縫うコンピュータグラフィックス ぬいぐるみから学ぶ３DCGとシミュレーション

Chapter 0　手芸とデジタルファブリケーション
Chapter 1　ステンシル×画像表現
Chapter 2　パッチワーク×陰影処理
Chapter 3　あみぐるみ×形状表現
Chapter 4　ぬいぐるみ×物理演算
Chapter 5　カバー×集合演算
Chapter 6　ビーズ細工×経路計画
Chapter 7　設計製作支援×拡張現実
Chapter 8　Blenderでモデリングしてみよう

はじめに
　目次

Chapter 0　手芸とデジタルファブリケーション
　0-1 ものづくりとコンピュータ
　0-2 2次元CGと3次元CG
　0-3 この本でできること

Chapter 1　ステンシル×画像表現
　1-1　ステンシルのつくりかた
　　1-1-1　一般的なつくりかた
　　1-1-2　コンピュータを用いたつくりかた
　1-2　ステンシルと２つの画像形式
　　1-2-1　ベクタ表現
　　1-2-2　ラスタ表現
　　1-2-3　異なる2つの表現方法を組み合わせたHollyシステム
　COLUMN 1　ブーリアン演算
　1-3　模様を自由に動かす
　　1-3-1　平行移動
　　1-3-2　拡大・縮小
　　1-3-3　回転移動
　　1-3-4　2次元アフィン変換と同次座標
　1-4　カッティングプロッタで出力できるようにする
　　1-4-1　ラスタ表現からベクタ表現への変換
　　1-4-2 マーチングスクエア法
　COLUMN 2　子どもたちがつくったステンシルシート
　1-5　バラバラの線を1つにつなげる
　1-6　カットすると抜け落ちてしまう「島」を検出する
　　1-6-1　Flood-Fillアルゴリズム
　1-7　最小木を構築して1枚のシートにつなげる
　COLUMN 3　Hollyが生まれたきっかけは？

Chapter 2　パッチワーク×陰影処理
　2-1　パッチワークのつくりかた
　　2-1-1　一般的なつくりかた
　　2-1-2　コンピュータを用いたつくりかた
　2-2　ユーザが描いた線をきれいにする
　2-3　ステッチのラインを計算する
　　2-3-1　入力ストロークの向きの統一
　　2-3-2　入力ストロークに対する法線ベクトルの計算
　2-4　画像や色で領域を塗る
　2-5　ぷくっと膨らんだ質感をつくる
　　2-5-1　擬似的な法線ベクトルを計算する
　　2-5-2　各ピクセルの色を決定する

Chapter 3　あみぐるみ×形状表現
　3-1　あみぐるみのつくりかた
　　3-1-1　一般的なつくりかた
　　3-1-2　コンピュータを用いたつくりかた
　3-2　あみぐるみと3つのモデリング体系
　　3-2-1　ワイヤーフレームモデル
　　3-2-2　サーフェスモデル
　　3-2-3　ソリッドモデル
　3-3　あみぐるみの形を知る――頂点・辺・面
　3-4　あみぐるみの形をつくる――3次元形状の表現
　　3-4-1　基本図形の組み合わせでつくる
　　3-4-2　スイープ形状でつくる
　　3-4-3　あみぐるみ形状モデルのつくりかた
　COLUMN 4　3次元モデル表面上の距離
　3-5　あみぐるみの見た目をつくる――テクスチャ表示
　COLUMN 5　中心線抽出アルゴリズム
　3-6　あみぐるみを操作する
　　3-6-1　右手系と左手系
　　3-6-2　3次元モデルの平行移動、回転・縮小、回転移動
　COLUMN 6　あみぐるみづくりのワークショップの様子

Chapter 4　ぬいぐるみ×物理演算
　4-1　ぬいぐるみのつくりかた
　　4-1-1　一般的なつくりかた
　　4-1-2　コンピュータを用いたつくりかた
　4-2　ぬいぐるみの形を編集する――位相について
　　4-2-1　新規モデルの生成
　　4-2-2　スイープ面での切断
　　4-2-3　2種類の突起生成
　COLUMN 7　バルーンアート
　COLUMN 8　支援システムで支援するということ
　4-3　ぬいぐるみを分解する――平面展開
　COLUMN 9　ぬいぐるみのための自動縫い目挿入
　4-4　ぬいぐるみの模様や色を再現する−テクスチャマッピング
　COLUMN 10　ふさふさレンダリングと演算
　4-5　ぬいぐるみの形を再現するー物理シミュレーション
　COLUMN 11　ちいさなミスから生まれた発見

Chapter 5　カバー×集合演算
　5-1　カバーのつくりかた
　　5-1-1　一般的なつくりかた
　　5-1-2　コンピュータを用いたつくりかた
　5-2　カバーの形を決める――凸包形状
　　5-2-1　ギフトラッピング法
　　5-2-2 リサンプリング
　COLUMN 12　3次元モデルの用意のしかた
　5-3 カバーを型紙に展開する――領域分割
　5-4　縮めずに平面展開する――Shrink-free Flattening
　5-5　よりフィットした形状をつくる――点群処理とクラスタリング
　　5-5-1　 クラスタを広げる――Geometry Partitioning
　　5-5-2　 クラスタの中心を更新――Cluster Fitting
　5-6　取り出し口デザインのための物理計算
　　5-6-1　取り出し口の移動
　COLUMN 13　3次元モデルの洋服を動かす
　　5-6-2　全体のリラクゼーション
　　5-6-3　終了条件
　COLUMN 14　赤ちゃんの洋服デザイン

Chapter 6　ビーズ細工×経路計画
　6-1　ビーズのテディベアのつくりかた
　　6-1-1　一般的なつくりかた
　　6-1-2　コンピュータを用いたつくりかた
　COLUMN 15　既存ビーズの観察
　6-2　ビーズ細工における制約とデザイン
　　6-2-1　ジェスチャー入力による形状デザイン――オイラーの多面体定理
　　6-2-2　すべての辺の長さが等しい多面体を保つために――シミュレーション
　　6-2-3　見た目をデザインする
　COLUMN 16　なぜ辺をビーズにしたのか
　6-3　つくりやすい経路を求める
　　6-3-1　一筆書きできる経路の生成――オイラーグラフ
　　6-3-2　面を1つずつつくり終えていく――ハミルトンパス
　COLUMN 17　ワークショップでの声
　6-4　既存モデルからビーズ細工をデザインする
　　6-4-1　突起を残したメッシュリダクション
　　6-4-2　双対変換
　6-5　写真のようにかっこよく見せる――レンダリング
　　6-5-1　投影技法
　　6-5-2　陰面消去
　　6-5-3　シェーディング（影付け）
　　6-5-4　ファイル形式
　COLUMN 18　ファブリケーションでは実世界のものと一緒に写真を撮る

Chapter 7　設計製作支援×拡張現実
　7-1　ネックレス×進化計算
　7-2　かご編み×AR
　　7-2-1　直方体形状デザイン
　　7-2-2　円筒形状デザイン
　COLUMN 19　デザインの試行錯誤
　7-3　木目込み細工×3Dプリンタ
　7-4　ストリングアート×LEDライト
　7-5　ボンボン手芸×WEBカメラ・スマートウォッチ
　7-6　羊毛フェルト×スマートグラス
　COLUMN 20　技術の進歩とアイデア

Chapter 8　Blenderでモデリングしてみよう
　8-1　モデリングをするのにどんなツールがあるの？
　　8-1-1　Metasequoia（メタセコイア）
　　8-1-2　SketchUp（スケッチアップ）
　　8-1-3　Tinkercad（ティンカーキャド）
　　8-1-4　Fusion 360（フュージョン360）
　　8-1-5　Meshmixer （メッシュミキサー）
　8-2　Blenderをインストールしてみよう
　8-3　Blenderでモデリングをしてみよう
　　8-3-1　視点の変更のしかたを設定
　　8-3-2　球から頂点を引っ張り変形させて、頭・身体をつくってみよう
　　8-3-3　頂点から辺・面を作成して、耳をつくってみよう
　　8-3-4　メッシュの細分化を利用して、くちばしをつくってみよう
　　8-3-5　面を削除追加しながら、羽根をつくってみよう
　　8-3-6　対称性を利用して、足をつくってみよう

　おわりに
　Blender操作早見表
　索引