(57)【要約】  コンピュータ内にソフトウェアを構築してシボを創成し、これを従来のシボの代替として用いることにある。コンピュータにより創成されるもので、幾何学的フラクタルにより発生した基本構造を繰り返すとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含むことを特徴とする、シボ柄印刷用のシボ柄である。
2008032593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより創成されるもので、
幾何学的フラクタルにより発生した基本構造を繰り返すとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含むことを特徴とする、シボ柄印刷用のシボ柄。
【請求項２】
前記基本構造は、枝構造であり、
前記繰り返し態様の変更は、単一置き換えと逆単一置き換えとそれらを組み合わせた二重置き換えとの少なくとも一つによるものであることを特徴とする、請求項１記載のシボ柄印刷用のシボ柄。
【請求項３】
前記枝構造の行き止まり枝素線を除去して波打ち形状を創成したものであることを特徴とする、請求項１または２記載のシボ柄印刷用のシボ柄。
【請求項４】
前記基本構造を連結する格子点位置に１／ｆ揺らぎ性が与えられていることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄。
【請求項５】
前記基本構造の素線長さと素線傾斜角との少なくとも一つに１／ｆ揺らぎ性が与えられていることを特徴とする、請求項１から４までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄。
【請求項６】
前記基本構造の重ね合わせ回数に基づく太さおよび深さを持つことを特徴とする、請求項１から５までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄。
【請求項７】
コンピュータによりシボ柄を創成するに際し、
幾何学的フラクタルにより基本構造を発生させる基本構造発生工程と、
その発生させた基本構造を繰り返させるとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含ませる基本構造繰り返し工程と、
を具えることを特徴とするシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項８】
前記基本構造は、枝構造とし、
前記繰り返し態様の変更は、単一置き換えと逆単一置き換えとそれらを組み合わせた二重置き換えとの少なくとも一つによることを特徴とする、請求項７記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項９】
前記枝構造の行き止まり枝素線を除去して波打ち形状を創成することを特徴とする、請求項７または８記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１０】
前記基本構造を連結する格子点位置に１／ｆ揺らぎ性を与えることを特徴とする、請求項７から９までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１１】
前記基本構造の素線長さと素線傾斜角との少なくとも一つに１／ｆ揺らぎ性を与えることを特徴とする、請求項７から１０までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１２】
前記基本構造の重ね合わせ回数に基づき太さおよび深さを持たせることを特徴とする、請求項７から１１までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１３】
前記基本構造発生工程で基本構造を複数種類発生させて提示し、それらの基本構造から選択された基本構造を用いることを特徴とする、請求項７から１２までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１４】
前記基本構造繰り返し工程で繰返し態様を変更した基本構造を複数種類発生させて提示し、それらの繰返し態様を変更した基本構造から選択された基本構造を用いることを特徴とする、請求項７から１３までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１５】
前記創成方法で創生したシボ柄を２次元フーリエ変換して求めたパワースペクトラムピクチャーを提示し、そのパワースペクトラムピクチャーの評価結果に基づき、前記創生したシボ柄を出力することを特徴とする、請求項７から１４までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１６】
前記創成方法で創生したシボ柄から求めた情報エントロピーを提示し、その情報エントロピーの評価結果に基づき、前記創生したシボ柄を出力することを特徴とする、請求項７から１５までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法。
【請求項１７】
コンピュータにシボ柄を創成させて出力させるものであって、
幾何学的フラクタルにより基本構造を発生させる基本構造発生ステップと、
その発生させた基本構造を繰り返させるとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含ませる基本構造繰り返しステップと、
を具えることを特徴とするシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラム。
【請求項１８】
前記基本構造発生ステップで発生させた複数種類の基本構造を提示するステップと、
それらの基本構造から選択された基本構造を入力するステップと、
をさらに具えることを特徴とする、請求項１７記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラム。
【請求項１９】
前記基本構造繰り返しステップで発生させた複数種類の、繰返し態様を変更した基本構造を提示するステップと、
それらの繰返し態様を変更した基本構造から選択された基本構造を入力するステップと、
をさらに具えることを特徴とする、請求項１７または１８記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラム。
【請求項２０】
前記創成方法で創生したシボ柄を２次元フーリエ変換してパワースペクトラムピクチャーを求めるステップと、
前記求めたパワースペクトラムピクチャーを提示するステップと、
そのパワースペクトラムピクチャーの評価結果を入力するステップと、
をさらに具え、
その評価結果に基づき、前記創生したシボ柄を出力させることを特徴とする、請求項１７から１９までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラム。
【請求項２１】
前記創成方法で創生したシボ柄から情報エントロピーを求めるステップと、
前記求めた情報エントロピーを提示するステップと、
その情報エントロピーの評価結果を入力するステップと、
をさらに具え、
その評価結果に基づき、前記創生したシボ柄を出力させることを特徴とする、請求項１７から２０までの何れか記載のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラム。
【請求項２２】
請求項１から６までの何れか記載のシボ柄を印刷したことを特徴とする住宅建材製品。
【請求項２３】
請求項１から６までの何れか記載のシボ柄を外装に印刷したことを特徴とする自動車用内装部品。
【請求項２４】
請求項１から６までの何れか記載のシボ柄を外装に印刷したことを特徴とする家庭電化製品。
【請求項２５】
請求項１から６までの何れか記載のシボ柄を外装に印刷したことを特徴とする情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータにより創成される、シボ柄印刷用のシボ柄並びにそのシボ柄の創成方法および創成プログラム、並びにそのシボ柄を印刷した住宅建材製品、自動車用内装部品、家庭電化製品および情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
壁面、天井、床等の建築内装材、棚、扉等の家具類表装材は、主に木製品が用いられてきた。しかし、印刷技術の進展により、実際の木材を対象として、木目を写真撮影し、画像処理を行って紙、フィルム等に印刷、これを合板に貼り合せて、高品質感、高級感、貴重感等の装飾性を与え、あたかも実際の木材を使用したかの印象のもとに、建築材料(建材) として用いられている。【０００３】
現在では、居住性に一層の満足感、納得感を得られるよう、画像処理に積極的に意匠性を持ち込み、印刷技術の上でも高度性、複雑性、装飾性を加えて付加価値を高めた印刷が行われている。英語では、この分野の印刷はデコレーションプリンティング（decoration printing）と称され、世界的にも市場が広がっている。最近では、水溶性フィルムに印刷し、これを水に浸すことにより、柄模様膜のみを水に浮かべ、プラスチック製部品等をその浮いている柄模様膜に上方の空中から押し付けて、部品等の表面に柄模様を付着させる水転写の手法等によって、自動車用内装部品等の産業製品の内装材にも利用の領域が広がっている。また、広く家庭電化製品、情報機器等の民生品、産業資材への展開も視野に入りつつある。【０００４】
一方、環境の視点から木材を潤沢に使うことは許されなくなり、この点からも建築材料への印刷技術の利用が展開される状況にある。この観点では、内装材に留まらず、外装材でも代替が試みられており、技術的な重要性も増す一方である。これらの場合、従来の材料と対比して、価格に合理性が求められることも言うまでもない。また、単なる代替に留まらず、世界各地の特徴ある木材の木目等に、意匠デザインによる特徴を付加し、装飾性を備えて、居住性の美的感覚、快適性の要求に応えることも可能である。また、木目に留まらず、皮革、石目、布地、金属、幾何学抽象模様等、多岐にわたる天然材、人工材の柄模様を対象とすることもできる。印刷技術の適用によりこれらを内装材他とする工程は図１のような流れ図で表される。ステップＳ１にはこれらの対象を示している。【０００５】
現状、美麗な色印刷には平版印刷であるオフセット印刷の普及が目覚しい。オフセット印刷では、版の製作が容易、安価、版の交換作業、色合せ等も自動化が進み、作業性の改善が顕著である、印刷機価格もグラビヤ印刷機に比べて安価である、その結果、小さいロットの印刷への対応も容易等が特徴であり、普及にも拍車がかかってきていた状況がある。しかし、住宅建材の印刷はこれとは異なる方式であるグラビヤ印刷、凹版を用いた方式によっている。この方式では、版の製作には版式に伴う作業工程が必要であり、印刷機も高価格、版交換にも人手による作業が必要、発色、調整には技術を要する、結果として小ロットの生産には不向き等、オフセット印刷の特徴と比べて不利な点が並ぶ。【０００６】
しかし、オフセット印刷では黄、赤、藍、墨の４色のインキを用いているのに対し、建材、転写箔等の印刷では、上記４色のインキの混合によって、あるいはこれらとは色調を違えて供給される「特色」といわれるインキで発色させること、グラビヤ印刷の特徴である凹版は、版面に化学的、機械的方法でセルを創成し、その中に溜めたインキを対象面に移し替える方式であり、インキの量感を伴った印刷が可能であること、また、対象となる紙、フィルム等の性質と相俟ってこの方式が適していること、合板面、金属面、プラスチック面への貼り合わせ、後述のシボ加工と印刷面への重畳の例に見るように、後工程の性質上もこの方式が適していること等のため、グラビヤ印刷が欠かせない方式となっている（非特許文献１参照）。【０００７】
[画像データの取得]
装飾性に優れ、建築材料に適した木目等の対象に対し、これを写真に撮影し、フィルムに固定化してデータとして、印刷に利用するのが伝統的な手法であった。その環境下では、データはアナログ方式によっていた。最近では、ディジタルカメラの利用が常態化しており、画像はディジタルデータとして取得されている。また、ディジタルカメラを備えたスキャナーによって長大な対象の撮影も可能となっている。この場合にも、画像はディジタルデータとして取得される。取得されたアナログ、ディジタル両データは印刷する柄模様の原データ、図１のステップＳ２となる。これらはブロック１の操作で行われてきた。【０００８】
伝統的なカメラによる撮影では、カメラマンがその技法を駆使してこれを行っていた。現在は、操作性のよいスキャナーによるデータ取得が主流となりつつあり、その場合には、走査、撮像の際に、採光の方向を変えて、年輪筋、導管等の見え方を微妙に変えて、それぞれに印刷を想定したデータとしている。このため、取得されたデータをもとに、印刷柄とした時の所定領域内の柄模様としての繰返し性、色調、柄の連続性等を検討するコンピュータグラフィックス（CG）処理担当者、さらに柄模様色調、木目の質感等で品質を高める仕上げリタッチの担当者が機能する。現今、これらの作業は同一者がクリエーターとして担当するようになってきており、データ取得作業もクリエーターが行っているのが実態である。【０００９】
[シボ]
ここでシボについて説明する。シボは皺と書かれ、広辞苑では「織物の糸の撚り方の具合で、織物の表面に現れた凹凸、また、革や紙に加工したしわのような凹凸」とされている。現在の印刷では、皮革、木目、布地、金属面、幾何学的柄の模様や線、梨地模様の等に見られる凹凸全般について、シボと称されている。上記の流れで柄模様が撮像されると、シボも柄原データの中に、同時に画像として取得されることとなる。図２には各種のシボの例を示す（(株)棚沢八光社発行、1-10参照）。印刷製品としては、シボの扱いによって、実際に凹凸はなくても、印刷に凹凸感を与え、“触って見たくなる”感触の仕上がりとすることが可能となる。これによって、通常の印刷に高級装飾感、意匠性高度感を与え、付加価値を高めることができるようになっている。【００１０】
一方、凹凸感を強調する点では、シボ相当部を別に扱い、その型を作成し、樹脂加工して合板に接着した印刷物の表面や、塩ビ等のプラスチック材料に印刷した印刷物の表面に上記の型により凹凸形状(エンボス：emboss)をつけ、製品の付加価値を高めることが行われている。自然材では、シボは木目等の柄模様と一体の構成となっている。しかし、当初の建材製品は、柄模様を印刷し、特にシボを生かすことはしない状態から始まっていた。エンボスをつけることが可能となっても、印刷柄模様と合致した凹凸形状のつけ方は必ずしも求められず、一見印刷の柄模様と合っているかに見えるエンボスでも受け入れられてきていた。【００１１】
しかし、木目等の基本柄模様に同調してエンボス凹凸をつける製品が提示されるようになってきている。このようなエンボスは同調エンボスと呼ばれている。この方法では、印刷と型押しを柄模様に合わせて行う必要があり、柄模様を印刷製品としてデザインする時の複雑性、同調エンボスを実現するための印刷、仕上げ技術の高度性等に、高い技術力が求められている。なお、皮革のシボをもとに型を作成、これを樹脂材料表面に創成したものが、自動車の車内装飾材料（外装）として、ダッシュボード、座席シート等の内装部品に利用されている。また、家庭電化製品や情報機器の外装についても、このようなシボの利用が期待される。【００１２】
[印刷における柄模様創成の工程]
図１のステップＳ３では、クリエーターの他に、柄模様のデザイン性を検討するデザイナーが加わり、ステップＳ２で取得した原データの中から印刷に適当な部分の繰返し性の可否、木目の強調度、濃淡、並び方等の質感とその改質、色彩付与と判定、柄デザインのファッション性等について、計算機出力表示装置の画面を用いて、顧客に提示する見本データを作成する。この経過の中では、ステップＳ４でインキジェットプリンターにより紙へ出力し、ステップＳ５で仕上がりの適否を確認する一方、ステップＳ６でインキジェットプリンターの出力と、後工程である四截ベビーの色だし、本機の印刷との相関性に基づいた確認をする。ブロック２による繰返しは少ないことが望ましいが、現状では想定される流れである。【００１３】
印刷柄については、四截ベビーと称される小型回転印刷機で本機印刷に極力合わせたインキを、本機スタンドで用いる色数に合わせて印刷し、これによって顧客の承認を得ることとなる。実際の内装を担当する顧客デザイナーの要望によっては、ブロック３による流れによって、ステップＳ８での本機印刷の前に検証が繰り返される。【００１４】
以上の流れには、シボに相当する柄模様が含まれたままの場合もある。しかし、後工程のステップＳ９でのシボ型製作が考えられる場合には、その工程が外部企業の製作になるため、別工程とし、関連企業と密接な連携が求められる。特に、同調エンボスの場合には、印刷される紙他の材料の性質、インクの性質、印刷中の張力等によって変形し、結果として印刷製品の柄模様は版に作成したものからは変形している場合も生じる。したがって、これに同調してエンボスするには、型製作に予めこの変形を考慮して柄模様を変化させることが必要となり、これには高度な技術性が求められる。
【非特許文献１】平成１１年、日刊工業新聞社発行、「ものづくり進化論」第１巻、第８４〜８７頁、「カラー印刷」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上に説明したように、従来、シボは実際の天然材、あるいは人工材から写実的な採取によってデータを取得し、これを印刷、加飾に用いてきた。これまでの経過の中でもシボが技能者の技に依存して作られたりしていたものも全くないことではなかった。しかし、この場合でも、一般的には上記の工程によって取得されていたと言える。【００１６】
この一方、コンピュータの性能が向上し、その利用技術に対する要請が高まる中で、意匠性に富む模様、パターンをコンピュータ支援のもとに創成する試みが始まっている。本発明は、コンピュータ内にソフトウェアを構築してシボを創成し、これを従来のシボの代替として用いようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を有利に解決したこの発明のシボ柄印刷用のシボ柄は、コンピュータにより創成されるもので、幾何学的フラクタルにより発生した基本構造を繰り返すとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含むことを特徴としている。【００１８】
なお、上記基本構造は枝構造であっても良く、上記繰り返し態様の変更は単一置き換えや逆単一置き換えやそれらを組み合わせた二重置き換えであっても良い。また、上記枝構造の行き止まり枝素線を除去して波打ち形状を創成するものでも良い。【００１９】
さらに、上記基本構造を連結する格子点位置に１／ｆ揺らぎ性が与えられても良く、またその基本構造の素線長さと素線傾斜角との少なくとも一つに１／ｆ揺らぎ性が与えられても良い。【００２０】
さらに、上記基本構造の重ね合わせ回数に基づく太さおよび深さを持つものでも良い。【００２１】
また、この発明のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法は、コンピュータによりシボ柄を創成するに際し、幾何学的フラクタルにより基本構造を発生させる基本構造発生工程と、その発生させた基本構造を繰り返させるとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含ませる基本構造繰り返し工程とを具えることを特徴としている。【００２２】
なお、この発明のシボ柄印刷用のシボ柄の創成方法においては、上記基本構造は枝構造としても良く、上記繰り返し態様の変更は単一置き換えや逆単一置き換えやそれらを組み合わせた二重置き換えとしても良い。また、上記枝構造の行き止まり枝素線を除去して波打ち形状を創成しても良い。【００２３】
さらに、上記基本構造を連結する格子点位置に１／ｆ揺らぎ性を与えても良く、またその基本構造の素線長さと素線傾斜角との少なくとも一つに１／ｆ揺らぎ性を与えても良い。【００２４】
さらに、上記基本構造の重ね合わせ回数に基づき太さおよび深さを持たせても良い。【００２５】
さらに、上記基本構造発生工程で基本構造を複数種類発生させて提示し、それらの基本構造から選択された基本構造を用いることとしても良く、また、上記基本構造繰り返し工程で繰返し態様を変更した基本構造を複数種類発生させて提示し、それらの繰返し態様を変更した基本構造から選択された基本構造を用いることとしても良い。【００２６】
さらに、上記創成方法で創生したシボ柄を２次元フーリエ変換して求めたパワースペクトラムピクチャーを提示し、そのパワースペクトラムピクチャーの評価結果に基づき、前記創生したシボ柄を出力することとしても良く、上記創成方法で創生したシボ柄から求めた情報エントロピーを提示し、その情報エントロピーの評価結果に基づき、前記創生したシボ柄を出力することとしても良い。【００２７】
さらに、この発明のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラムは、コンピュータにシボ柄を創成させるものであって、幾何学的フラクタルにより基本構造を発生させる基本構造発生ステップと、その発生させた基本構造を繰り返させるとともに、その繰り返しの中に繰り返し態様を変更した基本構造を含ませる基本構造繰り返しステップと、を具えることを特徴としている。【００２８】
なお、この発明のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラムにおいては、上記基本構造発生ステップで発生させた複数種類の基本構造を提示するステップと、それらの基本構造から選択された基本構造を入力するステップと、をさらに具えていても良く、また、上記基本構造繰り返しステップで発生させた複数種類の、繰返し態様を変更した基本構造を提示するステップと、それらの繰返し態様を変更した基本構造から選択された基本構造を入力するステップと、をさらに具えていても良い。【００２９】
さらに、この発明のシボ柄印刷用のシボ柄の創成プログラムにおいては、上記創成方法で創生したシボ柄を２次元フーリエ変換してパワースペクトラムピクチャーを求めるステップと、上記求めたパワースペクトラムピクチャーを提示するステップと、そのパワースペクトラムピクチャーの評価結果を入力するステップと、をさらに具え、その評価結果に基づき、上記創生したシボ柄を出力させることとしても良く、また上記創成方法で創生したシボ柄から情報エントロピーを求めるステップと、上記求めた情報エントロピーを提示するステップと、その情報エントロピーの評価結果を入力するステップと、をさらに具え、その評価結果に基づき、上記創生したシボ柄を出力させることとしても良い。【００３０】
そしてこの発明の住宅建材製品、自動車用内装部品、家庭電化製品および情報機器は、前記シボ柄を印刷したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
この発明に基づいてコンピュータがシボを創成することにより、図１でブロック１が関わるステップＳ１およびステップＳ２の工程を、ブロック２が関わるステップＳ３およびステップＳ４の工程に組入れた処理とすることができる。これにより納期短縮の需要が強まっている市場動向の中でこれに応える態勢の構築が可能となる。企業としてみれば、これは競争優位に立てる方策でもある。また、ステップＳ３，Ｓ４の工程で扱うことは、クリエーターの他にデザイナーがその創成に関われることを意味し、自然材に基本を置きつつ、全く新しい意匠感覚のシボを多様に創成することが視野に入れらこととなる。これによって、印刷技術を用いた建材材料として、新たな顧客需要を掘り起こしにもつながることが期待される。【００３２】
そして、この発明に基づいてコンピュータがシボを創成する際に、コンピュータが基本構造を複数種類発生させてそれらを画面表示等で提示し、対話形式で上記クリエイターやデザイナーがそれらから好ましい基本構造を選択してコンピュータに指示（入力）し、コンピュータがその選択された基本構造を用いるようにしたり、コンピュータが基本構造繰り返し工程で繰返し態様を変更した基本構造を複数種類発生させてそれらを画面表示等で提示し、対話形式で上記クリエイターやデザイナーがそれらから好ましい、繰返し態様を変更した基本構造を選択してコンピュータに指示（入力）し、コンピュータがその選択された、繰返し態様を変更した基本構造を用いるようにしたりすれば、クリエイターやデザイナーは、より容易にかつ積極的にシボの創成に関わることができる。【００３３】
さらに、この発明に基づいてコンピュータがシボを創成する際に、上記創成方法で創生したシボ柄を２次元フーリエ変換して求めた複素平面状のフーリエ係数スペクトルを画面表示等で提示し、対話形式で上記クリエーターやデザイナーがそれらから、一般に好ましいシボ柄が予想される特徴パターンに基づいてそのフーリエ係数スペクトルを評価してコンピュータに指示（入力）し、コンピュータがその評価結果に基づき好ましいとされた、上記創生したシボ柄を出力するようにすれば、コンピュータが、人にとって好ましいと思われるシボ柄を選択的に出力することができる。【００３４】
また、幾何学的フラクタルを用いたシボ創成の手法として、基本構造の繰り返し回数に基づきシボの太さおよびそれに応じたシボの深さの情報すなわち３次元情報を与えることも可能である。これまでは、印刷表面に凹凸を型押しで生成するため、後工程におけるシボの型製作は、主として、シボデータに基づくフォトエッチング手法によっていた。しかし、シボのデータに当初から太さ、深さ等の形状データを付与することで、そのデータを直ちに機械加工情報として利用できる。これにより、メス型、オス型作成の入力情報としてNC工作機械へ転送、加工に入り、型製作の工期短縮にも寄与することが可能となる。ちなみに、工作機械は近年主軸回転数の向上をはじめとする加工性能向上が目覚しく、工具の性能向上とも相俟って、その実現は容易となっている。フォトエッチングは、蝕刻の可否をマスクによって行っていたが、最近はレーザー走査の照射によって行う方法も可能になっており、その適用が考慮される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の柄印刷の流れを示すフローチャートである。
【図２】シボの例を示す説明図である。
【図３】自然界のフラクタル構造例を示す説明図である。
【図４】代数的フラクタルの例を示す説明図である。
【図５】幾何学的フラクタルの例（コッホ曲線）を示す説明図である。
【図６】コッホ曲線のジェネレータとフラクタル創成を示す説明図である。
【図７】枝構造ジェネレータの例を示す説明図である。
【図８】枝構造ジェネレータの置換え成長を示す説明図である。
【図９】枝素線除去のジェネレータの変更を示す説明図である。
【図１０】変更ジェネレータによる置換えの例を示す説明図である。
【図１１】シボエレメント創成の流れを示すフローチャートである。
【図１２】素線の長さと傾斜角の説明図である。
【図１３】格子点構成と揺らぎ性の付与の流れを示すフローチャートである。
【図１４】格子点の配置規則および連結規則の例を示す説明図である。
【図１５】皮革シボの例を示す説明図である。
【図１６】パワースペクトル密度関数によってゆらぎの特性を示す関係線図である。
【図１７】木目のゆらぎ特性（クスノキ）を示す説明図である。
【図１８】木目のゆらぎ特性（レッドウッド）を示す説明図である。
【図１９】第１格子点への「1/f ゆらぎ」の付与の概念を示す説明図である。
【図２０】第２格子点への「1/f ゆらぎ」の付与の概念を示す説明図である。
【図２１】ゆらぎ特性付与の流れを示すフローチャートである。
【図２２】シボエレメントを連続配置したシボ柄模様の例を示す説明図である。
【図２３】第１格子点にゆらぎを付与した場合の上記シボ柄模様を示す説明図である。
【図２４】第２格子点を導入した場合の上記シボ柄模様を示す説明図である。
【図２５】ジェネレータにもゆらぎを導入した場合の上記シボ柄模様を示す説明図である。
【図２６】「1/f ゆらぎ特性」の検証結果を示す関係線図である。
【図２７】シボ柄模様創成の流れを示すフローチャートである。
【図２８】フォトエッチングに対応したフィルムの生成方法を示す説明図である。
【図２９】シボエレメント創成の流れを示すフローチャートである。
【図３０】ジェネレータへの揺らぎ性付与の他の流れを示すフローチャートである。
【図３１】線分長方形化モデルの概念を示す説明図である。
【図３２】接続部変形線分による平滑化方法を示す説明図である。
【図３３】線分移動による平滑化方法を示す説明図である。
【図３４】シボデザインの対話型構成法に基づくプログラムを示すフロー図である。
【図３５】２方向に変化する特性を持つ表面模様の斜視図である。
【図３６】上記表面模様の等高線を示す説明図である。
【図３７】上記表面模様の等高線から抽象される特徴線を示す説明図である。
【図３８】２次元フーリエ係数の領域を示す斜視図である。
【図３９】２次元フーリエ係数の存在域と表面模様とを示す斜視図である。
【図４０】図３９の表面模様に対するフーリエスペクトルを示す斜視図である。
【図４１】図３５の表面模様に対するフーリエ係数スペクトルを示す斜視図である。
【図４２】図４１から求められた図３５のフーリエスペクトルを示す斜視図である。
【図４３】創成柄の特性評価法のフロー図である。
【図４４】２次元フーリエ解析による実用シボ、柄特徴抽出と変数調整による創成シポ、柄の採否判断過程のフロー図である。
【図４５】シボ画像とその２次元フーリエ解析結果を対比して示す説明図である。
【図４６】シボ画像とその２次元フーリエ解析結果を対比して示す説明図である。
【図４７】シボ画像とその２次元フーリエ解析結果を対比して示す説明図である。
【図４８】主成分分析、情報エントロピー算出の評価利用のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。以下の実施形態は、通常のコンピュータ内にあらかじめインストールされたプログラムまたはそのコンピュータ内に外部記憶媒体から供給されるプログラムにより実現されるものである。図３は、自然に観察されるフラクタル構造の例である。フラクタルの中では、構造として成長し、成長過程に確率現象が関わり、相似的な形状を生成しており、確率的フラクタルと分類されている（朝倉書店1990年発行、タマス・ヴィチェック著、「フラクタル成長現象」参照）。図４は、代数的フラクタルに分類される例である（森北出版(株)1993発行、芹沢浩著、「フラクタル紀行」参照）。【００３７】
代数的フラクタルは複素平面上に生成される。複素数列 {Zn} を以下の式(1)
[数１]
Zn＝Xn＋Yn・I  (Xn, Yn は実数、i は複素単位)         ・・・(1)
で表すとすると、Zn は点Pn(Xn, Yn) によって表される。この時、{Zn} は (X, Y) 平面上の点列Pnを生成する。複素数列の漸化式は以下の式(2)
[数２]
Zn＝f(Zn−1)  (n＝1、2、3、・・・)                    ・・・(2)
で表され、Pn−1(Zn−1) からPn(Zn) が決まり、以降順次帰納的に全てのｎに対し、Znを求めることが可能となる。【００３８】
ここでｎ→∞とした時、点列の動きは、
１．1点に収束する。
２．有限個の点の間を周期的に振動する。
３．ある領域内で移動する。
４．発散する。
の４通りの挙動を示す。挙動は、漸化式(2)の数列の形と初期値Z0 によって決定される。【００３９】
図４は、漸化式を以下の式(3)
[数３]
Zn＝Z(n−1)2 ＋Zc                                      ・・・(3)
として、図内に示した関係を式(3)を用い、定めた領域内の全ての点を初期値として、発散する点を黒、しない点を白として、結果を示したものである。【００４０】
上述した代数的フラクタル、確率的フラクタルは、フラクタルの何たるかを見るに代表的なものである。しかし、シボの典型的な例として皮革の場合を想定して、結び付けるには困難がある。また、デザインの視点からこれらを見るに、図４で示された関係式から、フラクタル形状を知ることはできないに等しい。【００４１】
以上の経過を考慮して、この発明ではフラクタルとして、その特徴である自己相似性を確認しやすく、図形としても単純である、線分を用いた幾何学的フラクタルがシボの創成には適切と判断し、これを用いることとしている。図５は、コッホ曲線と呼ばれる幾何学的フラクタルの例である。幾何学的フラクタルの生成手法は、基本構造として、ジェネレータと呼ばれる線分のみで構成される幾何学形状を定義し、ジェネレータを構成している全ての線分（素線）の間をその相似形状で置換える操作を複数回繰り返すものである。図６は、コッホ曲線創成の過程を示している。ここで、Ｎは置換えの回数を示している。【００４２】
[枝構造フラクタル]
この発明の一実施形態では、幾何学的フラクタルの一つとして、枝構造のフラクタルを用いたシボ創成システムを構成している。これは代表的なシボ構造として皮革のシボ構造を想定している。しかしながらこの発明に基づく構成法は、ジェネレータを用いた多様な展開をすることができる。【００４３】
代数的フラクタル、確率的フラクタルの場合、初期基本式とこれから創成される柄模様に相当する絵柄との間の関係を推察することは不可能に近い。一方、幾何学的フラクタルでは、コンピュータと対話して、ジェネレータを如何様にも変化させることができる。さらに、これをもとにしたシボ形状を画面上で見ることが同様に可能であり、両者の関係をデザイナーが把握しながら、操作を繰り返し、シボの意匠性、自然性、多様性等を確認、判断して創成することが可能となる。この際、印刷柄との関係も考慮しながら、シボ特性をデザインすること、シボ独自に、しかも意匠性を高めてデザインすることも視野に入れられることとなる。【００４４】
図７、図８には、枝構造ジェネレータの例と、これを置換え、成長させるに際しての場合の区分けを示している。枝構造フラクタルでジェネレータは、一筆書きができていることが条件となる。図７のジェネレータでは、枝分かれがある結果、枝部分では、一筆書きができず、矢印で示すように往復となっている。この部分に対して、往路あるいは復路の一方を無視し、片方だけに置換えた後、各素線に対して置換えを実施した場合を図８に示している。図８（ｂ）は、枝分かれ部に往復で置換えを行っている二重置換えである。図８（ｃ）は、枝分かれ部分の往路方向のみを置換えた単一置換えである。図８（ｄ）は、枝分かれ部分の復路のみを置換えた逆単一置換えの場合を示している。【００４５】
枝構造は、置換えとその回数によって枝分かれの量が増加し、複雑性が増加する。図９および図１０は、複雑性と枝分かれ量を別に制御するため、ジェネレータの枝素線がない構造をジェネレータとして、もとのジェネレータのある置換え段階で置換えをする手法の例を提示している。図９は、枝構造ジェネレータで枝素線を除去して、波打ち形状の新たなジェネレータとした例である。図１０は、もとの枝構造に対する第１段階で、変更したジェネレータによる置換えを行い、素線に波打ちを導入して複雑性を与えている。その次の段階以降では、波打ちを導入した構造をジェネレータとして、その次以降の置換えを行い、複雑性を加味した枝構造を創成することに成功している。これを、後述の格子点間に埋める枝構造とする際、シボエレメントと称している。図１１は、この後の手順までを含めたシボエレメント創成の流れを示しており、上述の手順はステップＳ１１からステップＳ１９までによって表されている。【００４６】
図７、図９のジェネレータは、コンピュータ表示装置の画面上でＧＵＩ(グラフィカル・ユーザーインターフェイス)の利用により、マウス操作で作成することができる。幾何学的フラクタルの特性にもよるが、この操作性により、ジェネレータとシボエレメントとの関係把握は容易であり、デザインに操作性のよい創成を可能としている。図１１のステップＳ１９では、ジェネレータの始点、終点、素線構成の分割とその始点、終点等を座標上で定義し、素線の長さ、傾斜角を与えて、シボエレメントの定量化を行う。これによって、後述の格子点間にエレメントを埋込み、シボ全体を構成できるようにしている。【００４７】
図１２は、素線座標が求められた時、その長さ、傾斜角の関係を示す図である。素線の始点、終点がA(a1, a2)、B(b1, b2) と与えられた時、素線長さλ、その傾斜角φは、それぞれ以下の式(4), (5)
[数４]
λ＝√(a1−b1)2＋(a2−b2)2                            ・・・(4)
φ＝arctan{(a2−b2)/(a1−b1)}                        ・・・(5)
で求められる。これは素線の特性と同時に、エレメントの始点終点についても用いることができる特性である。シボエレメントの埋込みに正逆２方向を考えていることを考慮すると、Ａ→Ｂとした時の傾斜角はＡを中心にφであるのに対し、Ｂ→Ａの場合の傾斜角はＢを中心にφ−(π/2) となる。【００４８】
[シボ全体構成のための格子点]
シボエレメントの柄模様への展開には、格子点を設定して、その間にシボエレメントを埋込み、面を構成することが基本となる。格子点設定の配置には、矩形、煉瓦積、菱形等が考えられる。これに１／ｆゆらぎ特性を付与するまでを含めたこの関連の操作の流れを図１３に示す。まずこれら格子点配置の例を図で示すと、図１４となる。同図（ａ）は矩形、同図（ｂ）は煉瓦積、同図（ｃ）は菱形である。格子点の当初の設定は、図１４のように規則的である。したがって、この間にシボエレメントを埋込んだとして構成されるシボは、柄模様として規則的であることを免れない。【００４９】
図１５は、皮革シボの例である。この例に見るように、皺模様は、整然とした規則性の柄模様とはなっていない。しかし、それぞれに独自の特徴を示している。このような特徴を与える性質として、この発明の実施形態では「１／ｆゆらぎ」性を考慮した。そして、ゆらぎを振れ幅として格子点位置、ジェネレータ素線の線分長さ、傾斜角に与えて、柄模様に複雑感を出すようにし、実際のシボ柄模様に近づけている。なお、図１５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す例に見られるように、皮革シボは一見不規則な形状となっているが、その中に誰が見ても見える矢印に示した方向性がある。創成シボにもこれがでるよう方向性を与えているのが、長方形の長辺であり、枝構造も結果として、これを特徴付ける柄模様であると言える。【００５０】
[１／ｆゆらぎの特性]
自然界の諸現象は基本的な周期性の中にも不規則性をもった性質を示すことが一般的である。ここで、ｆは周波数、あるいは周期の逆数である。単位を時間、長さにとれば、前者に対して周波数は振動数であるし、後者に対しては、所定長さ間の繰返し数となる。自然現象の周波数に対する特徴を分析する手法としては、フーリエ解析があり、各周波数に対するエネルギー密度を対象周波数領域にわたってパワースペクトル密度関数を求める特徴の把握が一般的な手法である。【００５１】
電気導体に電流を流した際、抵抗出力は波形が不規則に変動する雑音電流が観察される。この場合の電圧値の変化にフーリエ解析の手法を適用、パワースペクトル密度関数を求め、対数軸として、周波数を横軸に、パワースペクトル密度関数を縦軸として両対数軸により示した結果、１／ｆの傾向を示す特性が得られたとされている（武者利光、北原和夫著、「1/f ゆらぎの物理」、応用物理、Vol.58、No.12、1989年、1688〜1695頁参照）。図１６は、パワースペクトル密度関数と本件で言う「１／ｆゆらぎ」の関係を概念的に示したものである。ｆの冪指数によって特徴が区分けされている。【００５２】
ｆ−1 、すなわち１／ｆの特性は、両対数座標軸上で−45°の勾配を有する特性である。これに対し、指数が０，−２の場合、前者は周波数に対して一様の特性であり、後者は図１６に示す１／ｆ２の特性となる。前者は白色雑音(ホワイトノイズ) と称される場合であり、不規則性が強い特性となる。一方、後者は高い周波数でスペクトル密度がより抑制される、特徴としては見にくい特性の現象が示される。【００５３】
分析を行う対象の観察されるデータは、時間軸、あるいは長さに対して、後述の心拍数であれば、時間経過に対する心拍数の変化、木目であれば、長さに対応する濃淡の変化である（講談社1987年発行、武者利光著、「ゆらぎの世界」、ゆらぎ利用、陶磁器ひび割れ再現の手法参照）。これを波形としてみれば、不規則振動現象としてみることができるものである。波形を見ている限り、不規則振動現象では、振幅は変化し、これを特定することは難しく、周波数も読み取ることが難しいのが一般的である。「ゆらぎ」の定義の由来は１／ｆを称されていることとの関連では不明であるが、不規則振動が上記の特性を備えていることにたいし、振幅が確定せず、周波数も一定しないとの性質を「ゆらぎ」と表現している。【００５４】
１／ｆゆらぎの特性は、上記の雑音電圧をはじめ、心拍数、木目年輪等に観察されている。また、この特性が自然感、安らぎ感、快適感を与えている可能性が示唆され、さらにこれらを介して美麗感にも通じていることも言及されている。これらの中では、伝統工芸である陶磁器のひび割れを、基本パターンにゆらぎを導入しての模擬、再現の可能性が提示されている（高木友和、世良京平、蔡東生著、「陶磁器における貫入模様のCG」、情報処理学会研究報告、2000-35、2000年、25〜28頁参照）。【００５５】
ここでは、木目の場合について特性の例を図１７および図１８に示す。図１７は、クスノキの木目の顕微鏡拡大写真と、その横方向断面の濃淡強さについて、パワースペクトルを求めている。図１８は、米国原産レッドウッドの木目そのものについて、同様特性を求めている。何れも注目可能な周波数、この場合は周期に対し、「１／ｆゆらぎ」特性が示されている。各種木材全てにわたって、この性質が指摘できることの可否は残るとして、１／ｆ特性を示す存在があることは示されている。【００５６】
[「１／ｆゆらぎ」特性の発生]
「１／ｆゆらぎ」は、規則性を乱して複雑性を付与する一方、柄模様に自然感、多様性を付与することを意図して導入する。この「ゆらぎ」は、格子点に「ゆらぎ」を規定する振れ幅を与えること、当初に導入した第１格子点の他に第２格子点を導入して、これにも同様の与え方により「ゆらぎ」を導入すること、第１格子点と第２格子点の間でシボエレメントを切断し、しかし全体としては断続するようにして、シボ全体として多様性、複雑性に富む性質を与えるようにすること、さらに複雑性を増すよう意図して、ジェネレータの素線長さ、傾斜角に同様特性の振れ幅を付与することで与えている。【００５７】
図１９は、格子点に「１／ｆゆらぎ」を付与するについての概念図である。格子点はその間にシボエレメントを埋込みこみ、全体としてシボ柄模様の創成につなげることを想定してのものである。格子点に対してゆらぎ量はｘ，ｙの座標値に対する振れ幅により与える。図２０は、第２格子点を設定して触れ幅を与えた時の概念図である。振れ幅の最小値をｆmin、最大値をｆmax、この間の振れの刻みを決める分割数をＮとすると、振れ幅の値は、０≦ｉ≦Ｎなる自然数ｉに対して以下の式(6)
[数５]
fi＝fmin＋{(fmax−fmin)/N}                          ・・・(6)
で与えられる。この値と発生の頻度の関係として１／ｆの特性を考慮しているため、頻度をｙとして以下の式(7)
[数６]
log10y＝−log10fi                                    ・・・(7)
すなわち、以下の式(8)
[数７]
y＝1/fi                                             ・・・(8)
なる関係によって示される。【００５８】
頻度の総数Ｓは、
[数８]
S＝Σ(1/fi)                                         ・・・(9)
であり、ｉ＝ｎに対する発生確率ｐｉは
[数９]
pi＝fn/S                                            ・・・(10)
と求められる。【００５９】
格子点を決めた後では、ｆmin＝０とすれば元の位置からの振れ幅が式(6)によって与えられる。ここでｆmin＝０とした時のｆmaxに与える量は、実用化の過程で探索する必要があるが、格子点間の長さよりも小さい範囲で、適切な長さを見出すことが求められる。図２１には、この過程の流れを示す。ゆらぎは、大きな付ら幅は発生の頻度が小さく、小さい振れ幅は発生の頻度が多い特性で与えられている。【００６０】
[１／ｆゆらぎ特性の格子点、ジェネレータ素線への配置]
格子点の総数をＭとし、これらに付番をしておく。これに対し、式(10)までの過程をふまえたｆｉを式(6) によってＭ個求め、これらにｉを付番しておく。ここで、乱数によって、まず振れ幅を与ええる格子点を決定する。格子点の（ｘ，ｙ）座標に対しては、まず、ｘ座標を対象とし、その後にｙ座標を対象としているが、それぞれに対する乱数の設定を独立とすることにより、（ｘ，ｙ）に振れ幅を与えて、相互に独立に、全格子点を対象とすることが可能である。この後に、ｆｉについても同様に乱数によって選択し、これを既に選択されている格子点に配置する。これによって、図１９に示すように格子点にゆらぎが付与される。【００６１】
上記のように格子点にゆらぎを与えた結果では、方向性を持たせて格子点間にシボエレメントを埋込んでシボ柄模様が創成される。しかし、シボエレメントの形状によっては、方向性を強く残している印象を与える柄模様となっている場合を生じていた。これを改善するため、図２０に示す如く、上記格子点と同じ位置に新たに格子点を定め、これに上述のゆらぎ振れ幅を与えて格子点を生成する。ここで、当初の格子点を第１格子点、新たに生成したものを第２格子点と称することとする。これによって、ゆらぎ量の異なる二つの格子点群が準備される。【００６２】
第１格子点群と第２格子点群で、同じ付番を与えられた点は、相互に隣接している。左側の始点では第１か第２かの何れかを、右側の点では第１格子点群を用いることとして、シボエレメントを埋込んでいる。格子点群における左側始点の選択は、確率値によっている。確率値を一定として選択することもできる。しかし、格子点付番によって確率値を変動させることも可能である。また、上記では、左側の始点で選択をしているが、左側では必ず第１格子点群を始点とし、右側で第１格子点群と第２格子点群とを同様確率によって選択する手法も可能である。これによって、シボエレメントが柄模様の中で断続する部分を作り出せ、自然に近づける視点で、多様性、複雑性をさらに付加することができる。【００６３】
柄模様に自然感覚、多様性を付与するために、格子点に加えて、シボジェネレータの素線を対象にその線分長さおよび傾斜角に「１／ｆゆらぎ」の振れ幅を付与できるようにしている。振れ幅の付与は、素線に付番しておくことにより、格子点と同様にゆらぎ振れ幅を付与できる。また、ゆらぎの振れ幅の与え方により、ジェネレータの種類を限定してその後の操作を続けることが可能である。なお、格子点ごとに異なるジェネレータを付与できるような創成も可能である。【００６４】
第２格子点、ジェネレータ素線へのゆらぎの付与を全て実施するのか、その中で選択肢を設けるのかについての選択は、それまでに至る手法との組合せの可能性とも関連しているが、揺らぎの付与の対象とするパラメータを増やすことによって、複雑性、多様性等をもととする柄模様の自然感により近づけることが可能と考えられ、図２１に示す流れとしている。このように作成した格子点およびシボエレメントを用い、後者を格子点間に埋込むことで、シボの全体柄を作成することができる。【００６５】
図２２、図２３、図２４、図２５は、それぞれ、シボエレメントの連続配置、格子点へのゆらぎ付与、第２格子点の導入、ジェネレータにもゆらぎ導入をした場合についてのシボ柄模様を示したものである。これらの何れを選択するかは、求められる住宅建材製品等の仕様や顧客の嗜好、クリエーターやデザイナーの感性等による。【００６６】
実際には、これまでのそれぞれの流れ図に示したように、ジェネレータ作成の段階をはじめとする中間の段階で、初期の段階に戻って修正をすること、また、最後の結果から判断して、必要な箇所を修正、改善することを、これまでの実務経験を踏まえて行い、望ましいシボ柄模様とできる。【００６７】
[シボエレメント埋込みの関係式]
格子点にはゆらぎ振れ幅が与えられ、当初の位置より移動している。したがって当初の格子間長さから伸長、回転している。その間の長さ、回転量は式(4), (5) によって求められる。シボエレメントをこの間に埋込むには、その始点と終点との間で、拡大、縮小、回転できるようにする必要が生じる。関係式は、式(4), (5) と同様になるが、
[数１０]
li＝√(xi−xi−1)2＋(yi−yi−1)2                        ・・・(11)
ψi＝arctan{( yi−yi−1)/( xi−xi−1)}                  ・・・(12)
と表される。ここで、(x0, y0), (x1, y1), ・・・(xn, yn)等は、各素線の始点、終点の座標であり、(x0, y0), (xn, yn)はエレメントの始点、終点の座標である。また、ｉはジェネレータのｉ番目の素線、ｌは素線の長さ、ψは角度変化量、ｄは置換え時の方向である。これらを用いると素線のパラメータを（li, ψi, di）と表せる。ここでｄは（０：Ａ→Ｂ，１：Ｂ→Ａ）と定義できる。【００６８】
(以下関係式で、ｎはｉと読替え)
シボエレメントの始点、終点を(1, 0)、すなわち長さを１として与えて構成することが可能である。その場合、各素線の特性は、以下の式(13)
【数１１】
2008032593.tif 000003
で表すことができる。ここで、{Ｌ’i} は、移動、回転、拡大、縮小の処理をした後の素線に関する緒量となる。ここで、Ｉi、Ｉ’i は素線の始点、終点の位置ベクトルである。この際、当初の長さを１としていたのに対し、式(4)でλが求められていることを考慮して、拡大、伸長の率が与えられる。【００６９】
埋込みに当たって、Ａ→Ｂの方向に対して、拡大・縮小後の位置は、
【数１２】
2008032593.tif 000004
とできる。次にφだけ回転する。移動したλＬｎにそれぞれ回転行列をかけると、
【数１３】
2008032593.tif 000005
最後に原点位置を点Ａに平行移動し、
【数１４】
2008032593.tif 000006
が得られる。【００７０】
Ｂ→Ａとする場合には、同様にして、拡大縮小および回転に対し、
【数１５】
2008032593.tif 000007
となる。最後にこれを点Ｂが中心になるように移動してやり、
【数１６】
2008032593.tif 000008
と与えられる。【００７１】
[シボの重ね合わせ]
図１５の皮革シボの実例を観察すると、枝構造エレメントによる模擬の可能性が見られる一方、点群のシボが重畳していると見られる柄模様ともなっている。これは点群からなる別のシボ柄模様が枝構造による柄模様に重なった形態とも考えられる。どのような構造のシボを重ねることによりこれが実現できるかは検討課題であるが、ジェネレータ構造を考慮することにより、本発明の手法の一部、あるいは全部を適用することにより、新たなシボ柄模様を創成することが可能と考えられ、これを枝構造シボ柄模様に重ね合わせて、より自然感をますシボ柄模様の創成を期待できる。【００７２】
[シボ柄模様の型加工への展開]
シボの柄模様に応じて、凹凸形状を持つ型を作成し、印刷製品に対応して、非同調、同調の柄模様として、印刷製品上にコート、あるいは重ねた樹脂等の材料に凹凸形状を型打ちし、建築材料他の印刷製品の付加価値を高めることが行われており、近年その需要は高まる一方である。【００７３】
創成したシボ柄模様は、素線の太さに対して深さ情報と関連付け、柄模様として3次元情報とすることを可能としている。また、色彩情報を付加することも可能である。枝構造シボでは、幹構造で線幅を太く、また画面に垂直方向の情報として深くすることが可能である。これはフィルム情報として、従来広く利用されてきているフォトエッチング方式を介した型製作に展開することができる。最近では、レーザー走査の照射によって行う方法も可能となっている。一方、この３次元情報は工作機械の工具駆動情報に変換して、型製作に直結することが可能である。その結果、シボ柄模様の型製作、これを用いたシボ柄模様成型製品等の納期短縮が図れる。シボの３次元情報を工作機械への情報とする場合、工具を駆動して被削材に型形状を創成するＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）情報として工作機械に送り、メス型、オス型の製作につなげることができる。フォトエッチングの工程では、印刷製品と重ね合わせるためのオス型の作成には一旦メス型を介する必要がある。しかし、工作機械による製作では、直接オス型の作成をすることも可能である。【００７４】
図２６は、「１／ｆゆらぎ」発生のモジュールの機能を検証するため、０．１から１０までの間で０．１刻みにとった値に対して「ゆらぎ乱数」として求め、５，０００個の出力に対する頻度を求めることを３回行い、１／ｆ特性を確認している。最小二乗法で求めた特性から、大約特性を満たす結果が求められている。【００７５】
図２７には、全体の流れの中で、型加工による表面立体形状創成と創成柄模様を印刷した製品を合わせる工程についても示している。シボ柄模様とこれのもとになる柄模様の印刷柄模様とを同調させて、重ねて製品とすることは、木目柄等では実際に行われている。しかし、コンピュータ内に創成したシボ柄模様についてこれを実施している例はなく、シボ柄模様の創成と合わせて、これまでにないデザイン性、意匠性を持つことに付加価値を見出す製品を生産できる可能性を秘めている。【００７６】
[全体の流れ]
図２７には、上記のシボ柄模様創成のシステムに関し、全体の流れを示す一方、途中の過程で示した機能について、相互の位置付けを示している。コンピュータに与えたソフトウェアで、ジェネレータとエレメント設定、格子点設定、ゆらぎ発生と付与、シボ柄模様創成等の各機能を持つモジュールを構成して、操作性をよくしている。また、型製作の出力に関しては、創成したデータをもとに、インターフェースを介して、次工程入力に変換できるようにしている。【００７７】
自然観を持たせたシボとするために、ジェネレータから成長させたシボ柄では、末端の枝ほど細く、かつ３次元形状としては浅くし、また、幹に当たる部分は太く、３次元形状としては深く、形状生成しても良い。【００７８】
図９、図１０では、ジェネレータとこれをもとにした置換えによる創成、枝を取った波うち形状としたジェネレータの創成と、これを用いた置換えによる多様性の付与について説明した。図１０は、N’＝１からN’＝３までの置換えで、幹から小枝までの展開をしたエレメント創成を示している。いま、N’＝１の柄模様にN’＝２の柄模様とN’＝３の柄模様とを重ねると、幹、枝、小枝の順次に重なる回数が少なくなる。これは、N’が小さい場合の部分ほど、すなわち早い段階に置換えている部分ほど重なり回数を多くできており、この回数に応じて太さを変えて描くことが可能となる。太さは、重なりの回数に比例した表示としてもよいし、回数による割合を変化させた表示としてもよい。【００７９】
シボ柄模様は、皮革に典型的に生じているものであり、そこでは柄模様のところで凹部となる３次元の構成となっている。創成したシボ柄模様についても、それをもとにして金型を製作し、擬似皮革作成に利用することが考慮される。その際、フォトエッチング方式による金型の製作法として、フィルムを用いた以下の方式が挙げられる。すなわち図２８に示すように、柄模様として創成されたシボにつき、１次加工から３次加工までのそれぞれについて順次フィルムに出力して、フォトエッチングの原版とするものである。【００８０】
この例では、枝部を取り払ったジェネレータから３回の置換えによって、枝部を有するシボが作成されている。１次加工のフィルムは、３回目の置換えに対応している部分で、重なり方は最も少ないため、シボ柄模様は最も細い要素によって構成されている。置換えの回数と加工の次数は逆の数え方となっているが、エッチング加工に際しては、最も細いシボ柄模様構成から始めるのがエッチング工程としての順序であるため、置換えの順序とは逆となっている。２次加工、３次加工となるに従い、次数に応じた太い線分で描画されている。柄模様自体は、次数に応じて柄模様が重ねられた構成であるから、シボとしては、重ねられた結果で全体が表されることとなる。【００８１】
図２９には、上記の太さが変化するシボエレメント創成の流れを示し、ここでは、置換え回数の設定による重ね合わせによる太さの増加率をαと設定している。このαに対しても、座標に応じた揺らぎを与えることにより、自然性、多様性を与えることが可能である。【００８２】
さらに、図１３の右端に示すエレメント生成の流れに代えて、または加えて、図３０に示す流れでエレメント生成を行っても良い。【００８３】
上述した実施態様は、ジェネレータ、エレメント等、フラクタルを構成する要素を線分として表すこととしていたが、この発明では、線幅を太くし、かつ線分中間に対応する点で太さが変化する要素を加えるために、図３１に示すように、例えば枝構造を構成する線分を長方形の領域として定義し、その長方形領域の外郭をなす線分の然るべき点に制御点を設けても良い。制御点は、波打ち折れ曲り形状の変化点、１／ｆゆらぎ付与による長さ、および／または幅の変化点として機能させ、多様性、自然感を与えるようにする。これによって線分幅の多様性、自然感に変化の幅を大きく取ることができる。高さ方向変化は、幅に応じた円弧形状とすることを基本とし、これに制御点を置いて形状変化を導入する。【００８４】
図３１に示すように線分を定義した場合には、接続部で線分の太さの急激な変化を生じる。このため、滑らかな接続をするための方策を講じる必要がある。一つの方策としては、図３２に示すように、隣り合う太さの異なる長方形の接続部をまたいで、隣接する制御点を端部とする台形で表す線分を考慮し、少なくとも、端部と、もともとの接続部に当たる長手方向中間部に制御点を想定し、これに上記と同様、波打ち折れ曲り形状の変化点、１／ｆゆらぎ付与による長さ、および／または幅の変化点としての機能を与えることにより、多様性、自然感を持たせることができる(接続部変形線分による平滑化法)。【００８５】
接続部を構成するいま一つの方策として、当初の線分を、図３３に示すように、太さを変更する右方向に端部の制御点区間を単位としてずらして行う。端部では滑らかに接続するために、端部で接続する側の幅に制御点を動かしておき、ここに上記と同様にしてゆらぎを導入し、多様性と変化を与える。その後に、上記のずらしを行う。それにより、この例では、右側の幅を狭くした線分の左端につなげることが可能となる。以降は、図３１，３２に示す方法と同様に展開することができる(線分移動による接続部平滑化法)。【００８６】
図３１、図３２、図３３は線分を直線としているが、これらの線分にゆらぎを与えれば折れ曲りを生じさせることができる。【００８７】
図３４は、上述したシボデザインの創成をコンピュータとの対話型で行い得るようにしたプログラムのフローチャートである。このプログラムの特徴は以下の点にある。
Ａ．対話型
マウス、パネル記述によるジェネレータ構築を対話型とし、その後に申請済みの内容に基づくエレメント構築、シボ創成を行うこと。
Ｂ．多様なシボ構成
上記Ａ．に始まる操作により、多様なシボを画面上で創成可能としていること。【００８８】
本システムでは、シボ形状に最も影響する「ジェネレータ形状の定義」、「その置き換え回数」、「格子点の配列規則」、「格子点へのシボエレメント配列規則」、「ゆらぎ関数のパラメーター」、「連続模様の際のずれ対策パラメーター」等をコンピュータ上で対話型で変更する事により、各パラメーターの変更に伴って生成されるシボ形状をリアルタイムで表示し、形状をデザイナー、クリエイター等が確認しながら繰返しができ、発展的なデザインを創成できることを特徴としている。【００８９】
「ジェネレータ形状の定義」、「その置き換え回数」、「格子点の配列規則」、「格子点へのシボエレメント配列規則」、「ゆらぎ関数のパラメーター」、「連続模様の際のずれ対策パラメーター」は、デザイナー、クリエイターの意志により自由に設定する事ができ、コンピューターシステム上で対話形式のデザイン構築をする事ができる。【００９０】
ジェネレータ形状の設定を単一構成又は複数構成とすることができ、シボ形状の連続化処理を実施することにより人の眼で見る規則的な印象（不自然さ）を防止し、より自然なデザインの構築ができる。【００９１】
・シボ形状の生成において自然界に存在する“フラクタル”、“1／ｆゆらぎ”を複合的に用いることでシボ形状を多様に獲得し、又その形状の印象を制御することを可能としたことを特徴とし、幾何学的なデザインからナチュラルなデザインまでを構築することができる。【００９２】
［システムの概要］
（シボデザインの基本方法）
・幾何学的フラクタルの生成法に基づいてシボエレメントを生成。
・シボエレメントの組合せによってシボ形状を構築。
・シボエレメントの組合せ配置位置に対して“1／ｆゆらぎ’を与え自然な印象を付与。
・“1／ｆゆらぎ”の程度を数値指定することにより印象を定量的に制御することが可能。【００９３】
以下、図３４に基づき説明する。但し、図中の丸付き数字は明細書では文字入力の制約上から括弧書き数字とする。
［シボ形状の生成方法］
(1)描画サイズの設定
Ｘ、Ｙ方向のサイズ入力→エレメント設定領域をTexture Sizeパネルを用いて決定する。
(2)幾何学的フラクタルの形成
2・1．ジェネレータ（線分で構成される幾何学形状）を自由に定義し、構成する各線分をジェネレータ自身の形状で置き換え、図６のような幾何学的フラクタルを形成する。
2−2．ジェネレータ自身で置き換える回数Ｎをシボ形状の「複雑さ」を制御するパラメーターとして用いる。（Ｎ＝1で相似、Ｎ数増加に伴い形状は複雑さを増す。）【００９４】
(3)シボ形状の生成（フラクタル図形シボエレメントの導入）
3・1．ジェネレータの形状、置き換え回数を画面上で自由に変化させる事ができる事によりデザイナー・クリエイターが画面上でリアルタイムに最終の図形の形状を判断する事ができる。
3・2．枝構造の線分と線分を繋ぐ折れ点をマウスドラッグにより自由に移動させる事で、リアルタイムでその枝構造の下に基本エレメント図形が得られる。
(4)シボエレメントの配列規則
4・1．人工皮革の模様に認められる「方向性」を生成するためにシボエレメントをLatticeパネルLattice MODEを用いて格子点を図１４の例（Line, Brick, Diamond）にBox, Line-Phase, Zigzagの３種を加えた６種の形状より選択して連続的・断続的に配置し、シボの基本形状とする（同一のシボエレメントをまず等間隔配置で形成させる）。また、エレメントの配置数をLatticeパネルvolume-X/Yで決定し、格子点の個数をＸ、Ｙ方向で設定する。
4・2．位置についてはFix Modeパネルを適宜チェックする事で、格子点をデザイナー、クリエイターの自由意志でマウスドラッグを用いて任意に変更する事が可能である。
4・3．画面上に複数のジェネレータを定義創成し導入する事により、格子点相互間のエレメントの描写に変化をつける事ができる。【００９５】
(5)エレメント配置方向
5・1．Elementパネルで決定
Same Vector：フラクタル図形をそのままの方向で配置。
Alternate Vector：エレメントを連続的に配置する方向に対して、配置向きが交互に逆転して配置する。
Random Vector：コンピュータがランダムな確率で自動的にエレメントの向きを決定。
5−2．Fix MODEパネルを適宜チェックする事で、マウスクリックによりエレメントの向きを任意に変更する事が可能。「格子点の配置の規則」、「格子点間へのシボエレメントをはめ込む規則」をマウスポインターによって自由に設定が可能（格子点の自由移動）とすることで、デザイナーの意志により対話的に多様な基本形状の生成を可能としている。
(6)描画領域内にシボをDRAW Siboボタンで表示
DRAW Siboボタンを押して描画領域（(1)のエレメント設定領域）内にシボを表示させる。この時デザイナー、クリエイターの判断で各種パラメーターを変更する事で、リアルタイムで描画領域内のシボが反映される為、デザイナー、クリエイター等複数人で画面上を確認しながら自由に反映する事が可能である。【００９６】
(7)１／ｆゆらぎ付与
・(6)で形成された規則的な印象シボ基本形状に対して、描画領域内の全ての線分に対して“１／ｆゆらぎ”の性質を自動的に付与して自然な印象を形成させる。
・パラメーターの付与：「NOISE Check」にチェック。→描画領域（エレメント設定領域）に表示された可視化された格子状のマス目を参考に「Ｘ方向（X Way）、Ｙ方向（Y Way）、線分の幅方向“Width（Line）”」でパラメーターを決定する。
・“1／ｆゆらぎ”のパラメーターは、シボエレメントの構成線分の両端点のＸ、ｙ座標位置（線分両端点のｘ、ｙ座標位置の移動）、線分の幅（幅の変化量）、線分の深さ→深さの変化量とし、次式（16）、（17）で決定する。【００９７】
【数１７】
2008032593.tif 000009
【００９８】
【数１８】
2008032593.tif 000010
【００９９】
パラメーターεの値を１前後で任意に変化させることによってシボ形状の印象の制御を可能としている（パラメーターε＝１の時ゆらぎの程度が“１／ｆ”で、ε＞１の時単調な印象のシボ形状となり１＞ε＞０とすることで刺激の強い印象を発するシボ形状となる。）
・シボエレメントの構成線分の両端点のｘ、ｙ座標位置→「FIELD Noise On」をチェックする。
・線分の幅→「Field Noise On」と「MODE Line to Box」にチェックした上で「FIELD Width Noise On」にチェックを入れる。【０１００】
(8)多様な連続シボ形状の創成
シボ形状を広い面積に対して生成する場合、(6)または(7)で形成されたシボ形状を連続的に配置して全体のシボ形状を構築する手法を採用した。
8・1．基本形状構築における連続化処理
・格子点の概念を導入したことを利用し、同一規則で格子点が続く基本形状の面積外部の左右上下に新たに連続させるためのシボエレメントを配置できるようにし、生成された形状を連続模様における単位形状とする。これによって同一模様の繰り返し、規則的といった印象を認識させ難くするものであり、より自然なシボ形状、実用に供し得る対象が選択できる。
操作方法：
・シボ形状を上下左右の連続的、広範囲に接続→Render Textureパネル中の“Seamless”にチェックを入れる。
・左右の接続における接続位置を縦方向の格子点の個数だけ平行移動→Slipへの数値入力を行う。
8・2．ゆらぎ付与における連続化処理
・それぞれの単位形状に“1／ｆゆらぎ”を単純に与えた場合に生じる接続部不連続性を防止するために、接続される単位形状の境界間において式（16）により決定される変化量が等しい値となるようにするために、式（16）がｘ方向、ｙ方向に関してそれぞれ単位形状の横幅、縦幅を周期とするような周期関数となる条件を与えた。
8・3．高度な連続化処理
・横方向に向かう同一模様の繰返し形状に対する人の眼で見る規則的な印象（不自然さ）を防止するために、単位形状の頂点位置が縦もしくは横でも一致しない、単位形状をいくらか平行移動して接続する連続模様化も可能とした。
・この処理を行う事により、自由な格子点配列、複数のジェネレータを用いても不自然さを生じない。【０１０１】
本発明ではさらに、以下の如くして創生したシボ柄の評価を行う。
1. 柄模様の意匠性選択
コンピュータ内のシボ創成法によれば、変数要素に対する確率的特性の付与もあって、無限と言ってもよい柄模様の作成が可能となっている。確率的特性は、自然界の現象分析の結果に見られる、1/fゆらぎを導入しており、創成の結果にその特性が含まれていることも示すことができている。しかし、これらの柄模様が実用に供しえるか否かについては、現在の取扱では、印刷、或いは、製品のデザイナーの柄開発における経験と感覚への依存が想定されている。
一方、これまでのシボの利用では、基本的に自然界の柄模様がそのまま利用されている実情がある。この際、特定の柄模様が選択は、デザイナーや、関係者によって「美」と受止められたことが基本である。しかし、「美」が如何に評価された結果であるかについては、論理的な理由は明確でないままである。【０１０２】
2. ２次元フーリエ変換の適用
以下では、上記の評価手法として、２次元フーリエ変換による手法を提示する。上述の1/fゆらぎ特性は、例えば、代替建築材料として用いられる木目柄に対し、木目が流れる方向に直交する方向に木目の濃淡をデータ取得し、一連のデータをフーリエ変換、パワースペクトルを求めた結果がその特性を有していることに基づいていた。創成されたシボが1/fゆらぎ特性を有することについても同様な評価によっていた。
これまでの自然界の特徴に関する評価法、或いは創成された結果の特性確認については、上述のように特徴を見出せる一方向線上における評価によっていた。これは、一方向上でフーリエ変換してパワースペクトルを取得する、現下の計算機環境では、比較的容易に、木目、シボ他の不規則性を含む柄模様の特徴が把握できる手法の結果で十分としていたことによる。しかし、シボにしても、木目にしても、特徴柄は平面状に展開しており、柄模様の特性を平面として評価することが、多分に感覚的な「美」を「美」として選択する意匠デザイン性に関わる評価に、一般性を持たせる手法の導入を可能とする。【０１０３】
3. 柄模様と対比した２次元フーリエ変換の適用例
図３５はシボ、木目ではないが、これに類する２次元的に展開された表面模様の例であり、これを対象に２次元フーリエ解析法を示し、これによる上記評価法の理解を進める。図３５の表面は凹凸を有しており、立体的な形状ともなっている。この形状について等高線を描けば、図３６の表示が可能となる。図３５では表面の形状を現す高さが２次元位置に対する関数値として表現される。しかし、シボ、木目等の柄模様では、高さ、形状に代わって、濃淡による表示を用いることが可能である。
図３７は図３６で読取れる特徴線を抽象化して示している。この特徴線は周期性を持っており、1/fゆらぎに象徴される不規則性を備えているシボ、木目の表面模様とは異なっているが、評価に２次元フーリエ解析手法を用いるための例示とする。
1/f ゆらぎの分析にも見るように、フーリエ解析自体は、特に一次元の特性把握には一般的であり、多方面に利用されている。しかし、これを２次元に展開、対象の特性把握に利用することは全くと言えるほど例を見ない。一つには、２次元に展開すると言いながら、図３８の特徴線に見るように、多くの場合にそれぞれの軸方向に対する１次元の特性を見れば、その特徴が把握できてしまう場合が少なくないためかとも思われる。【０１０４】
4. ２次元フーリエ変換の関係式記述
しかし、シボの柄模様をはじめとして、柄模様が計算機内で創成されるようになった場合、これが実用に採択される際の特性とこれまでに用いられてきている特性との相違、実用に供されている対象の共通の特性、創成された柄模様の持つべき特性等を評価する指標としてフーリエ係数スペクトル、フーリエ(パワー)スペクトルの利用が可能である。２変数x, y の関数f(x, y) のフーリエ変換F(u, v) は【０１０５】
【数１９】
2008032593.tif 000011
また、この逆変換は【０１０６】
【数２０】
2008032593.tif 000012
と示される。ここで、jは複素単位である。F(u, v) の実部、虚部をR(u, v)、I(u, v) とすると、エネルギー(パワー) スペクトルP(u, v) とフーリエスペクトルQ(u, v) はそれぞれ【０１０７】
【数２１】
2008032593.tif 000013
と表される。【０１０８】
上記式(1) が実行された後のフーリエ係数は、二つの変数u, v に対し、実部、虚部を持った図３８に示す領域で表される。ここでNは一変数に対するデータの個数であり、かつデータを取得した区間内の波数を意味している。図３７に示す特徴線を対象とすれば、含まれる波数の成分が分析、表示される。【０１０９】
5. 関係式適用の実例
上記式(3) によりパワースペクトルを用いると、複素単位の扱いではなくなるため、成分存在の位相関係は見えなくなる。しかし、これを見える形の表現で扱うと、波数の成分としては同じであっても、形状としては全く異なって記述されることが示される。すなわち、図３８でAからEに成分が存在しているとすると、図４０に示すようにパワースペクトルでは、Aを除くBからEまでの成分は同じ表現の中に示されてしまう。しかし、図４の表記から逆変換をすると、図３９に示すように全く異なった形状が求められることとなる。換言すれば、図３９に示す形状に対して、パワースペクトルでは、図４０と評価されてしまい、それはそれで一つの指標であるが、図３８とすれば、図３９の特徴が保存されて示される。
２次元解析をシボ、木目等に適用した時、図３８他に示す解析により明らかにされる内容については、解明できていない点が少なくない。それだけに手法としての適用には可能性を秘めている。【０１１０】
図４１は図３５の表面模様に対して求められたフーリエ係数スペクトルであり、図４２はこれをもとに求めたフーリエパワースペクトルである。図４１は図３８に対応して、位相特性を含んだ表示とできている。しかし、図４２は図４０に対応し、周波数成分の所在のみを示す特性となっている。
既に実用に供されているシボに対して本方法を適用してその特性を把握する一方、計算機内で創成されたシボに適用、実用に供しえるシボ柄模様について、デザイン意匠性の「美」の一端を把握し選択の一手段とする。【０１１１】
図４３には、２次元フーリエ変換を用いた実用柄の特徴抽出とこれを創成柄の同様解析結果を対比し、後者の評価、選択に利用する過程のフロー図を示した。図４４は、２次元フーリエ解析によって得られる実用シボ、柄特徴抽出と変数調整による創成シボ、柄の採否判断過程をフロー図としている。【０１１２】
本発明の以下の例では、木目、幾何的柄模様、ヘアライン、皮シボ、布目、石目、梨地、その他等についての実用標本柄模様を対象に解析を行った。これらの柄模様は色彩を含めた標本となっている。しかし、現段階では色彩については評価せず、柄模様を単色の階調で表し、解析している。色彩を加味し、柄模様との組合せで評価する手法は今後の課題である。
また、柄模様上にはエンボス模様が加えられ、柄模様と協調してデザイン性を高めているが、これを考慮した評価も今回は行っていない。すなわち、色彩、エンボスと柄模様相互の関係を考慮せず、柄模様についてのみ解析した結果としている。
以下の解析では、フーリエ係数スペクトルの代りにパワースペクトラムピクチャー（ＰＳＰ）を用いている。これは２次元の周波数パラメーターにパワースペクトルを輝度（強度）として分布させて、三次元情報を一枚の画像で示したものであり、評価には用い易いが逆変換はできないという不都合もある。
解析を進めた結果では、実用標本採用の過程で、採択されなかった柄については不明で解析がなく、その間の比較がない。その点で、実用標本柄として求められた２次元フーリエ係数スペクトルの特徴が的確に把握できているとは言い難い。しかし、少なくとも実用標本柄が持つ特性のあり様を示すことを可能としており、その視点からの特徴の記述を可能としている。【０１１３】
［情報エントロピーによる評価］
美的表現の評価には、フーリエ解析の他、情報エントロピーが用いられるとする主張がある。情報エントロピーＨは
2008032593.tif 000014
と情報出現確率 piを用いて表される。ここでpiはそれぞれの色の出現確率である。ここでNは画像の縦、横のピクセル数をL, Wとして、N＝L×Wと求められる。
以下では、画像情報をグレースケールに変換、0〜255段階として、各色の出現確率を求めた場合と、0〜255を10段階に分け、出現確率を求めた場合とについて、前者を細分割、後者を粗分割として表3に結果を求めている。
何れの場合によっても、求められた結果の相対的な関係は同じ傾向で示されている。数値としては、色の変化が激しく、多彩な色が現れる場合に大きくなっている。シボを例にその傾向を読取ると、柄模様が細かくなり、雲の面積が大きく、輝度が強い場合ほど大きい値となっていると見られる。
図４８は、フーリエ解析の結果に基づき主成分分析の結果により、また、シボ、柄模様から、或いは、フーリエ係数スペクトルからエントロピーを算出することにより、実空間における柄模様特性の記述が可能なことを示すフロー図である。現状、実用に供されている柄模様についての検証が十分でなく、また、分析の結果としての特性で、この特性から実用の可否が判断できる綜合する使い方は示せていない。これらは今後の課題である。当面は分析段階の手法ではあるが、綜合段階への発展を視野に、感性に関わる指標の手法として提示を行った。
上記のように、柄模様についてある種の特性を見ることはできるとして、現状では、この数値によってシボ、柄模様の良否が判断できる特性を見ることは難しい。しかし、実用に供されている各種意匠柄についての定量化、主成分分析との関連性等について詳細を分析、評価の可能性を探索することが求められる。【０１１４】
2. 特徴記述
図４５〜図４７は、実用を前提とした柄模様標本に対するＰＳＰである。実用性を前提とした対象の解析結果であり、実用性との関係が濃密な結果と見ることが可能である。
2.1 木目
(a)〜(h) は木目が縦方向に走るものであり、(j) は横方向とした事例である。(i) は根の部分で節模様が多様に出ているものであり、これ以外のいわゆる木目とされている場合とは異なった柄模様の例である。
(a)〜(h) は横軸に沿った輝線を軸に、輝線自体の広がり方、輝線周辺の雲の広がり方にそれぞれ特徴を有したスペクトルとなっている。色彩、エンボスについては考慮していないため、実用性の採否への影響は不明のままであるが、少なくとも実用性を考慮した木目柄の特徴は示されていると言える。
現状、全ての特徴を網羅して木目柄を見ることはできていない。しかし、今回解析できたものから特徴概要を記述すると、
(1)横軸沿いの単調な輝線で表される場合(d),(f),(g)
(2)横軸沿いの輝線を基本とし、高周波成分で広がりを示している場合(a),(c),(e),(h),(j)
(3)濃淡、広がり方の別はあるが、原点を中心として、雲が広がっている場合(b),(c),(e),(g),(j)
(4)雲の広がりに斜め模様が入る独特のスペクトルを示す場合(i)
とできる。
木目の場合、主分力方向はまず、木目の流れの直角方向が第１である。(i) の場合は流れを示す特徴がないため、対象とした柄模様によって変化すると考えられる。対象とした場合は、垂直軸方向が第１の結果となっており、これは雲の広がり方に対応している。
エントロピーは木目が明瞭でない場合に小さく、大きくなっているのは、画像としてくっきりし、軸沿いの輝線が強く、広がり、雲も広がっている(c),(j)、木目の粗い(g)、節が強調され、雲が広がっている(i) が挙げられる。
上記記述の中で、(f),(h),(i) 等では、原画像が見え難い状態となっていた。そのため、２次元フーリエ変換したフーリエ係数スペクトルとの関係は置くこととして、画像を加工して柄模様を見やすくした結果を別に示した。加工した画像データを用いたスペクトル図も求めたが、中に、スペクトル図として見難くなっているものも生じているため、以下では、スペクトル図は当初に求めた結果について注目し、当初の図で原画像が見えていなかったものを確認する手段として考慮した。
上記の結果、(i) では根の節が持つ特徴から柄模様が構成されている状態がよく示されており、スペクトルの形態との関連もより理解しやすいこととできている。【０１１５】
2.2 幾何的柄模様
柄模様としては、(k),(l) は、周期成分が重畳している効果が示されたスペクトル特性となっている。(k) では縞模様に応じて縦軸が輝線となる一方、周期性に応じた箇所で輝点で特性が示されている。雲状であるが横軸沿いに特性が出ているのは、原画像で縦縞は見えないものの、不規則ではあるがある種の縞模様の存在が示されていると見ることができる。
(l) では、縦軸沿いの輝線と周期性を示す箇所の輝点により特徴が示されることに加え、周期的成分の存在は、縦軸当該周波数成分に２本の輝線として特徴が示されている。
(m) に対しては、スペクトルの特徴を見るに、垂直軸上第２周波数の輝点が垂直軸上に見えている点を含め３点が見えているのに対し、水平軸方向第２周波数の水平軸上には輝点がなく、２点となっている。原画像は水平方向、垂直方向に同様の点配列になっており、後者も３点が見えて然るべき関係と思われるのに、上記の特性である。原画像の点列を見るに、光が上方から当たって下半に陰影がついている水平軸には非対称の画像であるのに対し、左右方向には陰影がなく対象の画像となっていることが、この結果を生じていると考えられる。
(n) に対するスペクトル特性は座標軸に沿い広がりを持った直交輝線となっている。原画像は四角形状が規則的に並ぶ柄模様である。しかし、これらは水平、垂直軸方向には連続性がなく、結果として座標軸に沿ってはいるが広がりを示す輝線として表されていると理解される。
主分力分析は、(k),(l),(m) に対してはスペクトルの特徴と合致する結果が求められている。(n) の場合は、スペクトルの形態からは軸を回転しない角度としてよい結果とも見える。しかし、第１の方向に対して26度の回転が求められている。これは軸方向に沿った輝線からは方向が決まらず、中心近傍の雲の広がりの僅かの偏りからこの結果が求められているかと推定される。
エントロピーは(k) に対する値が最も大きく、他は同じ程度の値となっている。如何に理解するかについては課題を残しながらであるが、一つの見方は、縞が細かくなっていること、濃度が濃い柄であることによる結果と見られる。【０１１６】
2.3 ヘアライン
(o),(p) ともライン方向は縦方向であり、これは水平軸に沿う輝線として表されている。ライン並び方の不規則性が軸に沿う輝線と広がりとして示され、横軸方向、縦軸方向の基面の不規則性が原点近傍の雲の広がりとして示されている。
主分力分析は、流れの方向による輝線に依存して第１の方向が決まり、これが基の軸と一致しているとの結果が示されている。
エントロピーは他の柄模様と比較して特徴とできる点が少なく、小さい値として示されていると見られる。
2.4 皮シボ
(r) は、流れ方向に特徴的な雲を分割する暗部はくっきりとし、雲の広がりは明確な扇状となっている。また、(q) のスペクトル形状は、雲の中心部が暗く、広がりが円形に見える特徴を示している。
主分力分析は、(q) に対しては方向性が明確でないが故にもとの軸と同じ軸方向と見られ、(r) に対しては、雲の広がり方から、第１の軸が90度回転しているのが理解できる結果である。
エントロピーの値は前者に対して小さく、後者は木目の場合の大きい値と同程度と示されている。雲の広がりによってこの違いが示されている。
なお、画像の詳細を見やすくするために、原画像を加工した結果では、(q) の場合、スペクトルの特徴が消えてしまっている。データ採取の手法の問題は残るとして、当初に示したスペクトルの形状を対比の対象とし、当面の結果としておく。【０１１７】
2.5 布目
布目(s)の場合には、横軸に輝線がでる特徴は同じとして、先の場合では、縦軸に平行な基本周波数の輝線、雲の広がりが縦軸、横軸の基本周波数ないの四角に囲まれた部分で顕著というのが特徴的である。これに対し、今回の場合には、縦軸の特徴的な周波数に対して、横軸方向に周波数成分の存在を示す輝線が顕著に示されている。布目の詳細な模様によってスペクトル特性が変るとして、柄模様では必ずしも目立っていない性質がスペクトルでは見やすい形で示されている。
主分力分析では、スペクトルの形態から予測できる結果となっている。一方、エントロピーは全体の中でも最も大きい領域に入る値を示している。スペクトルの形態からすると、布目の特徴である、縦横方向に縞模様が入っていることとの関係でこの結果となっていると推量できる。【０１１８】
2.6 石目
図９では(a) がコンクリート面として特性が求められている。しかし、原画像で見る柄模様は全く異なっている。スペクトルが雲の広がりで示されていることが特徴である。今回の対象では、原画像の柄模様は垂直方向に流れがあると見え、これは縦軸方向にやや左に傾いて雲の切れ目が生じている広がりである。一方、広がり方として、左下隅、右上隅がやや丸みを帯びた形を示している。
広がり方は石目に限らず、柄模様の特徴により多様と考えられる。しかし、シボ、梨地等と共に石目の場合も雲の広がり方として特性が表示されると見られ、実用対象の柄について、今後もデータを蓄積することが評価の位置付けをより明確にすると考えられる。
主分力分析は、雲の広がりから推認できる軸方向となっている。エントロピーはやはり大きい領域に入る数値である。対象として細かい変化の特徴がある一方、石目としての大きな変化を示していることがこの結果につながっていると見られる。【０１１９】
2.7 梨地
(u),(v) に示す梨地では、スペクトルは雲の広がりとして示されている。今回の例では原画像が見難くなっているため、これも今後に測定事例を蓄積する必要はある。しかし、今回の柄では、前者は寄り細かく濃淡画像としては表現し難く、一方、後者は大柄の模様の事例となっている。後者では、これまでの事例の中では雲の広がりが対象領域内で最も広く一様となっている。
主分力分析の結果は関係式に基づいて求められた結果であり、角度の方向は目視によっては明確とは言えない。雲の光り方は(u) で希薄であるが、分散値としては、輝点の濃度としては濃く見える(v) とほぼ同程度となっており、数値を理解するのに視点を与えている。
エントロピーは(u) で小さく、(v) で大きい値を示している。原画像を参照する時、前者では、細かく明度が高いことによっており、後者はスペクトルで雲の輝点が強く、大きく広がっていることが、それぞれの結果につながっていると考えられる。
なお(v) の原画像が当初のものでは見難くなっており、濃淡を加工して見やすくした画像ではより明瞭に見ることができる。【０１２０】
2.8 その他
対象とした２例の中で、(w) は抽象装飾模様を一面に配置した柄模様、(x) は原画像に見るように、糸くずか和紙微細塊様のそれぞれ自体が細長に、しかし、長さ、太さに不規則な形態をもつ装飾体を面全体に一様に、しかし不規則に蒔いて柄模様としている。
スペクトルは何れも円形状に広がる形態となっており、広がりを持った輝度の高い中心部を示している。後者は放射状に輝線が広がっているのが他に見ない特徴となっている。
(y) は(m) に類似する幾何学模様と分類できる柄模様で、スペクトルも対応して形態と言える。この標本はやや分厚な透明樹脂の中に円柱状像が見えるもので、この円柱状像が視角によって多様に変化し、衝立等に用いれば、装飾性を有しながら、衝立越しの存在を遮蔽し、衝立の機能を果たせる特徴を示している。見え方に特徴があるため標本としている。しかし、画像としては、その特性全体を把握はできず、スキャナーの動作範囲内で、原画像に見る画像が取得され、そのスペクトルを求めているものである。    
(w) の原画像は、濃淡を加工して見やすくした画像を参照すると、装飾模様が明瞭である。この画像に対するスペクトルでは、当初の変換で見えていなかった特徴も示されている。雲の広がりが一様であるが、分析の結果では、第１の軸に21度の回転が示されている。分散値としては、(y) に対して、最も大きい領域の値が示されている。
エントロピーは(w),(x) で中程度の値が示され、(y) では最大の値を示す結果となっている。【０１２１】
2008032593.tif 000015
【０１２２】
3. まとめ
実用標本柄を対象とした代表的な柄模様について、２次元フーリエ変換、ＰＳＰ、変換で示されたフーリエ係数スペクトルに対する主分力分析、柄模様の情報エントロピー算出を行った。その結果、実用可能な柄模様に対する十分条件としての諸特性を明示するには至っていないものの、実用可能な柄模様が持つ必要条件である諸特性の一端を明らかにし得た。これらの概要は以下のように示される。
(1)スペクトルは木目の流れに直交する水平軸方向に輝線を示し、木目の広がり方を並び方、方向性等によって輝線の両側にそれぞれの特長による広がり方を示す。木目柄のうちでも根の節を主題にしたような柄では、その特徴に応じた雲の広がりを示す。
通常の木目であれば、主分力方向は木目の流れと直交する方向が第１方向となる簡潔な特性で示される。
主分力分散値は雲が大きく広がっている場合に大きく、根の節を特徴としたような通常の木目ではない柄模様で最も大きく、次に木目が細かくても、また粗くても、柄として浮き立って見える場合がそれに続き、柄面として白に近い色調では、小さい値が示されている。エントロピーの値もこれに準じて大小関係が示されている。【０１２３】
(2)輝線の強さ、雲の広がりと分散値、エントロピーについて(1)に示された関係は、他の柄模様について示されたスペクトルとの関係でも同様に求められる。
主分力の方向は、輝線の方向、強さと共に、雲の広がり方に依存して決められ、多くの場合、目視によっても推量が可能である。しかし、解析によって始めて示される場合もあり、原画像では見えない結果が分析によって初めて求められる。
(3)特徴的な柄模様に対してはスペクトル図を分類して推定することが可能である。しかし、シボ、梨地、抽象装飾模様等については柄模様からスペクトル図を推定することは必ずしも容易ではなく、それだけにスペクトル図が特徴的になっている場合が見られる。
原理的には、スペクトル図からもとの柄模様に逆変換することが可能であり、その特性に基づけば、スペクトル図で特徴的な形態を与え、これを逆変換して柄模様を創成することも想定される。これは全く試みられたことがない手法であり、今後の課題である。【０１２４】
建築材料に用いられる印刷柄を計算機内で創成する手法に関わり、創成された柄の実用可能性はデザイン担当者の感性により判断されるのが従来の流れである。本申請では、評価判断に技術的手法の導入を提示している。
技術的手法には2次元フーリエ変換を用いることを例とし、平面に展開するシボ、その他の柄模様にこれを適用、周波数空間の特性として表せることを示している。さらにこれに主成分分析の手法を適用、固有値とこれに対応する軸が求められ、これらが実空間の柄模様について方向性の特徴と関連付けられることを提示している。さらに、情報エントロピーを求め、実空間柄模様の特徴について関連性の一端を推察している。【０１２５】
上述のようにコンピュータ内にデータとして創成したシボ柄模様を印刷製品とすることは、全く新たな試みであり、これまでにない意匠柄模様の創成も期待される。近隣諸国が生産技術に力を付けつるある中、知的資産の創出が求められている。実用技術に経験のある組織体が、研究組織で創案された発明をもとに、相互に連携して実用技術までに高める試みは、わが国を囲む社会情勢からも時宜に適している。【０１２６】
なお、上記実用標本柄は、各種会社より提供された実サンプルのものであることを記しておくとともに、これらの実サンプルの提供会社に謝意を表する。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の実施形態について纏めると、以下の如くである。
（１）印刷工程における自然材、人工材をもととしたシボデータを創成論理に基づいたコンピュータ支援作成のシボで代替し、住宅建材製品とする。これにより、全く新たなシボの創成が可能となる一方、工程内納期短縮が可能となる。
（２）シボは、幾何学的フラクタルの1種である枝構造を用いて創成する。コンピュータ画面で対話的にジェネレータを作り出して、これをもとに枝部に置換えを繰り返して、面に展開するもととなるエレメントを構成する。ジェネレータが最終柄模様として適切性を具備していることの可否は、下記項目の操作をして最終柄模様を作成、操作者であるデザイナーが顧客需要を考慮しつつ判断する。
（３）枝構造置換えの際に、当初のジェネレータで分岐を外す波型他のジェネレータ相当構造を作成し、これによる置換えを行い、ジェネレータの基本構造として素線に波形状が導入されたジェネレータの作成が可能になる。これによって、シボ本来の複雑性、自然性を与えることが可能となる。
（４）上記実施例では枝構造を用いているが、本発明は多様な構造に展開の可能性がある。
（５）エレメントをその間に埋込む格子点を設定する。格子点は長方形の配置を基本とするが、煉瓦積型、菱形等に展開が可能である。長方形に配置した格子点にエレメントを埋込んだ全体柄模様では、規則性が強いことが否めない。これに対して、格子点に自然現象に観察される「１／ｆゆらぎ」性を持つ振れ幅を付与し、格子点のもとの位置から移動させて新たな格子点を設定し、その間にエレメントを埋込み、全体シボ柄模様を創成する。
（６）「１／ｆゆらぎ」性を与える手法の提示している。
（７）当初の格子点へのゆらぎに加えて、さらに多様性、複雑性、自然感を付与するため、第２格子点を設定してこれに同様ゆらぎを付与し、第１格子点との間で、断続する箇所を生じさせて、全体柄模様を創成する。
（８）多様性、複雑性、自然感の一層の付与のため、ジェネレータの素線長さ、傾斜角に同様の１／ｆゆらぎを付与してエレメントとし、ゆらぎを付与した第１，第２格子点間に埋込み、全体柄模様としての可能性を提示している。
（９）ジェネレータ、エレメントには、幹、枝の相当する素線に幅に応じた深さ情報を与えて構成が可能であり、これは直ちにフィルム情報としての出力が可能である。これによっては、従来プロセスと同様であっても、型作成の素材として用いることを可能としている。また、これをＣＡＭ情報に変換し、工作機械への入力として、型作成に用いることができる。最近の工作機械技術の進歩により、高速化が著しく、これによって型製作の納期の短縮が可能である。
（１０）印刷物の表面に柄模様に合わせて立体感を持つようシボを加飾することが行われている。その際に、印刷柄模様と同調して加飾のための型を作成するが、印刷面は、自然材、人工材、今回の作成シボ等から得られる原データをもとにして製版され、版が印刷機に掛けられて印刷される。その際、印刷では、インキの浸透、印刷時の原紙にかかる張力等によって、原データとは変形した形状となり、原データに基づいた型製作では、印刷柄と同調した加飾が難しく、型製作のシボ原データは、印刷柄模様に合わせた変形を加える必要がある。原データがコンピュータ内で創成されているため、この変形を加える際にも操作が容易にできる。
（１１）本発明に基づくシボ柄の印刷物は、住宅建材製品、自動車用内装部品、家庭電化製品および情報機器の外装に用い得る他、文房具等の雑貨にも用いることができる。
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４８】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【国際調査報告】
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