情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 20172-406-61
2017/3/2

Mascoty :	  低年齢の子どもでも簡単にできる3D モデリングシステムの提案
松村	  遥奈†	  五十嵐	  悠紀†	 概要：既存の 3 次元モデリングソフトでは，低年齢の子どもがモデルを作成するのは難しい．そこで本稿では，低年齢児でも簡単に楽しく 3 次元モデリングができるシステム「Mascoty」を作成した．子どもでも使いやすくするために，クマやウサギなどの動物を対象として，実世界のマスコットの奥行を計測したデータを使用することで 2 次元スケッチから 3 次元化させることを行った．また実際にユーザに体験してもらった結果を述べ，考察する．

Mascoty: A 3D Modeling System for Young Children

HARUNA MATSUMURA†	  YUKI IGARASHI†	  	 	  	 Abstract: It is difficult for young children to create three dimensional (3D) models using existing modeling software. In thispaper, we propose a system "Mascoty" which enables easy and enjoyable 3D modeling, even for young children. With young
children in mind, we tried to creating 3D models from two-dimensional sketches by using depth data from a real-world mascot,
for animals such as bears and rabbits. We also describe and consider the results gathered from user experiences.

1. は じ め に 	  	 テム「Mascoty」を試作した．また，実際にユーザに体験してもらい，必要な機能などを考察した．	  3 次元モデリングが一般にも普及し，今や様々なモデリ
ン グ ソ フ ト が 存 在 し て い る ． 例 え ば ， Blender[1] やMetasequia[2]といった 3 次元モデリングソフトはフリーソ2. 提 案 シ ス テ ム

フトでもあり，初心者でもクオリティの高いものを作るこ

2.1 ユ ー ザ イ ン タ フ ェ ー スとが可能になった．一方で，既存の 3 次元モデリングソフ

図 1 にシステムのインタフェース画面を示す．本システ

トを使って，子どもが 3 次元モデルを作成することはいま

ムは 2D 描画画面と 3D 表示画面の 2 画面に分かれており，だ難しい．まず，3 次元モデリングには複雑な操作やモデ2D 描画画面に顔の外形， 耳の外形， 顔のテクスチャの順リングに関する知識が必要とされるが， 子どもはそれらをにスケッチインタフェースで入力してもらい，最後に色を持っていないという前提がある．

カラーバーから選ぶことで，クマやウサギといったマスコ	  高度な知識を必要としない 3 次元モデリングとして，スットの 3 次元モデルが生成される．

ケッチインタフェースを用いた 3 次元モデリング手法である Teddy[3]がある．Teddy では，ユーザの入力した線を元に，芯線を抽出し奥行を推定することで 3 次元モデルを作成する．また，Plushie[4]ではスケッチ入力からリアルタイムで型紙を作成し，シミュレーションを適用することで 3次元化している．しかし，これらのシステムはモデリングをする過程で立体を回転する必要があり，この過程は幼児や小学校の低学年では難しい．
そこで本稿では，複雑な操作ができない小さな子どもでも，2 次元のスケッチ入力からクマやウサギといった動物のマスコットを対象とした 3 次元モデルを作成できるシス

図 1	  提案システムのユーザインタフェース
Figure 1	  User interface of our system.

†明治大学

Meiji University© 2017 Information Processing Society of Japan601

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顔のテクスチャはユーザのストロークの縦横比率を元に対称性を用いて目や鼻を自動で生成する対称モードと，ユーザが自由にストロークを描画可能な自由描画モードの2 つのモードを用意した．対称モードでは，図 2 のようにユーザが描いたストロークを元に目を楕円体で近似し対称性を利用して配置，口元もクチの半円を描くだけで鼻と口を適切なサイズで描画したテクスチャを生成する．対称モードでは目を直線のみで表した「目と閉じたテクスチャ」も自動で生成し，3 次元モデル作成時に瞬きをするアニメーションを付与した．
図 3	  縦横幅に対する奥行Figure 3	  Depth with respect to longitudinal width and depthwith respect to lateral width.
図 2	  顔のテクスチャ
Figure 2	  Texture of a face.
2.2 事 前 調 査	  ユーザから入力された 2 次元のストロークを元に 3 次元モデルを生成する際には，奥行きの情報が必要となる．提案システムでは，子どもでも簡単にモデリングをするために自動的に奥行きを設定することとした．そこで，ぬいぐるみの顔の横幅，縦幅に対する奥行，そして奥行に対する耳の位置(割合)を計測し，そのデータを利用することを行った．クマやウサギ，パンダなどの動物のぬいぐるみを対象として，ぬいぐるみ 35 体を計測したデータを図 3 と図 4
図 4	  ぬいぐるみの厚みと耳の位置の関係に示す．
図 3 では顔の横幅 w cm に対する奥行き d cm を赤い四角でプロットした．これを線形近似した式は，
d = 0.9973 w + 2.1357

Figure 4	  Relationship between thickness and ear position ofstuffed animals.

(1)であった．また，顔の縦幅 h cm に対する奥行き d cm を青スケッチ入力する際， 対称性を利用することでより簡単にいひし形でプロットした．これを線形近似した式は，入力できる．耳の左右の微調整およびサイズ変更はそれぞ	  	  	  d = 0.841 h + 1.5849

れボタンをクリックすることで設定できる．
「かんせい」ボ(2)であった．さらに，図 4 より奥行き d cm に対して耳がついタンを押すと，予め blender で作成した体部分の OBJ 形式ている位置を正面から de cm としたときの結果をプロット

ファイルを読み込み，2D 描画画面で描画した顔のテクスチした．これを線形近似した式は，ャを画像として書き出し，3 次元モデルにマッピングさせ	  	  	  de = 0.5076 d + 0.7185(3)

る．最後に完成した 3 次元モデルを表示する際，背景部分であった．これはマスコットの顔の形状が 2 枚の布を縫いに紙吹雪を表示し，マウスカーソルの位置によって 3 次元合わせたような形状であり，その 2 枚を縫い合わせる際に空間のカメラの位置の変更を行い，子どもがインタラクテ耳を挟み込んで仕上げていることが多いことからもちょうィブに楽しめるようにした．また項目ごとの説明書きなど

ど奥行がほぼ中央にくることが推測できる．この結果から，を可愛らしいフォントのひらがなを使い， ボタンにイラス

本システムでは線形近似した式(1), (2), (3)を利用して，奥トを使うことで子どもに親しみやすく，わかりやすくした．

行 d および，耳の位置 de を決定した．
2.3 ス ケ ッ チ 入 力 か ら 3 次 元 モ デ ル の 生 成

3. 実 験	  本システムは processing[5]で実装した．ユーザが顔や耳	  本システムをユーザに使用してもらった結果を考察する．などの輪郭をスケッチで入力すると楕円体で近似を行い，まず，大学のオープンキャンパスに来場した一般ユーザを前節の式を用いて 3 次元化させて 3 次元空間上に配置する．

対象に利用してもらった．そこから意見を得て改善したも© 2017 Information Processing Society of Japan602

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2017/3/2のを実際に子どもに利用してもらった．
3.1 オ ー プ ン キ ャ ン パ ス
大学のオープンキャンパスへ参加した高校生および大学生， また同伴していた小学生を対象として本システムをノートパソコンで利用してもらった．
本システムでは，くまやうさぎなど限られた対象の動物(a)(b)	  	  	  	  	  	  (c)(d)

しかデザインできなく，初期バージョンであったため機能が限られていたが，ユーザの外形の入力， 耳の左右の調整，および顔のテクスチャでの表現で様々な作品が完成した(図 5)．3 次元モデリングの経験がないユーザでも簡単に作成することができ，満足している様子であった．可愛らしいといった意見も多かった．また，参考意見として，「戻る」「消す」ボタンが欲しい， キー操作でなくボタンのほうが良い（この際のシステムではキー操作で次の段階に進んでいた），口の描画がわかりにくい，などといった意見が得られたため，これらを踏まえて本システムを改善した．

図 6	  パソコンやタブレットでデザインする様子．
Figure 6	  Examples of children designing 3D models using a
PC and tablet .

図 5	  オープンキャンパスでの作品例
Figure 5	  Example 3D models designed by novice users.
3.2 子 ど も を 対 象 と し た 実 験	  前節で述べた参考意見から，「戻る」「消す」といった機能と，顔の中を自由描画に切り替えることのできる機能の追加を行った．またボタンの設置，3 次元モデルの色を自図 7	  子どもたちが作った作品

由に設定するインタフェースの追加を行った．改善したシFigure 7	  3D models designed by children.

ステムを使い，5～8 歳の計 5 名(男児 3 名，女児 2 名)に使ってもらった．

した際に「やった！」という喜ぶ声も聴けたことから，低	  1 回目はノートパソコンを使い，マウスで操作してもら年齢児でも 3 次元モデリングを楽しむことができたと考えった(図 6 (a))．5 歳児はマウス操作が初めてで戸惑いもあられる．

りゆっくりではあったが， 操作を説明しながら完成させる

また，先にデザインをした 5 歳児が次に使う 5 歳児，6ことができた．こどもたちには最後に色を設定する段階ま歳児に使い方を教えるなど，習得が簡単なだけでなく，使で途中で止めることなく取り組んでもらえた．一方でマウい方を教えることも簡単なソフトウェアとして仕上がってスでのスケッチ入力は少々難しそうに感じられた．

いることがわかった．	  次にノートパソコンではなく Windows タブレットで本顔のテクスチャに関しては対称モードと自由描画モーシステムを利用してもらった(図 6 (b, c, d))．図 7 に 5～8 歳

ドの選択はおよそ半々であったが，対称モードでは瞬きをがタブレットでデザインした結果を示す．タッチパネルをすることへの喜びの声も聞くことができ，楽しんでいた．

用いての指での操作が可能になったため，スケッチ入力がスムーズに行われていた．また慣れてくると楽しみながら様々な顔をした動物の 3 次元モデルを作成していた．完成© 2017 Information Processing Society of Japan603

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4. 考 察本システムでは，モデリング可能となる形状がクマやうさぎといった動物のみであり，制約が多くあったが，一方で操作が簡易化され，未就学児でも利用可能となった．また，このような制約の中でもそれぞれの個性ある作品を作成でき，子どもが楽しんでいることがわかった．限られた機能でも創作の楽しみを体験できることから，むやみに機能を増やさずに，低年齢児でも簡単に操作ができ，楽しみながらモデリングしてもらうために必要最低限な機能を追加していくべきと考える．
2 回目の実験結果から，タブレットを使った方が入力しやすく， 低年齢児に向いているようであった．Plushie[4]のワークショップではペンタブレットでの入力でスケッチ入力を行い，マウス操作で 3 次元モデルの回転を行っていたが，本システムでは 3 次元モデルの回転を必要としていないため，マウスよりもタッチパネルを指で操作するほうが有効であると考える．

5. ま と め と 今 後 の 課 題	  幼児などの低年齢児が 3 次元モデルをより簡便に作るために既存のぬいぐるみの奥行の情報をもとに，3 次元モデルを作成するシステム「Mascoty」を提案した．現在は対象としているぬいぐるみが限られているが， より多くのぬいぐるみの形状データを集めることで，様々な形状の動物に適応できる可能性があると考える．システムのデバイスとしてタブレットを利用し， データベースと連携するなど，より低年齢児に使いやすい，様々な作品が創作できる 3 次
元モデリングシステムへと発展させていきたい．

参考文献[1]	  Blender. https://blender.jp/[2] Metasequoia. http://www.metaseq.net/jp/[3]	  Takeo Igarashi, Satoshi Matsuoka, Hidehiko Tanaka, "Teddy: A
Sketching Interface for 3D Freeform Design" ACM
SIGGRAPH'99, Los Angels, 1999, pp.409-416.
[4] Yuki Mori, Takeo Igarashi. Plushie: An Interactive Design System
for Plush Toys. ACM Transactions on Graphics (Proceedings of
SIGGRAPH 2007), vol.23, No.3, Article No.45, 2007.
[5] processing. https://processing.org/© 2017 Information Processing Society of Japan604