左右の目の白目ＢＯＧ及びＢＯＤを含む。
【００１６】
以下の記述については、Ｓｉ及びＳｊは任意の２つの網目の交点を示す。
【００１７】
図３に示されるように、データ処理手段内においてソフトウェア形式で実行される顔をアニメーション化する方法は、前述したように顔の表面に網目をいれて立体的にする初期工程Ｅ０を含み、それに本発明に特有の工程Ｅ１からＥ５が続く。その方法は、話者又はオペレータの頭部と特に顔のリアルタイムの自動的なアニメーション化を可能にし、彼らの声または文字を解析する機能を果たす。それにより音素を話者又はオペレータの顔のアニメーションに翻訳する。唇の動きがこのアニメーションにとって基本的なものである。
【００１８】
図４は下唇ＬＩ及び上唇ＬＳを含む三角形の網目の集合ＬＥを詳細に示しており、ＸＯＹ平面において軸ＯＺに沿って集合を投影した正面図で示される。本発明によると、工程Ｅ１では図５に示されるアルゴリズムにより下唇ＬＩと上唇ＬＳを区別する。唇を別々にアニメーション化するためである。この唇を区別するアルゴリズムは工程Ｅ１１からＥ１８を含む。工程Ｅ０に含まれる初期工程Ｅ１０において、三角形の網目の集合ＬＥの交点の座標はすべて既知である。
【００１９】
第１工程Ｅ１１において、集合ＬＥの内側の周縁部の網目の交点Ｓｉが識別され、一組の唇ＬＥの内側の輪郭Ｃｉｎを画定する。内側の輪郭Ｃｉｎは、静止した唇の間の口ＢＯのかすかな開口と唇の端部の角を取り囲む。集合ＬＥの外側の周縁部における網目の交点が識別され、唇の角を通る上唇及び下唇の集合ＬＥの外側の輪郭Ｃｅｘを画定する。
【００２０】
工程Ｅ１２において、横軸ＯＸに沿って横方向に最も外側の交点Ｓｉｎｇ及びＳｉｎｄ、すなわち最も左側及び最も右側の交点が、内側の輪郭Ｃｉｎ上に検出される。同様に、工程Ｅ１３において、横軸ＯＸに沿って横方向に最も外側の交点Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄ、すなわち最も左側及び最も右側の交点が外側の輪郭Ｃｅｘ上で検出される。外側の輪郭Ｃｅｘ上の最も小さい縦軸に対応する他の交点Ｓｉｎｆもまた検出される。
【００２１】
左手側の交点のペア（Ｓｉｎｇ、Ｓｅｘｇ）及び右手側の交点のペア（Ｓｉｎｄ、Ｓｅｘｄ）は従って唇の左右の角に形体を与える。
【００２２】
その後、図４の内側の輪郭の左側の交点Ｓｉｎｇの左側にあり、前もって検出された端部を有する左角の部分ＳｅｘｇＳｉｎｇより小さい縦軸Ｙを有するすべての網目の交点は、工程Ｅ１４において、下唇ＬＩに属する交点であると区分される。同様に、図４の内側の輪郭の右側の交点Ｓｉｎｄの右側にあり、前もって検出された端部を有する右角の部分ＳｅｘｄＳｉｎｄより小さい縦軸Ｙを有するすべての網目の交点は、工程Ｅ１５において、下唇ＬＩに属する交点であると区分される。従って、工程Ｅ１４及びＥ１５において、角の部分ＳｅｘｇＳｉｎｇの１つの下にある網目の交点は下唇ＬＩに属すると区分される。
【００２３】
次の工程Ｅ１６において、下側の交点Ｓｉｎｆが下唇ＬＩに属する交点としてマークされる。
【００２４】
工程Ｅ１７において、区分されていない、すなわち口の開口ＢＯの高さになく、唇の内側の輪郭Ｓｉｎｇ及びＳｉｎｄの交点の横座標間に横座標Ｘを有するすべての網目の交点は、下唇ＬＩの下側の交点Ｓｉｎｆに近い２つの交点から始まり、徐々に下側の唇つまり唇の角部分へ押し寄せ、区分される交点がもはやなくなるまで下唇ＬＩに属するとして再帰的に区分される。
【００２５】
その後、工程Ｅ１８において、一組の唇ＬＥで区分されておらず、下唇ＬＩに属さないとされた他のすべての交点は、上唇ＬＳに属するものとして区分される。この段階において、上唇ＬＳ及び下唇ＬＩは２つの網目の交点の集合により別々に画定される。２つの網目の交点の集合は、唇の間のわずかな口の開口ＯＢにより、及び可能的には上唇ＬＳに属すると考えられる角の高さの境界点により分離される。
【００２６】
図３を参照すると、顔をアニメーション化する方法は、特別な方法でモデル化された口を開けるため及び頭部ＴＥの下部領域ＺＩ及び上部領域ＺＳを決定するための特殊な顔の筋肉を配置する及び画定する工程Ｅ２及びＥ３を続ける。特殊な筋肉の作用を限定するため及びもう１つの唇に関して独立した１つの唇のアニメーションを制御しそれにより唇ＬＩとＬＳを分離するためである。
【００２７】
図６に示され、図７の表に提示されるように、工程Ｅ２はある領域において唇の動きを制御する１７の筋肉のグループを画定する。その領域は実質的には鼻の下に位置し、頭部ＴＥの前部と後部の正中面ＡＰに関して左右対称である。この代案として、工程Ｅ２は初期工程Ｅ０のあとに実行されうる。１７の筋肉とは、
鼻の鼻翼に沿って斜め下方に延びる左右の内側の鼻−唇筋Ｍ１Ｇ及びＭ１Ｄ、
取り付け個所が鼻の中隔の下に位置し、上唇ＬＳの鼻下の溝Ｓｓｕｐ（図４）に下方に延びる中央の上唇挙筋Ｍ２、
取り付け個所が実質上鼻孔の根元にあり、鼻下の溝を特徴付ける交点Ｓｓｕｐと唇の角の間にある外側の輪郭Ｃｅｘへ実質上垂直方向に延びる左右の内側の鼻−唇筋肉Ｍ３Ｇ及びＭ３Ｄ、
実質上それぞれの耳の上に取り付けられ、唇の角にある外側の交点Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄまで実質上斜めに延びる左右の大頬骨筋Ｍ４Ｇ及びＭ４Ｄ、
頬の真ん中から唇の角にある外側の交点まで実質上水平に延びる左右の笑筋Ｍ５Ｇ及びＭ５Ｄ、
顎先から唇の角にある外側の交点へ実質上斜め上方及び横方向に延びる左右の口角下制筋Ｍ６Ｇ及びＭ６Ｄ、
顎先の隆起から下側の交点Ｓｉｎｆ及び唇の角にある外側の交点の間の下唇ＬＩの外側の輪郭Ｃｅｘに向かって実質上垂直方向上向きに延びる左右の三角筋Ｍ７Ｇ及びＭ７Ｄ、
顎先の切れ込みから下唇ＬＩの下側の交点Ｓｉｎｆにまで実質上垂直に延びる顎先の筋肉Ｍ８、
内側の輪郭Ｃｉｎ上の向かい合う中央の交点の間に位置する口の開口部の真ん中ＭＯ（図４）に取り付け個所を有し、口の開口部ＯＢの部分の交点Ｓｉｎｇ及びＳｉｎｄにそれぞれ向かい、口の内部に水平に向う左右及び前部の輪筋Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ及びＭ９Ｆである。
【００２８】
３つの輪筋Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ及びＭ９Ｆは、環状筋を構成し、口の周りの括約筋として作用し、真ん中ＭＯ上に集まり、例えば文字Ｏの発音を真似る。
【００２９】
本発明によると、上記に記載され口の開口に際し特殊な１７のモデル化された筋肉の作用は、唇のアニメーション化においてさらに具体的になるべく、唇の分離を可能とするそれぞれの決定された作用領域に限定される。この分離を得るために、工程Ｅ３は顔の下部領域ＺＩ及び顔の上部領域ＺＳを画定する。１つ又は両方の領域ＺＩ及びＺＳのそれぞれの交点に対してこれらの筋肉のうちのいくつかの作用を限定するためであり、これは図７の表の右側の列に示されている。
【００３０】
図９に関連し、図８に詳細に示されるように、２つの領域ＺＩ及びＺＳの１つ、例えば下部領域ＺＩは、５つの工程Ｅ３１からＥ３５により決定される。
【００３１】
工程Ｅ３１において、網目の集合ＬＥにおける下唇ＬＩのすべての網目の交点Ｓｉは顔の下部領域ＺＩに属するものとして区分される。工程Ｅ３２において、口の真ん中ＭＢは、唇の角にある外側の交点Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄ間の部分の真ん中であるとして決定され、その交点Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄは、工程Ｅ１３において（図５）、外側の輪郭Ｃｅｘ上の最も外側の交点としてすでに検出されている。左右の顎の枢軸の交点Ｓｐｇ及びＳｐｄは、工程Ｅ３３において、実質上耳の基底部で決定され、図２に示されるような、顎の、特に下顎の水平な枢軸を標示する。
【００３２】
次の工程Ｅ３４において、頭部の及び特に「顔の表皮」として参照される表面の網目の集合のすべての網目の交点Ｓｉであって、左側の輪郭の投影における（図示せず）部分ＳｐｇＳｅｘｇ下に位置し、口の真ん中ＭＢの左、すなわち、頭部ＴＥの前部と後部の正中面の左にある交点は、下部領域ＺＩに属するとして区分される。同様に、網目の「顔の表皮」集合のすべての交点のうち、図２に示される右側の輪郭の投影において部分ＳｐｄＳｅｘｄ下に位置し、口の真ん中ＭＢの右、すなわち頭部ＴＥの前部と後部の正中面の右にある交点は、下部領域ＺＩに属するものとして区分される。従って下部領域は破線の下に位置し、外側の角の交点Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄ間の部分を通って枢軸の交点ＳｐｇＳｐｄと結合する。
【００３３】
その後工程Ｅ３５において、頭部の、特に「顔の表皮」の集合の他のすべての網目の交点は、頭部の上部領域ＺＳに属するものとして区分される。
【００３４】
図９において、影のついた網目の部分は下部領域ＺＩを表し、影のついていない網目部分は上部領域ＺＳを表す。
【００３５】
図６に関して、図７の表の左手側の列に示されるように、上唇ＬＳ上の筋肉Ｍ２、Ｍ３Ｇ及びＭ３Ｄは、上部領域ＺＳにおいてのみ作用し、下唇ＬＩの下にある筋肉Ｍ７Ｇ、Ｍ７Ｄ及びＭ８は、下部領域ＺＩにおいてのみ作用する。唇を互いに向って及び互いから離れて動かすためである。図７の表の他の筋肉は口の横方向に位置し、それぞれが下部領域及び上部領域の網目の交点を同時に動かし、唇を横方向又は斜めに伸ばす及び収縮する。
【００３６】
本発明は図１０に示されるようにWATERSにより推薦されるものと幾分似ている筋肉の模型を採用する。それは筋肉の収縮における皮膚の弾力性を考慮に入れ、長くて細かい計算を避ける。
【００３７】
モデル化された筋肉は、たった２カ所で網目状の頭部に取り付けられる。それは非常にしばしば網目の交点と一致し、筋肉のベクトル
【数７】
0004701582.tif 000002
の始点及び方向付けられた先端により表される。ベクトルの始点は、筋肉の根元と考えられる筋肉の取り付け個所Ａを構成する。生物学的な視点から、筋肉は頭部ＴＥの骨に取り付けられるからである。方向づけられた先端が筋肉の組織へ挿入する箇所Ｉを構成する。収縮の間、取り付け個所Ａ及び挿入箇所Ｉは静止した状態を保持し、筋肉は収束する磁界のように作用し、ベクトル
【数８】
0004701582.tif 000003
付近の錐体の作用領域ＺＮに位置する網目の交点Ｓｉをベクトルの始点Ａの方向に引きつける。これは、本発明によりモデル化された筋肉の２０％及び６０％収縮を示す図１１Ａ及び図１１Ｂからわかる。筋肉の作用領域ＺＮは母線ＡＢ、ベクトル
【数９】
0004701582.tif 000004
に沿った軸、円錐の角度α及び中心Ａを伴う球状の底面ＢＢに対応する。錐体の作用領域ＺＮは図１０に示されるように、ベクトル
【数１０】
0004701582.tif 000005
の全体を含む。
【００３８】
作用領域ＺＮのモデル化された筋肉のベクトル
【数１１】
0004701582.tif 000006
は、以下のパラメータにより画定される。そのパラメータとは、
円形の開口度αであって、作用領域ＺＮの軸ＡＩに関する網目の交点Ｓｉの移動ベクトル
【数１２】
0004701582.tif 000007
の方向に関する角度β＝ＩＡＳｉに対して、筋肉収縮時に交点Ｓｉの移動が筋肉の作用領域ＺＮを超えない限界を画定し、
筋肉収縮の角度及び半径の減衰領域ＡＡＲであって、母線ＴＢ及び同軸で球状の底面ＴＴ及びＢＢを伴う円錐台により画定され、作用領域ＺＮの球状の周囲に位置し、所定の幅ＴＢを伴うベクトル
【数１３】
0004701582.tif 000008
の方向付けられた先端Ｉを含み、その範囲内で網目の交点Ｓｉがますます筋肉により移動するのは、交点Ｓｉが筋肉の部分ＡＩ及び小さい方の底面ＴＴの交点Ｉ’の近くに位置するときであり、
筋肉の収縮の角度の減衰領域ＡＡであって、交点Ａ及びより小さい方の底面ＴＴの間の円錐により画定され、その中で網目の交点Ｓｉが筋肉によりますます移動するのは、交点Ｓｉが筋肉の部分ＡＩ及び交点Ａの近くに位置するときである。
【００３９】
作用領域ＺＮの周囲、すなわち母線ＡＢを伴う円錐表面及び球状で大きい方の底面ＢＢ上の交点Ｓｉは、筋肉収縮時に静止している。角度β＝ＩＡＳｉが角度αと等しくなるまで大きくなる場合、移動減衰δがますます優勢となり（δ≒０）、移動した交点と移動しない交点の隣との間の誇張された境界を防ぐ。網目の交点Ｓｉの移動は、以下の方程式によりベクトル
【数１４】
0004701582.tif 000009
の反対方向である移動ベクトル
【数１５】
0004701582.tif 000010
の移動を交点Ｓｉの座標Ｘ、Ｙ、Ｚに加えることにより計算される。
【数１６】
0004701582.tif 000011
この際、Ｃは筋肉収縮のパーセンテージであり、δは角度の減衰係数δＡ及び半径の減衰係数δＲの生成物と等しい減衰係数であって、以下により定義される。
【数１７】
0004701582.tif 000012
δＲ＝ｃｏｓ（（‖Ｔ’Ｓｉ‖／‖ＴＢ‖）（π／２））
ここで‖ＡＳｉ‖＞‖ＡＴ‖の場合、δ＝δＡ・δＲ
‖ＡＳｉ‖≦‖ＡＴ‖の場合、δ＝δＡ及びδＲ＝１、
そして、Ｔ’はＡＳｉと底面ＴＴの交点である。
【００４０】
減衰係数δＡは本発明に特有であり、ベクトル
【数１８】
0004701582.tif 000013
及びベクトル
【数１９】
0004701582.tif 000014
間の角度距離βに左右される。最大の収縮、すなわち
【数２０】
0004701582.tif 000015
のときの収縮は、β＝０かつδＡ＝δ＝１である部分ＡＩ’に含まれる交点に対して独自に得られ、点Ｉ’は最も遠くに移動されうる交点である。減衰係数δＲは、点Ｓｉ及びＴ’間の半径方向の距離の関数であり、０と１の間であって小さい方の底面ＴＴから大きい方の底面ＢＢに向かう円錐台形領域ＡＡＲにおいてのみ変化する。
【００４１】
図６にも示されるように、額に配置された他のモデル化された顔の筋肉は、左右の眉ＳＧ及びＳＤをアニメーション化するために提供される。図１２の表に記載されるモデル化された筋肉は、
額に取り付けられ、それぞれ左右の眉ＳＧ及びＳＤの外側、真ん中及び内側の先端まで実質上下方に延びる左右の外側の前筋Ｍ１０Ｇ及びＭ１０Ｄ、左右の前筋Ｍ１１Ｇ、Ｍ１１Ｄ及び左右の大前筋Ｍ１２Ｇ及びＭ１２Ｄ、
実質上鼻の頂点に対して横方向に取り付けられ、それぞれ左右の眉の筋肉Ｍ１１Ｇ−Ｍ１２Ｇ及びＭ１１Ｄ−Ｍ１２Ｄの取り付け個所の間にまで上方を向く左右の側方皺眉筋Ｍ１３Ｇ及びＭ１３Ｄ、
目の外側の角に取り付けられ、眉の外側の先端に向かって実質上上方に、眉の外側の先端の下方まで延びる左右の下方輪筋Ｍ１４Ｇ及びＭ１４Ｄ及び上瞼ＰＡＧ、ＰＡＤの真ん中に取り付けられ、下瞼の真ん中に向かって実質上下方に延び、瞼を上げる左右の上方輪筋Ｍ１５Ｇ及びＭ１５Ｄである。
【００４２】
すでに述べたとおり、筋肉が網目の交点Ｓｉに作用するとき移動ベクトル
【数２１】
0004701582.tif 000016
が発生する。それは交点Ｓｉの座標に加えられ、移動交点を得る。しかしながら、網目の交点Ｓｉが１つ以上の交差する筋肉の作用領域に位置し、従ってこれらすべての筋肉の作用を受ける場合、適切な予防措置をとらずに移動ベクトルを加えることにより、ベクトルの付加に起因する網目の交点の過度の移動が発生する。移動した交点は、移動に寄与するモデル化された筋肉の取り付け個所より遠くに引き付けられる。
【００４３】
例えば、３つの筋肉
【数２２】
0004701582.tif 000017
及び
【数２３】
0004701582.tif 000018
は図１３Ａに示される交差する作用領域ＺＮ１、ＺＮ２及びＺＮ３を有する。これら３つの筋肉の筋肉ベクトルは共通する網目の交点ＳＣで交わる。交点ＳＣのような、３つの作用領域に共通する、共通する網目の交点にこれら３つのベクトルの作用を付加すると、各々がＣ＝２０％の寄与では移動交点ＳＣＡを作用領域内に保持する。一方、収縮Ｃのパーセンテージが高い場合、例えば図１３Ｂに示されるように６０％に等しい場合、３つの筋肉Ａ１Ｉ１、Ａ２Ｉ２及びＡ３Ｉ３の寄与を加えることにより得られる合成ベクトルを交点ＳＣのような共通する交点に適用することにより、作用領域ＺＮ１、ＺＮ２及びＺＮ３の外に引っ張られる移動交点ＳＣＢが発生するが、それは実際には不可能である。
【００４４】
この課題を克服するために、工程Ｅ４は図１４の表に示されるようにモデル化された顔の筋肉を分類し、それらの位置によりグループＧ１からＧ５を構成する。
【００４５】
第１のグループＧ１は筋肉Ｍ２、Ｍ３Ｇ、Ｍ３Ｄ、Ｍ４Ｇ及びＭ４Ｄを含む。それらは上唇ＬＳに取り付けられ、隣接する筋肉の間で少なくとも２つずつ交差する作用領域を有し、唇ＬＳ及び鼻ＮＥの下の網目の交点Ｓｉを移動する。第２のグループＧ２は筋肉Ｍ６Ｇ、Ｍ６Ｄ、Ｍ７Ｇ、Ｍ７Ｄ及びＭ８を含む。それらは下唇ＬＩに取り付けられ、隣接する筋肉の間で少なくとも２つずつ交差する作用領域を有し、唇ＬＩ及び顎先ＭＥの網目の交点Ｓｉを移動する。第３のグループＧ３は左の前筋Ｍ１０Ｇ、Ｍ１１Ｇ、Ｍ１２Ｇ及びＭ１５Ｇを含む。それらは実質上左正面部分に位置し、図１３Ａと相似する方法で、少なくとも２つずつ交差する作用領域を有し、実質上眉ＳＧ及び／又は瞼ＰＡＧの中及び／又は上にある正面の網目の交点Ｓｉを移動する。同様に、第４のグループＧ４は右の前筋Ｍ１０Ｄ、Ｍ１１Ｄ、Ｍ１２Ｄ及びＭ１５Ｄを含み、それぞれ筋肉Ｍ１０Ｇ、Ｍ１１Ｇ、Ｍ１２Ｇ及びＭ１５Ｇと左右対称である。
【００４６】
第１の４つのグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４のそれぞれにおいて、網目の交点Ｓｉの移動ベクトルは網目の交点Ｓｉに作用できるグループの筋肉の作用に起因する移動ベクトルを加えることにより決定され、合成ベクトルを得る。合成ベクトルはその後切り捨てられ、それにより合成ベクトルの係数は作用しなければならない筋肉の移動ベクトルの最大係数に等しくなる。
【００４７】
例えば、図１３Ａ及び１３Ｂに示される前述の３つの筋肉Ａ１Ｉ１、Ａ２Ｉ２及びＡ３Ｉ３が４つのグループＧ１からＧ４のうちのひとつに属し、例えば第１グループＧ１の筋肉Ｍ３Ｄ、Ｍ２及びＭ３Ｇ又は第２グループＧ２の筋肉Ｍ７Ｄ、Ｍ８及びＭ７Ｇといった共通する少なくとも１つの網目の交点Ｓｉを含む作用領域ＺＮ１、ＺＮ２及びＺＮ３を有する場合、交点Ｓｉは３つの筋肉の移動ベクトル
【数２４】
0004701582.tif 000019
及び
【数２５】
0004701582.tif 000020
の合計に等しい合成ベクトルと同じ方向を有するベクトルにより本発明に従って移動する。言い換えると、
【数２６】
0004701582.tif 000021
であってベクトル
【数２７】
0004701582.tif 000022
と同じ係数を有するベクトルにより移動する。それは、
【数２８】
0004701582.tif 000023
の場合であって、さもなければ係数が「ｓｕｐ」と表示される３つの係数の最高値に等しい場合である。前述した方程式において、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３はそれぞれ３つの筋肉Ａ１Ｉ１、Ａ２Ｉ２及びＡ３Ｉ３の収縮を表し、δ１、δ２、δ３は減衰係数を表し、それぞれ作用領域ＺＮ１、ＺＮ２及びＺＮ３における交点Ｓｉの位置に左右される。
【００４８】
最後のグループＧ５は様々な筋肉、具体的にはモデル化された筋肉Ｍ４Ｇ、Ｍ４Ｄ、Ｍ５Ｇ、Ｍ５Ｄ、Ｍ６Ｇ、Ｍ６Ｄ、Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ及びＭ９Ｆを含む。これらの筋肉は交点のそれぞれを移動させる作用領域を含み、交点は一部上部領域ＺＳにあるが実質上は下唇ＬＩの上にあり、一部下部領域ＺＩにあるが実質上は上唇ＬＳの下にある。最後のグループＧ５はこれらの筋肉によって唇を伸ばし、収縮させることができる。
【００４９】
グループＧ５はまた、交点がたった１つの筋肉の作用領域に存在しうる又は移動が直角であるように選択された筋肉を有する。従ってグループＧ５はモデル化された筋肉Ｍ５Ｇ及びＭ５Ｄを含む。筋肉Ｍ５Ｇ及びＭ５Ｄはそれぞれ唇の角Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄに取り付けられ、独立した作用領域を有し、網目の交点を唇の角Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄに向かって反対方向にそれぞれ独立して移動させる。グループＧ５はモデル化された筋肉Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ及びＭ９Ｆを含む。筋肉Ｍ９Ｇ、Ｍ９Ｄ及びＭ９Ｆは口の真ん中に取り付けられ、独立した作用領域を有し、網目の交点を唇の角Ｓｅｘｇ及びＳｅｘｄ及び口の内側に向かってそれぞれ独立して移動させる。
【００５０】
上記の代案として、モデル化された筋肉のベクトル
【数２９】
0004701582.tif 000024
が、その取り付け個所がベクトルの始点Ａ及び方向付けられた先端Ｉであり、図１５及び図１６に示されるように、楕円形の底面を伴う作用領域ｚｎのパラメータにより画定される。パラメータは実質上図１０に示される作用領域ＺＮに対して画定されたものと類似し、以後対応する小文字により表示される。パラメータは、２つの取り付け個所のほかに、ベクトル
【数３０】
0004701582.tif 000025
は方向付けられた先端Ｉから離れてベクトル
【数３１】
0004701582.tif 000026
の始点Ａの裏側の方向、
【数３２】
0004701582.tif 000027
であるポイントｄＡへ向かう移動「ｄｉｓｐ」である。それにより、特に短い筋肉に対して、力が非常に密度の高い方法で始点Ａに向かって集中するが、「裏側の」ポイントｄＡに向かって集中するように見える。
パラメータは、平面ｘｚ及びｙｚにおける２つの楕円形の開口角度αｅｈ及びαｅｖである。それはベクトル
【数３３】
0004701582.tif 000028
の方向に垂直な作用領域ｚｎの楕円形の輪郭部分及び先端Ｉの前にある作用領域ｚｎを終了する長円体の底面ｂｂによるものである。２ｈ及び２ｅが部分ＡＩと同一線形順序に並ぶ縦軸ｚ上の中心Ｓ’ｊを伴う楕円形部分の主要な軸及び軽微な軸を意味し、Ｓｊが作用領域ｚｎのＳ’ｊと同じ高さの網目の交点である場合、交点Ｓｊの座標ｘ及びｙは
（ｘ２／ｈ２）＋（ｙ２／ｖ２）＝１
となる。すなわち、作用領域の軸ｚに関する交点Ｓｊの移動ベクトル
【数３４】
0004701582.tif 000029
の方向に関してβｅ＝ＩｄＡＳｉを伴い、
ｒ２＝（ＳｊＳ’ｊ）２＝１／［ｓｉｎ２βｅ／ｈ２＋ｃｏｓ２βｅ／ｖ２］
ｈ＝‖ｄＡＳ’ｊ‖ｔｇ  αｅｈ
ｖ＝‖ｄＡＳ’ｊ‖ｔｇ  αｅｖ
である。
パラメータは、筋肉の収縮の角度及び半径の減衰領域ａａｒであって、母線ｔｂ及び同軸で長円体の底面ｔｔ及びｂｂを伴う円錐台により画定され、作用領域ｚｎの長円体の周囲に位置し、ベクトル
【数３５】
0004701582.tif 000030
の方向付けられた先端Ｉを含む。また所定の幅ｔｂを伴い、その中で網目の交点Ｓｊが筋肉によってますます移動するのは、交点Ｓｊが筋肉部分ＡＩ及び小さい方の底面ｔｔの交点ｉ’の近くに位置するときである。
パラメータは、筋肉の収縮の角度減衰領域ａａであって、始点Ａの周りの小さな底面ａａ及び中間の底面ｔｔを伴う円錐台により画定され、その中で網目の交点Ｓｊがますます筋肉により移動するのは、交点Ｓｊが筋肉の部分ＡＩ及び交点Ａの近くに位置するときである。
【００５１】
底面ａａ及び頂点ｄＡを有する円錐領域は作用領域ｚｎに属しないことがわかる。
【００５２】
作用領域ｚｎの周囲、すなわち母線ａｂを伴う円錐表面及び球状の大きい方の底面ｂｂ上の交点Ｓｊは、筋肉が収縮するとき静止している。半径距離Ｓ’ｊＳｊが対応する楕円形部分の半径に等しくなるまで増加する場合、移動減衰δｅはますます優勢となり（δｅ≒０）、それにより移動する交点及び移動しない交点の隣との間に誇張された境界が現れるのを防ぐ。網目の交点Ｓｊの移動は以下の方程式に従い、ベクトル
【数３６】
0004701582.tif 000031
の反対方向の移動ベクトル
【数３７】
0004701582.tif 000032
を交点Ｓｊの座標ｘ，ｙ，ｚに加えることにより計算される。
【数３８】
0004701582.tif 000033
ここでＣｅは筋肉の収縮のパーセンテージであり、δｅは角度減衰係数δｅＡ及び半径減衰係数δｅＲの生成物に等しい減衰係数である。δｅＡ及びδｅＲは以下のように画定される。
δｅＡ＝（ｒ２−‖Ｓ’ｊＳｊ‖）／ｒ２
δｅＲ＝（‖ＡＩ‖／‖ｄＡＩ‖）ｃｏｓ［（（‖ｄＡＳｊ‖−‖ｄＡｔ’‖）／（‖ｄＡＳ’ｊ‖−‖ｄＡｔ’‖））（π／２）］
‖ｄＡＳｊ‖＞‖ｄＡｔ‖の場合、δｅ＝δｅＡ・δｅＲ
‖ｄＡａ‖≦‖ｄＡＳｊ‖≦‖ｄＡｔ‖の場合、δｅ＝δｅＡ＝‖ＡＩ‖／‖ｄＡＩ‖及びδｅＲ＝１
そしてｔ’はｄＡＳｊと底面ｔｔとの交点である。
【００５３】
作用領域ｚｎのモデル化された筋肉は、作用領域ＺＮのモデル化された筋肉と類似する方法で機能する。
【００５４】
ハイブリッド変形では、頭部の筋肉は部分的に作用領域ＺＮ（図１０）で画定され、部分的に作用領域ｚｎ（図１５及び図１６）で画定される。
【００５５】
本発明による顔のアニメーション化はまた、目と上瞼、下あごと首のような他の器官のパラメトリックアニメーション化を含む。そのパラメータは工程Ｅ５（図５）において画定され、関連する工程Ｅ４からの続きとして示される。しかし、工程Ｅ５はＥ４の前、例えば初期工程Ｅ０の後に実行されうる。
【００５６】
初期工程Ｅ０において、目すなわち左右それぞれ虹彩及び瞳孔を含む左目の白目ＢＯＧ及び右目の白目ＢＯＤと、左右の瞼ＰＡＧ及びＰＡＤに関する網目の集合は完全に画定される。集合ＢＯＧ、ＢＯＤは実質上半球体であり、集合ＰＡＧ及びＰＡＤは球体の一部分であることを前提とする。
【００５７】
任意の目、例えば右目ＢＯＧをアニメーション化するために、目の回転の中心ＲＯ及び対応する瞼ＰＡＤの回転軸ＡＰが図１７に示される工程Ｅ５１及びＥ５２で検索される。
【００５８】
工程Ｅ５１は、自動的に２つの網目の交点Ｓｉ及びＳｊを検索する。それらは対応する目の白目ＢＯＧに関する網目の集合で最も遠く離れている。最も離れた２つの交点Ｓｉ及びＳｊは半球体の目の直径を形成する部分の先端を画定し、これら２つの交点をつなぐ直径部分の真ん中は目の回転の中心ＲＯを画定する。工程Ｅ５１は各々の目に対して繰り返される。静止した顔は正面から見ると平面ＸＯＹに平行で、側面から見ると平面ＹＯＸに平行であるため、それぞれの目はそれぞれの中心ＲＯについて、及び軸ＯＸ及びＯＹの周りを回転することができ、それにより上方又は下方及び／又は右又は左を見る擬態ができる。
【００５９】
工程Ｅ５２は対応する上瞼の回転軸ＡＰを自動的に決定するが、それは同様の方法、つまり対応する網目の集合ＰＡＤで最も離れている２つの網目の交点Ｓｉ及びＳｊを検索することにより決定する。回転軸について網目の集合ＰＡＤは回転することができ、瞼の開閉を擬態する。その回転軸はこれら２つの網目の交点を通る。工程Ｅ５２は他の瞼ＰＡＧに対しても繰り返される。
【００６０】
下顎ＭＡのアニメーション化は、顔の表皮に関する網目の集合に作動する。
【００６１】
工程Ｅ５３は図２に関連し、網目の交点を
工程Ｅ３３（図８）ですでに決定されていない場合、側面図（図２）において一般に一致する顎の２つの枢軸の交点Ｓｐｇ及びＳｐｄとして、
頭部ＴＥの前部と後部の正中面に位置し、実質上顎の切り込みの始点である顎先の交点Ｓｍｅとして、及び
実質上前部と後部の正中面にあり、顎先の下側及び首の前部分の間の角度の頂点である頭部−首移行部の交点ＳＣＯとして決定する。
【００６２】
これら３つの網目の交点は交点Ｓｐｄ（Ｓｐｇ）及び側面ＳｐｄＳｍｅ（ＳｐｇＳｍｅ）及びＳｐｄＳＣＯとともに、顎関節の角扇形ＡＭを画定する。
【００６３】
その後工程Ｅ５４は所定の角扇形αＭを決定するが、それは顎関節の扇形ＡＭ＝ＳｍｅＳｐｄＳＣＯ＝ＳｍｅＳｐｇＳＣＯより小さく、図２に示されるように共通する下方側面のＳｐｄＳＣＯからの扇形ＡＭに含まれる。交点Ｓ１ＣＯはαＭの上方側面及び顎先との交点で画定される。
【００６４】
その後下顎ＭＡが図２において、関節角ＡＭの側面ＳｐｄＳｍｅ及びＳｐｄＳＣＯ
により形成される角線形ＡＭにより画定される。
【００６５】
工程Ｅ５５において、実質上関節角扇形ＡＭに含まれる「顔の表皮」の網目の集合である交点Ｓｉは、顎ＭＡに属するとして区分される。口は顎の回転には影響されず、図６及び図７に関してすでに画定された筋肉によってのみアニメーション化される。
【００６６】
顎は図９に示されるように、軸ＯＸに平行な軸ＳｐｄＳｐｇについて回転する。顎ＭＡが首ＣＯと衝突するのを防ぐために、顎の回転を、角扇形αＭ内の顔の表皮及び口腔の集合における網目の交点に対して下方向に徐々に遅らせる。それは、回転が部分ＳｐｄＳＣＯの付近で０になるまでである。
【００６７】
実質上、顎ＭＡの回転βＭは概して１０゜又は１５゜以下であり、交点Ｓｉは関節の扇形ＡＭの上部分にある角度扇形ＡＭ−αＭ＝［Ｓｍｅ Ｓｐｄ Ｓ１ＣＯ］に位置する網目の交点Ｓｉ上に完全に（β´＝βＭ）作動し、減衰方法で角度扇形αＭ内の網目の交点Ｓｉに作動する。網目の交点Ｓｉ及び角度線形ＡＭとαＭに共通する下側面ＳｐｄＳｍｅ間の角度距離αｉ＝［ＳＣＯ Ｓｐｄ Ｓｉ］が減少すると、最初に顎に提供される交点Ｓｉの角度移動βＭが減衰係数δＭの関数として減少する。それは扇形αＭ内の交点の角度移動β´Ｍを以下のようにするためである。
β´Ｍ＝βＭ・δＭ
Ｓｉ∈αＭに対して
【数３９】
0004701582.tif 000034
【００６８】
首ＣＯは「顔の表皮」の網目の集合の独特の部分である。工程Ｅ５６は頭部の前部と後部の正中面ＡＰにおいてこの集合のうち次の４つの交点を使用する首を決定する。その４つの交点とは、
首の前部の輪郭に沿い、実質上交点ＳＣＯの下及び胸ＢＵの始点の上に位置する上下の前部交点Ｓｓｕｐ１及びＳｉｎｆ１、及び
首の後部の輪郭に沿い、実質上口の真ん中ＭＢの高さにあり、及び背中の始点の上に位置する上下の後部交点Ｓｓｕｐ２及びＳｉｎｆ２である。
【００６９】
次の工程Ｅ５７は、「顔の表皮」の網目の集合である網目の交点Ｓｉが実質上上部交点Ｓｓｕｐ１とＳｓｕｐ２及び下部交点Ｓｉｎｆ１とＳｉｎｆ２を通る横方向の平面間にある場合、それらを首ＣＯに属するものと区分する。その後工程Ｅ５８において、首に属さない「顔の表皮」の集合の他のすべての交点は、頭部の他のすべての網目の集合内の他のすべての交点とともに、胸ＢＵに関する下方の集合を例外とし、上方前部交点Ｓｓｕｐ１の上部で調査され、頭部ＴＥに属するとして区分される。
【００７０】
工程Ｅ５９は、頭部の回転の中心ＣＲＴを決定し、それは首ＣＯに属する網目の交点を取り囲む容積の中心と一致する。回転の中心ＣＲＴは実質上本当の頭部の回転の中心より前にあるが、この方法で得られる頭部の回転の視覚上の効果は申し分ないものである。
【００７１】
頭部の回転はトレース平面Ｓｓｕｐ１Ｓｓｕｐ２及びＳｉｎｆ１Ｓｉｎｆ２間の首の高さの回転減衰度と関係する。
【００７２】
工程Ｅ６０は、首を画定する交点Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２、Ｓｉｎｆ１及びＳｉｎｆ２の最小及び最大の座標Ｙｍｉｎ及びＹｍａｘを、これら４つの交点の座標Ｙｓｕｐ１、Ｙｓｕｐ２、Ｙｉｎｆ１及びＹｉｎｆ２の関数として以下のように決定する。
Ｙｍｉｎ＝ｍｉｎ（Ｙｓｕｐ１、Ｙｓｕｐ２、Ｙｉｎｆ１、Ｙｉｎｆ２）
Ｙｍａｘ＝ｍａｘ（Ｙｓｕｐ１、Ｙｓｕｐ２、Ｙｉｎｆ１、Ｙｉｎｆ２）
【００７３】
一般に１０゜又は１５゜以下である頭部ＴＥに伴う回転βＴは、上部交点Ｓｓｕｐ１及びＳｓｕｐ２を通る横方向の平面の上部に位置する網目の交点上において完全に（β´Ｔ＝βＴ）作動し、減衰方法で首ＣＯ内の網目の交点Ｓｉに作動する。網目の交点Ｓｉが下方交点Ｓｉｎｆ１及びＳｉｎｆ２を通る首の横方向の平面に近づけば近づくほど、頭部ＴＥに最初に提供される網目の交点Ｓｉの角度移動βＴは、網目の交点Ｓｉの座標ＹＳｉと最小の座標間の差及び首の最大の高さ（Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ）との間の割合の関数としてますます減少する。首の交点Ｓｉの移動β´Ｔを以下のようにするためである。
β´Ｔ＝βＴ・δＴ
【数４０】
0004701582.tif 000035
【００７４】
本発明による顔をアニメーション化する方法を実行するための双方向性のクライアントサーバシステムの２つの実施形態が、以下の例において記述される。
【００７５】
指導向けで、図１８に示される第１の実施形態において、クライアントＣＬａはプロセッサを構成するアニメーション化モジュールＭＡａを含む生徒のマイクロコンピュータであり、そこで本発明による顔をアニメーション化するエンジンが実行される。アニメーション化モジュールＭＡａはすでに「先生」の頭部ＴＥの網目の集合ＥＭ及びパラメータＰを入手している。それらは生徒に複数の先生の頭部を提供するサーバＳＥ１からダウンロードされる。先生の頭部を画定し、モジュールＭＡａにダウンロードされるこれらの網目の集合及びパラメータは以下のうちのいくつか又はすべてである。
それは仮想空間表示用の言語（ＶＲＭＬ）を使用する立体の先生の頭部をモデル化する網目の集合ＥＭ、及び
前述した
顎：Ｓｐｄ（Ｓｐｇ）、Ｓｍｅ、ＳＣＯ、αＭ（図２）
首：Ｓｉｎｆ１、Ｓｉｎｆ２、Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２（図２）
筋肉（図６、図７及び図１２）：図１０におけるＡ、Ｉ、ＺＮ及び／又は図１５及び図１６に示される実施形態中のＡ、Ｉ、ｚｎ
ですでに画定されたパラメトリックな及び筋肉のアニメーション化を画定するのに必要なパラメータＰであり、
その際パラメータＳｐｄ、Ｓｐｇ、Ｓｍｅ、ＳＣＯ、Ｓｉｎｆ１、Ｓｉｎｆ２、Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２、Ａ及びＩは網目の数及び網目の交点の数によりそれぞれ区分される網目の交点であり、
ＡＴ及びＡＢ及び／又はｄＡｔ及びｄＡｂはベクトル
【数４１】
0004701582.tif 000036
のモジュールの一部分として表現され、
αＭ、α及び／又はαｅｈ、αｅｖ及びβｅは度で表示される角度である。
【００７６】
第１の実施形態のクライアントサーバシステムのサーバＳＥ２ａは先生として作動し、顔のアニメーション化インターフェースＩＡＦ及びシナリオベースＢＳを含む。インターフェースＩＡＦは、クライアントＣＬａのマイクＭＰ又はキーボードＫＰからのＱＲ／ＣＬ質問又は回答のデジタルメッセージを受け取り、それらをベースＢＳに適用される要求ＲＱとして解釈する。ベースＢＳは所定のシナリオに従って回答ＲＰを選択する。回答ＲＰはインターフェースＩＡＦにより解釈されるが、それは一方ではＱＲ／ＳＥ質問又は回答メッセージをクライアントＣＬａの拡声器ＨＰに入力する方法であり、他方ではアニメーション化モジュールＭＡａに対するアニメーション化コマンドＣＡを入力し、送信されるＲＱ／ＳＥメッセージと協調してクライアントＣＬａの画面上に表示される先生の頭部をアニメーション化する方法である。
【００７７】
例えば、本実施形態の教授−生徒間の適用は、質問と回答を先生と交換することによって授業を復習する生徒にある。この型の適用において、生徒側のクライアントＣＬａは授業を通じて先生側のサーバＳＥ２ａに結合されたままであり、先生側のサーバにより完全に制御される。
【００７８】
アニメーション化コマンドＣＡはクライアントのモジュールＭＡａに含まれるアニメーション化エンジンとは関係がなく、ベースＢＳにより提供される回答ＲＰの関数として先生の頭部のアニメーション化を制御する。この第１の実施形態において、アニメーション化コマンドＣＡ及びＱＲ／ＣＬ及びＱＲ／ＳＥメッセージが電気通信網ＲＴを経由して、クライアントＣＬａ及びサーバＳＥ２ａの間で交換される。例えば、サーバＳＥ２ａはインターネットサイト上の、又は企業内ネットワークの物理的サーバにおけるソフトウェアアプリケーションである。網羅的ではない例だが、アニメーション化コマンドＣＡは以下の顔のアニメーション化のすべて又はいくつかと関係がある。それらは、
頭部ＴＥを軸ＯＸについてＸ度、軸ＯＹについてＹ度及び軸ＯＺについてＺ度回転させること、
右目ＢＯＤ又は左目ＢＯＧを軸ＯＸについてＸ度及び軸ＯＹについてＹ度回転させること、
合成され増幅された声で文字を発音し、対応する唇のアニメーションを制作すること、
音声を発音し、対応する唇のアニメーションを制作すること、
頭部の顔に対して中立の表現を選択すること、及び
感動、喜び又は悲しみを、例えば所定のパーセンテージで表現することである。
【００７９】
図１９に示されるクライアントサーバシステムの第２の実施形態は、ハードウェア条件下でクライアントＣＬｂをさらにローカライズする。クライアントＣＬｂは、ユーザーの家庭に設置される家庭用コンピュータである。クライアントＣＬｂはまた、アニメーション化モジュールＭＡｂを含み、そこでは本発明によるアニメーション化エンジン及び会話モジュールＭＣと呼ばれる第２のソフトウェアモジュールが実行される。モジュールＭＣは実質上第１の実施形態の顔のアニメーション化インターフェースＩＡＦと同じような役割を有し、クライアントＣＬｂをクライアントＣＬａよりも独立させる。アニメーション化エンジンは、クライアントＣＬｂの設置時、又は第１のサーバＳＥ１と実質的に相談することにより、受付係の頭部を画定する網目の集合ＥＭ及びパラメータＰをすでに入手している。会話モジュールＭＣは人工知能を使用し、ユーザーの「親友」の役割を演じる。従ってこの「親友」は、ユーザーの家庭を管理する様々な仕事に従事する。その仕事とはボイラの温度調節をする、警報システムを管理する、及び／又は維持管理に加わる、同様に図１９に示されるサーバＳＥ３のような様々なサーバから情報収集をするといったものである。サーバＳＥ３はシナリオデータベースを含むデータベースＢＤを利用して映画の時間、天気予報、レストランのリストなど様々な情報を調べる。
【００８０】
会話モジュールＭＣはサーバＳＥ３のうちの１つにアドレス指定される要求ＲＱに対する回答ＲＰを入手し、上記で画定されたアニメーション化コマンドＣＡの関数として、リアルタイム又はオフラインで、クライアントＣＬｂの画面上に表示される受付係の頭部をアニメーション化する。例えば、ユーザーが映画の時間又は天気予報を検索している場合、彼はＱＰ／ＣＬメッセージをクライアントＣＬｂのマイクＭＰ又はキーボードＫＰを経由して会話モジュールＭＣに対して構築し、モジュールＭＣはただちにＱＲ／ＳＥメッセージをクライアントＣＬｂの拡声器ＨＰに、モジュールＭａｂに適用される対応するアニメーション化コマンドＣＡとともに送る。これは会話モジュールがすでに映画の時間又は天気予報を保存している場合である。もしそうでない場合、会話モジュールＭＡｂは対応するサーバＳＥ３に電気通信網ＲＴを経由して問い合わせを行い、そこで時間又は予報を読み取る。読み取ったものはその後オフラインでアニメーション化モジュールＭＡｂを経由してユーザーに送られる。それによりユーザーは夕方には映画の時間を、起床時には天気予報を調べることができる。
【００８１】
この第２の実施形態において、ハードウェアクライアントＣＬｂはモジュールＭＡｂ及びモジュールＭＣ間のモデルを処理するクライアントサーバとサーバＳＥ３と結合するデータクライアントサーバを有する。
【００８２】
上述されたクライアントサーバシステムの２つの実施形態は時間の制約から自由である。なぜなら、アニメーション化モジュールＭＡａ、ＭＡｂに対するアニメーション化コマンドＣＡはあらかじめ画定されておらず、「サーバ」ＩＡＦ、ＭＣからのＱＲ／ＳＥメッセージの関数としてリアルタイムに実行されるからである。アニメーション化コマンドはクライアントのアニメーション化モジュールＭＡａ、ＭＡｂのレベルで同期し、サーバレベルでは同期しない。それにより話された音と唇のアニメーションの間の時間の遅れを防ぐ。
【図面の簡単な説明】
【図１】  頭部の網目状の正面図である。
【図２】  頭部の網目状の側面図である。
【図３】  本発明の好ましい実施形態による顔をアニメーション化する方法のアルゴリズムである。
【図４】  頭部の口の網目状の正面図である。
【図５】  上唇と下唇を区別するためのアルゴリズムである。
【図６】  図１に相似する髪の毛のない正面図であり、顔の筋肉の位置を示している。
【図７】  図６に示され唇の動きを制御する顔の筋肉の機能と、上部領域と下部領域に関してこれらの筋肉の作用領域を示す表である。
【図８】  頭部の上部領域及び下部領域を決定する図３のアルゴリズムに含まれるアルゴリズムである。
【図９】  図１に相似する髪の毛のない図であり、唇の高さで上部領域及び下部領域の境界線を示している。
【図１０】  筋肉の作用領域のグラフであり、筋肉が収縮するときの網目の交点の移動を説明するのに使用される。
【図１１Ａ】  対応する筋肉が２０％収縮したときの網目状の作用領域のグラフである。
【図１１Ｂ】  対応する筋肉が６０％収縮したときの網目状の作用領域のグラフである。
【図１２】  図６に示される前部筋肉の機能及び上部領域と下部領域に関してこれら筋肉が作用領域を示す表である。
【図１３Ａ】  本発明が防止する網目の交点を移動させることの不可能性を立証するために、２０％の収縮の後の、作用領域に共通する網目の交点の移動に対する３つの筋肉の作用を示す。
【図１３Ｂ】  本発明が防止する網目の交点を移動させることの不可能性を立証するために、６０％の収縮の後の、作用領域に共通する網目の交点の移動に対する３つの筋肉の作用を示す。
【図１４】  顔の筋肉を網目の交点の移動に対する付加的な又は独立した寄与の観点からグループに配分した表である。
【図１５】  筋肉をモデル化するベクトルを含む平面における、様々な楕円を基盤とした筋肉の作用領域の軸断面図のグラフである。
【図１６】  筋肉をモデル化するベクトルに垂直な平面における、様々な楕円を基盤とした筋肉の作用領域の軸断面図のグラフである。
【図１７】  頭部の目、瞼、下顎及び首をアニメーション化するパラメータを決定するアルゴリズムである。
【図１８】  本発明による顔をアニメーション化するクライアントサーバの実施形態のブロック図である。
【図１９】  本発明による顔をアニメーション化するクライアントサーバの実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
ＴＥ  頭部
ＰＡＤ  右の上瞼
ＰＡＧ  左の上瞼
ＢＯＤ  右の白目
ＢＯＧ  左の白目
ＬＥ  唇
ＭＡ  下顎
ＭＥ  顎先
ＣＯ  首
ＢＵ  胸
ＡＰ  頭部の前部と後部の正中面
ＲＯ  目の回転の中心
ＮＥ  鼻
ＣＲＴ  頭部の回転の中心
Ｓｐｄ、Ｓｐｇ  顎の枢軸の交点
Ｓｓｕｐ１、Ｓｓｕｐ２、Ｓｉｎｆ１、Ｓｉｎｆ２  首を決定する交点
Ｓｉ、Ｓｊ  任意の網目の交点
ＬＩ  下唇
ＬＳ  上唇
Ｃｉｎ  唇の内側の輪郭
Ｃｅｘ  唇の外側の輪郭
ＢＯ  口
Ｓｉｎｇ、Ｓｉｎｄ  唇の内側の輪郭上の最も左側及び最も右側の交点
Ｓｅｘｇ、Ｓｅｘｄ  唇の外側の輪郭上の最も左側及び最も右側の交点
ＭＢ  口の真ん中
ＺＮ  作用領域
ＡＢ  母線
ＴＴ、ｔｔ  小さい方の底面
ＢＢ、ｂｂ  大きい方の底面
ＳＧ、ＳＤ  眉
Ｓｍｅ  顎先の交点
ＳＣＯ  頭部−首移行部の交点
ＡＭ  顎関節の扇形
ＣＬａ  クライアント
ＣＬｂ  クライアント
ＥＭ  網目の集合
ＭＡａ  アニメーション化モジュール
ＭＡｂ  アニメーション化モジュール
ＳＥ１  サーバ
ＳＥ２ａ  サーバ
ＳＥ３  サーバ
ＩＡＦ  インターフェース
ＢＳ  データベース
Ｐ  パラメータ
ＭＰ  マイク
ＫＰ  キーボード
ＲＱ  要求
ＲＰ  回答
ＣＡ  アニメーション化コマンド
ＲＴ  電子通信網
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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