インタラクティブな型紙デザインシステムの空気膜造形への適用
森悠紀†

五十嵐健 夫†

Application of Interactive Pattern Design System to AeroCraft
Yuki Mori† and Takeo Igarashi†
1. は じ め に
近年，コンピュータグラフィックスの技術が発達し，素人でも簡単に 3 次元モデルを手にいれたり，作成したりできるようになってきた．しかし通常 3 次元モデ
ルはコンピュータの中で表示されているにとどまり，我々は手で触れることができない．現実世界において手で触れられるようにするために，三谷らは 3 次元モ
デルからペーパークラフトの展開図を計算する手法を提案した1) ．また，Julius らはぬいぐるみのための自動領域分割アルゴリズムを提案し，実際に自動生成された型紙を使用してぬいぐるみを作成した2) ．
我々はぬいぐるみ作りのための型紙生成を支援するシステム:Pillow を作成した3) ．Pillow を用いること

図 1 Pillow を用いて製作した空気膜造形(縫い目デザインと型紙は図 3 参照)

で素人でも簡単にオリジナルなぬいぐるみをデザインすることが可能となる．本稿では Pillow を空気膜造形☆ とよばれる分野に適用した結果を報告する (図 1)．

2. システムの概要
本システムの概要を図 2 に示す．入力となる 3 次元
モデルは任意の閉じた多面体 (メッシュ) であり，通常の CG モデラーを用いて作成するか，既存のものを利用することを仮定している (図 2(a))．この入力モデル

れによりユーザは，実際に作る前に出来上がりのぬいぐるみ形状を検証することが可能となり，本システムの中でユーザは試行錯誤をし，満足する縫い目になったら実際にぬいぐるみを作成する (図 2(e)) ということが可能となる．

3. 実

装に対してユーザは自分のセンスを活かした縫い目を入本システムは Java 言語を用いて実装した．展開ア

力していく (図 2(b))．システムは入力された縫い目をルゴリズム，シミュレーションともに一般のノート PC元に，入力モデルの形状を構築するための型紙を自動上でリアルタイムに稼動する．

で提示する (図 2(c))．入力モデルは布で作られている

3 次元モデルから 2 次元パターンへは ABF++4) をということを考慮していない形状であるため，出力さ利用して，角度ベースで展開を行った．3 次元上の三れた型紙を実際に縫い合わせたぬいぐるみ形状は入力

角形パッチと対応する 2 次元上の三角形パッチの面積モデルと比較すると必ず歪みが生じる．そのため，こがなるべく同じになるような調整を加えて大きさの調の型紙を使って縫い合わせた結果どのようなぬいぐる整をしている．

み形状になるかをシミュレーションする (図 2(d))．こシミュレーションには現在は単純なバネモデルを用いている．まず，それぞれの頂点に対して，物体の内† 東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻
Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo☆
内部に電動送風機により常時空気を送りつづけ，造形内部の空気圧を外気圧より上げることで，造形の形状を維持させる空気圧を利用した造形物．エアロクラフトともよばれる．

側から外側へ (法線方向へ) 膨らます力をかけ，頂点を移動させる．ある程度膨らんだら，膨らまし方向の力をなくし，バネモデルを用いてそれぞれのエッジの長さを調整する．この 2 つのステップを 3 次元形状が収束するまで繰り返す．

情報処理学会 インタラクション 2007(a) 入力 3 次元モデル (b) ユーザが入力した縫い目 (c) 型紙生成(d) シミュレーション結果(e) ぬいぐるみ

図 2 本システムの概要と実際に製作したぬいぐるみ

ぬいぐるみや空気膜造形のための型紙製作ではプロの設計士がシーチングとよばれる試しの布を用いて何度も試行錯誤を繰り返しながら型紙を製作する．本シ
ステムを用いることで試行錯誤する時間や試し縫いにかかるコストなどを大幅に削減することが可能となる．
また，空気は全体に均一な力がかかるため，本システムで用いているシミュレーションは綿を内部に詰めるぬいぐるみよりも空気膜造形に適していると言える．
図 3 図 1 の縫い目デザインと対応する自動生成された型紙

4. 実験と考察

5. まとめと今後の課題
我々は型紙生成を支援するシステムを作成し，型紙生成の工程をコンピュータ支援によって素人にでも手本システムを用いて空気膜造形を作成した．図 3 は軽にできるようにした．また，その結果をぬいぐるみ

本システムを用いて縫い目デザインしたものとそれにだけでなく，空気膜造形と呼ばれる分野でも実験を行対応する自動出力された型紙である．これを用いて製い本システムの有用性を確認した．今後はぬいぐるみ作した空気膜造形を図 1 に示す．

製作のために綿をモデル化してシミュレーションを行

実際の空気膜造形の製作過程は，うほか，型紙の形状によって製作にかかる時間を定義

1. 立体モデルを約 10 分の 1 のサイズで作成し，全体の製作時間をユーザに提示したい．

2. 立体モデルから薄紙等を使用してパターンを作成
3. 2 で作成したパターンを読み込み，イラストレー
ターでトレース

4. トレースしたデータを実寸に拡大し，プロッターで出力5. 拡大した型紙から，裁断・縫製作業を行い，完成という手順で製作し，製作依頼から納品までの期間はおよそ 1ヶ月である．本システムを使用することで 1〜3 の工程を短縮することができ (およそ 2 週間)，製作期間を大幅に短縮することが可能となる．
空気膜造形がぬいぐるみと異なる点は，• 素材が伸びないため，より細かく縫い目を定義する必要がある• 製作コストがかかるため実験的に製作することができない• 内部に入れるものが綿ではなく空気であるなどが挙げられる．

謝辞 空気膜造形を製作してくださった (株) クエ
ストアンドトライさまに深く感謝いたします．

参 考 文 献1) Mitani, J. and Suzuki, H. Making Papercraft Toys
from Meshes using Strip-Based Approximate Unfolding. ACM Transactions on Graphics,Vol.23, No.3,pp.259–263, (2004).
2) Julius, D., Kraevoy, V. and Sheffer, A. D-Charts:
Quasi-Developable Mesh Segmentation, ComputerGraphics Forum(In Proceedings of Eurographics
2005 ), Vol.24, No.3, pp.981–990, (2005).
3) 森 悠紀, 五十嵐 健夫: “Pillow: ぬいぐるみ作成のためのイ
ンタラクティブな型紙デザイン”, 第 14 回インタラクティブシステムとソフトウェアに関するワークショップ (WISS2006),
pp.31–34, (2006).
4) Sheffer, A., Levy,B., Mogilnitsky, M. and Bogomyakov, A. ABF++: Fast and Robust Angle Based
Flattening. ACM Transactions on Graphics, Vol.24,
No.2, pp. 311–330, (2005).