[0001 ] A presente invenção pertence ao campo dos métodos computadorizados. Trata-se de um método para criação e visualização de roupas em um ambiente virtual tridimensional.

[0002] As técnicas utilizadas no método proposto são estudadas na área conhecida como computação gráfica, subárea da ciência da computação. Especificamente, são utilizadas técnicas de escultura digital e animação baseada em física, as quais são tópicos de estudo em computação gráfica. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0003] Uma peça de roupa é formada por superfícies planas feitas de, geralmente, um ou mais tipos de tecido (e.g., algodão, lã, seda). Tais superfícies planas são chamadas de moldes. Diferentes moldes precisam ser costurados entre si para formar uma peça de roupa. A peça de roupa, por sua vez, precisa se encaixar no volume do corpo da pessoa que a veste.

[0004] O desenvolvimento de uma peça de roupa tem início, geralmente, com um desenho da peça final sobre o corpo de uma pessoa. Depois, para gerar a peça real, é necessário criar os moldes - e estabelecer as costuras entre eles - que serão necessários para confeccionar a peça desenhada.

[0005] A pessoa responsável pelo desenho inicial da peça de roupa não é, necessariamente, a mesma pessoa que cria os moldes. Por isso, é necessário que o desenho não deixe dúvidas quanto à intenção do criador: ele precisa comunicar, da melhor maneira possível, como deve ser a peça de roupa real.

[0006] Há diversos programas de computador que servem para auxiliar na criação do desenho inicial de uma peça de roupa. Há programas que permitem a criação de representações bidimensionais ou tridimensionais da peça. Os programas que permitem a criação de desenhos bidimensionais ilustram a roupa vista de um ponto fixo no espaço, de maneira semelhante a um desenho feito à lápis em uma folha de papel. Os programas que permitem a criação de desenhos tridimensionais fornecem uma noção mais exata de volume e permitem a manipulação e visualização da peça de roupa criada por diferentes pontos de vista.

[0007] A patente U.S. No. 7.409.259 B2 descreve um método e um programa de computador para a criação de representações tridimensionais de roupas sobre o corpo de um manequim virtual. O programa exibe o corpo de um manequim, inicialmente vestido com uma peça justa ao corpo que cobre a maior parte do mesmo. No método descrito, a superfície da peça de roupa é representada por uma superfície paramétrica, a qual é descrita por um conjunto de pontos de controle. Esses pontos são usados para definir a superfície da roupa sobre o corpo do manequim. O usuário pode alterar a posição desses pontos de controle para mudar o formato da superfície, alargando ou apertando as partes da roupa onde julgar necessário.

[0008] Com o método descrito na patente U.S. No. 7.409.259 B2 o usuário não consegue alterar a topologia da superfície da roupa que é inicialmente fornecida. Isso limita a quantidade de tipos diferentes de roupas que podem ser criadas. Para contornar esse problema, o programa descrito naquela patente permite que o usuário possa escolher três tipos diferentes de molde inicial para a superfície da roupa: molde de calça, molde de saia ou molde de "capa".

[0009] O método computadorizado descrito no presente relatório tem o mesmo propósito do método computadorizado descrito na patente U.S. No. 7.409.259 B2: permitir a criação de representações tridimensionais de uma roupa sobre o corpo de um manequim.

[0010] O método objeto da presente invenção, contudo, não faz uso de uma superfície paramétrica para representar a roupa. A representação utilizada conforme a invenção permite que o usuário manipule livremente a superfície da roupa, alterando, inclusive, a topologia da superfície inicial. Com o método aqui descrito, criar roupas em 3D sobre o corpo de um manequim virtual torna-se uma tarefa simples e intuitiva de ser realizada, como será demonstrado pela descrição a seguir.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[001 1 ] É proposto um método para criar e editar, via computador, superfícies usadas para representar roupas sobre o corpo de um manequim em um ambiente virtual tridimensional.

[0012] O funcionamento e a aplicabilidade do método da invenção têm por base um programa de computador que permite criar, editar e visualizar roupas no computador.

[0013] O objetivo do método proposto é tornar mais simples e intuitiva a tarefa de manipular a superfície usada para descrever uma roupa sobre o corpo de um manequim virtual em um programa de computador para criação de roupas em um ambiente tridimensional.

[0014] Nota-se que uma peça de roupa, quando vestida no corpo de um manequim, define um volume, sendo o tamanho desse volume limitado inferiormente pelo volume da parte do corpo que é coberta pela peça.

[0015] Sabe-se que programas de computador para escultura digital ("digital sculpting") fornecem uma maneira intuitiva para criar e editar objetos volumétricos no computador. Tais programas oferecem ferramentas para manipular digitalmente um objeto tridimensional qualquer como se esse objeto fosse feito de alguma substância maleável real como, por exemplo, argila. Um dos programas de computador mais populares dessa categoria é o "ZBrush", da empresa Pixologic.

[0016] O método aqui proposto usa tecnologia e ferramentas semelhantes às presentes nos programas de escultura digital. No método proposto, a superfície da roupa se comporta como se fosse feita de argila. Assim, o usuário pode puxar, empurrar, suavizar e deformar livremente a superfície da roupa sobre o corpo do manequim. O corpo do manequim serve como um limite para onde a superfície da roupa pode ser movida; ou seja, não é possível mover a roupa para dentro do corpo do manequim. [0017] Nos programas de escultura digital disponíveis no estado da técnica - que permitem a utilização de métodos computadorizados para criar e editar roupas em ambiente virtual - não é possível saber qual o tipo real do material sendo criado, pois se tratam de programas genéricos que devem viabilizar a criação de objetos feitos de qualquer tipo de material.

[0018] Vantajosamente, no método computadorizado objeto da invenção, é possível assumir que o objeto sendo criado é feito de tecido. Assim, o método proposto oferece ferramentas que manipulam a superfície da roupa usando, também, simulação física.

[0019] Dependendo da ferramenta escolhida a superfície da roupa sobre o corpo do manequim se comporta como argila ou como um tecido real. Não se exige que o usuário esteja ciente dessa dualidade argila/tecido. O usuário apenas escolhe e usa uma das ferramentas disponíveis para manipular a superfície da roupa. Mais detalhes sobre as ferramentas disponíveis são fornecidos a seguir no presente relatório.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0020] A Figura 1 anexa é uma captura de tela da interface do programa de criação de roupas em 3D, usado para ilustrar o método da invenção.

[0021 ] A Figura 2 anexa é uma captura de tela que mostra uma roupa básica criada com o método computadorizado da invenção.

[0022] A Figura 3 anexa mostra a aplicação da ferramenta de "pinch".

[0023] A Figura 4 anexa mostra a aplicação da ferramenta de "pinch" com argola.

[0024] A Figura 5 anexa mostra a aplicação da ferramenta de "pinch" com argola e da ferramenta de corte.

[0025] A Figura 6 anexa mostra a aplicação da ferramenta de "franzido" ("pleat").

[0026] A Figura 7 anexa mostra a aplicação da ferramenta de "arrasto com simulação".

[0027] A Figura 8 anexa é uma visão da malha de triângulos usada para representar a superfície da roupa. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0028] O método proposto na presente invenção tem por base um programa de computador ("software CAD") que serve para criar roupas. O dito método permite que o usuário crie e visualize qualquer tipo de roupa diretamente sobre o corpo de um manequim inserido em um ambiente virtual tridimensional.

[0029] Nesta invenção, o termo "método" é usado para designar as técnicas utilizadas e como elas são combinadas pelo programa de criação de roupas aqui descrito.

[0030] A invenção será descrita a seguir por referência às figuras anexas.

[0031 ] Deve-se deixar claro que, nas figuras anexas, o usuário não é representado.

[0032] A Figura 1 é uma captura de tela (referenciada numericamente por 20) do programa de computador que serve de base para o método proposto na presente invenção.

[0033] A captura de tela (20) mostra que a interface gráfica ("graphical user interface" ou "GUI") do programa apresenta para o usuário três áreas distintas (21 , 24 e 25). A área central (21 ) exibe um ambiente virtual tridimensional com o corpo de um manequim (22) qualquer. Usando o cursor do mouse (36) e clicando nessa área (21 ) o usuário pode controlar livremente a posição, ângulo e distância da qual o corpo do manequim (22) é visualizado - diz-se que que há uma "câmera virtual" (não representada) observando o manequim (22) de um determinado ponto do espaço tridimensional, em uma determinada orientação (ângulo).

[0034] Inicialmente, o manequim (22) está vestido com uma peça de roupa justa e simples (23), que cobre boa parte do seu corpo. Uma peça inteira como essa será chamada de "malha". Uma roupa é formada por uma ou mais malhas.

[0035] A área (24) à direita mostra uma lista de malhas (23) que estão presentes (apenas uma malha está presente no início, situação retratada na Figura 1 ). O usuário pode criar novas malhas (23) ou remover malhas existentes.

[0036] A área (25) à esquerda mostra um conjunto de ferramentas que o usuário pode escolher para modificar as malhas (23) selecionadas. Mais detalhes sobre essas ferramentas são dados a seguir.

[0037] A Figura 2 também é uma captura de tela (30) do mesmo programa e retrata um estado mais avançado no processo de edição (i.e., depois que o usuário realizou algumas alterações). Nessa figura, um plano de simetria está ativado; desta forma, tudo que o usuário fizer de um lado do plano se repetirá do outro lado.

[0038] Através das ferramentas disponíveis mostradas na área à esquerda

(25) , a malha inicial ou peça de roupa (23) mostrada na Figura 1 foi cortada e ajustada para criar uma roupa composta de duas malhas: uma camisa

(26) e uma saia (27), conforme mostrado na Figura 2. Essas duas malhas aparecem listadas na área (33) à direita.

[0039] Na captura de tela (30), pode-se ver que a saia (27) ("skirt") está selecionada na lista da área (33) à direita. O usuário está com uma ferramenta de edição selecionada (28a) na área (25) à esquerda, e com o cursor do mouse (36) posicionado sobre a malha selecionada (28b) na área central (21 ) da aplicação.

[0040] A região de atuação (28b) da ferramenta (28a) é destacada na área central do programa. O usuário está com um plano de simetria (29) ativado; dessa maneira, cada ferramenta tem sua área de atuação e comportamento repetido, de forma espelhada, no lado oposto do plano (28c).

[0041 ] Ainda na Figura 2, a área (33) à direita mostra também algumas propriedades visuais da malha selecionada (31 ) - como cor, brilho e textura - permitindo que o usuário altere tais propriedades. A textura exibida na saia (27) na área central (21 ), por exemplo, é também mostrada nessa área (32). [0042] Partindo-se da configuração mostrada na Figura 1 e usando o conjunto de ferramentas mostradas na área (25) à esquerda, o usuário pode criar qualquer tipo de roupa (como a roupa mostrada na Figura 2).

[0043] A Figura 3 ilustra o funcionamento da ferramenta de "pinch" (ou "sweep"), que é comum nos programas de escultura digital (e.g., "ZBrush").

[0044] A ferramenta de "pinch" serve para "puxar" (ou arrastar) uma região da superfície da malha. No primeiro momento (34), o usuário posiciona o cursor do mouse (36) sobre a região que deseja arrastar. A área (37a) de atuação da ferramenta (i.e., a região da malha que será alterada) é destacada sobre a malha. Em seguida (35), o usuário dica com o botão do mouse (não representado) e arrasta o cursor do mouse (36) para a direção desejada. A região (37b) em destaque da superfície da malha acompanha o movimento do cursor do mouse (36), deformando-se.

[0045] Ao utilizar a ferramenta de "pinch", o usuário tem a sensação de que a malha é feita de um material semelhante à argila.

[0046] Posicionando a câmera virtual da maneira apropriada, qualquer ponto na superfície da malha pode ser manipulado livremente com a ferramenta de "pinch".

[0047] O programa que se baseia no presente método, entretanto, não permite que a superfície da malha seja movida para dentro do corpo do manequim (22). Com isso, o corpo do manequim (22) serve, naturalmente, como um "molde" para a superfície da malha.

[0048] Outra maneira de puxar e arrastar a superfície de uma malha é com a ferramenta chamada de "pinch ring" (ou "puxada com anel"). Usando essa ferramenta, quando o usuário passa o cursor do mouse (36) sobre o corpo do manequim (22), um anel (circunferência) é exibido envolvendo o corpo do dito manequim (22) em uma certa altura e acompanha o cursor do mouse (36).

[0049] A Figura 4 ilustra um possível uso dessa ferramenta em três momentos (38, 39 e 40). [0050] Inicialmente (38), o usuário move o cursor (36) do mouse para uma região do corpo do dito manequim (22) a fim de posicionar o anel (41 a). O anel (41 a) acompanha o corpo do manequim (22), e não uma malha específica. Contudo, quando o cursor do mouse (36) é movimentado pelo usuário, o anel (41 a) afeta a superfície da malha selecionada (41 b) que está a uma certa distância do plano do anel: a região de atuação (41 b) do anel (41 a) é mostrada na superfície da malha, de maneira semelhante ao que ocorre na ferramenta de "pinch".

[0051 ] No segundo momento (39) retratado na Figura 4, o usuário dica com o botão do mouse e arrasta o cursor (36) para a direção desejada, puxando a superfície da malha (41 b) que estava em destaque. O usuário pode escolher um ângulo de abertura do anel (41 a); dessa maneira, além de puxar a malha (41 b) para a direção desejada, o anel (41 a) também aumenta seu raio (42a) gradativamente durante o movimento de arrasto, fazendo com que a malha (41 b) se distancie do corpo do manequim (22) e abra em forma de cone (42b).

[0052] As ferramentas de "pinch" (Figura 3) e "pinch ring" (Figura 4) fazem com que uma malha pareça ser feita de argila, pois permitem que o usuário movimente e deforme sua superfície livremente, conforme mencionado. Contudo, também é possível fazer com que uma malha se comporte como se fosse feita de algum tipo de tecido de verdade.

[0053] A Figura 4 ilustra um possível uso dessa propriedade no terceiro momento (40). Depois de puxar e abrir a malha com a ferramenta de "pinch ring" (38 e 39), o usuário ativa o modo "simulação física". Assim, sob efeito da força da gravidade, a malha (42b) cai e se ajusta no corpo do manequim (22). Isso permite que dobras no tecido (43) sejam geradas automaticamente, conferindo à malha (42b) uma aparência mais próxima de uma peça de roupa de verdade.

[0054] Outro possível uso da combinação da ferramenta "pinch ring" com a simulação física é mostrado na Figura 5 em quatro passos (44, 45, 46 e 47). [0055] Inicialmente (44), assim como no caso ilustrado pela Figura 4, o usuário posiciona o anel sobre uma região do corpo do manequim onde está a malha que ele deseja modificar (49).

[0056] Em seguida (45), dica o botão do mouse e arrasta o cursor (36) para cima para mover e abrir a região da malha selecionada. O anel aumenta seu raio gradativamente durante o movimento de arrasto, fazendo com que a região alterada (49) da malha adquira um formato cónico (50) e cubra a cabeça do manequim (22).

[0057] Depois (46), ele usa a ferramenta de "tesoura" para fazer um corte na superfície da malha (48a). Para efetuar o corte, o usuário dica em dois pontos (51 a e 51 b) na tela, especificando um segmento de reta. Esse segmento é projetado sobre a superfície da malha, gerando uma curva que define o corte (48a).

[0058] Por fim (47), o usuário ativa a simulação física, fazendo o tecido cair sob ação da gravidade e separando as partes que foram cortadas (48b) no passo anterior (46).

[0059] É possível também ativar o modo simulação física sem a força da gravidade (i.e., a roupa irá se comportar como um tecido real em um ambiente sem gravidade). Isso permite realizar deformações localizadas na superfície da malha.

[0060] A ferramenta de franzido ("pleat"), cuja utilização é ilustrada na Figura 6, faz uso dessa propriedade.

[0061 ] Inicialmente (52), o usuário dica em dois pontos na tela (54a e 54b) para especificar um segmento de reta que será projetado sobre a superfície da malha para gerar uma curva (55a), como na ferramenta de tesoura (mencionada anteriormente).

[0062] Depois (53), o usuário gira a roda do mouse (ou "mouse scroll", não representada) para "encurtar" a curva (55b). A simulação física é ativada sem gravidade, e o tecido se deforma somente na região onde está a curva que o usuário criou, gerando dobras no local (56). [0063] Ao usar a ferramenta de franzido, o usuário não precisa estar ciente de que a malha está se comportando como um tecido real (i.e., que a simulação física foi ativada). Do seu ponto de vista, a ferramenta apenas aplicou um efeito que gerou dobras na superfície da malha na região onde estava a curva que ele desenhou.

[0064] Outra ferramenta que utiliza o modo simulação física sem força da gravidade é a ferramenta de arrasto ("drag"). O funcionamento dessa ferramenta é exemplificado na Figura 7 em três passos (57, 58 e 59).

[0065] Primeiro (57), o usuário posiciona o cursor do mouse (36) sobre uma região (60b) da malha (60a).

[0066] Em seguida (58), ao clicar com o botão do mouse, o modo simulação física sem gravidade é ativado (sem mostrar isso para o usuário). Ao mover o mouse com o botão segurado, o ponto clicado na malha é arrastado, deformando a superfície da malha apenas naquela região (61 ). Ao largar o botão do mouse, o modo simulação é automaticamente interrompido (novamente, sem mostrar isso para o usuário).

[0067] O usuário pode repetir esse processo de clicar e arrastar quantas vezes desejar. Isso pode ser usado para ajustar o formato da malha ou criar dobras na sua superfície. Na Figura 7, por exemplo, o usuário dica e arrasta uma segunda vez (59) para criar uma "gola boba" (62).

[0068] O programa que utiliza o método proposto nesta invenção representa internamente a superfície de uma malha com uma estrutura composta por diversos triângulos que discretizam essa superfície. Essa representação será chamada de "malha de triângulos".

[0069] A Figura 8 mostra a estrutura de uma malha de triângulos (67) durante a aplicação da ferramenta de "pinch", descrita anteriormente.

[0070] Primeiro (63), o usuário posiciona o cursor do mouse (36) em uma região da malha (65) que ele deseja "puxar". Depois (64), dica com o botão do mouse e arrasta o cursor (36) na direção desejada. Para representar a nova superfície da malha, triângulos (66) são automaticamente criados e destruídos à medida que o usuário move o cursor do mouse (36).

[0071 ] A descrição acima exemplifica o método computadorizado de acordo com a invenção para criar e editar superfícies para representar roupas sobre o corpo de um manequim em ambiente virtual tridimensional, dito método compreendendo as seguintes etapas:

a. Representar a superfície de uma roupa (23) sobre o corpo de um manequim (22) com uma malha de triângulos (67);

b. Colocar a malha de triângulos (67) da etapa a) sobre o corpo do dito manequim (22);

c. Permitir que a malha de triângulos (67) que representa a superfície da roupa (23) seja manipulada como se fosse feita de argila, usando ferramentas de escultura digital;

d. Permitir que a malha de triângulos (67) que representa a superfície da roupa (23) seja manipulada como se fosse feita de um tecido de verdade, usando simulação física;

e. Permitir que as manipulações descritas nas etapas c) e d) sejam feitas em qualquer ordem, quantas vezes forem necessárias para conferir a roupa um formato julgado adequado; e

f. Impedir que a malha de triângulos (67) seja movida para a região de dentro do corpo do manequim (22) em qualquer momento.

[0072] Conforme descrito, o programa que utiliza o método proposto nesta invenção apresenta dois modos distintos, que diferem na forma como uma malha se comporta:

a) Modo "escultura": a malha se comporta como se fosse feita de um material semelhante a argila. Permite que usuário altere livremente a superfície da malha. As ferramentas de "pinch" e "pinch ring", por exemplo, utilizam esse modo;

b) Modo "simulação": a malha se comporta como se fosse feita de um tecido real. Usuário pode explicitamente ativar o modo simulação (com ou sem força da gravidade), ou a simulação pode ser implicitamente ativada e desativada como, por exemplo, nas ferramentas de arrasto e franzido.

[0073] As ferramentas de arrasto e franzido, descritas anteriormente, requerem que o programa seja capaz de entrar e sair do modo "simulação" rapidamente, sem que o usuário se dê conta disso.

[0074] Essa alternância rápida e automática (i.e., sem avisar o usuário do programa) entre modos é parte fundamental do método proposto nesta invenção.

[0075] O usuário do método computadorizado à base do presente programa nunca é informado explicitamente sobre o estado atual da roupa, nem sobre a mudança de estado. O usuário apenas escolhe uma ferramenta para aplicar um determinado efeito na superfície de uma malha.

[0076] A implementação de um programa de computador capaz de realizar essa alternância entre os modos "escultura" e "simulação" de maneira eficiente não é trivial.

[0077] Para que isso seja viável, é necessário que não haja um grande custo computacional envolvido nessa troca de estados. No método proposto, isso é possível porque ambos os modos, "escultura" e "simulação", utilizam a mesma estrutura de dados para funcionar: uma malha de triângulos.

[0078] Stanculescu, L. et al. descrevem em "Freestyle: Sculpting meshes with self-adaptive topology" (Computers & Graphics, 201 1 , Preprint pag. 1 - 12) um método para "esculpir" objetos volumétricos utilizando diretamente uma representação de malha de triângulos. O modo "escultura" do método descrito nesta invenção baseia-se no método descrito por Stanculescu, L. et al.

[0079] Conforme mencionado, o modo "simulação" do método computadorizado utilizado pelo presente programa também trabalha com a mesma estrutura de malha de triângulos. O uso de uma malha de triângulos para representação de tecidos em simulação física computacional é descrito por Baraff, D. e Witkin, A. em "Large steps in cloth simulation" (Computer Graphics Proceedings, 1998, Annual Conference Series, p. 43-54) e em diversos trabalhos subsequentes.

[0080] Internamente, o modo "escultura" pode mudar a estrutura da malha de triângulos usada para representar a superfície da roupa, i.e., novos triângulos podem ser adicionados ou removidos durante a aplicação de uma ferramenta. Já no modo "simulação" apenas as posições dos vértices dos triângulos são alteradas, ou seja, nenhum triângulo é adicionado ou removido.

[0081 ] Em comparação com a patente U.S. No. 7.409.259 B2 - que utiliza superfícies paramétricas para representar a roupa e permite que o usuário manipule os pontos de controle dessa superfície para ajustar a roupa no corpo do manequim - acredita-se que o modo "escultura" do método descrito nesta invenção provê uma maneira mais intuitiva para o usuário realizar as alterações na superfície da roupa, uma vez que é baseado em programas de escultura digital já existentes (e.g., "ZBrush").

[0082] O modo "simulação" do método descrito nesta invenção, por sua vez, provê maior agilidade para usuário criar dobras no tecido. A presença de dobras no tecido confere uma aparência mais realística à roupa. Essa agilidade para a criação de dobras na superfície da roupa proporcionada pelo modo "simulação" não é obtida com o método descrito na patente U.S. No. 7.409.259 B2 nem com programas de escultura digital genéricos.

[0083] Diferentemente do método computadorizado e programa descritos na patente U.S. No. 7.409.259 B2, o presente método computadorizado permite:

1 ) Criar roupas com qualquer topologia a partir de uma única configuração inicial (não são necessários três tipos iniciais de roupa como na patente U.S. citada acima);

2) Gerar dobras na superfície da roupa facilmente com o modo "simulação"; 3) Ser facilmente aprendido por usuários de programas de escultura digital "genéricos" por oferecer ferramentas com funcionalidades semelhantes às presentes em programas desse tipo.

[0084] Desse modo, é possível afirmar que o método computadorizado descrito na presente invenção é um método de escultura digital específico para a criação de roupas.