(57)【要約】【課題】従来技術に比べて光沢感がより実際と近似することでき、また、ユーザの感性に基づく修正作業を伴わずに光沢感を表現した立体構造物の画像を作成することができる光沢表現方法を提供することを目的としている。【解決手段】変更法線ベクトル算出部１０５が表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定し、レンダリング処理部１０７が入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本分光反射率算出関数を適用して、立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出し、また立体構造物の面の各部分の色の値を算出した分光反射率から算出する。【選択図】  図１
2004234524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分毎の法線ベクトルを記憶する立体構造物情報記憶手段を備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、
前記立体構造物情報記憶手段で記憶する立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定する法線ベクトル変更過程と、
前記立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記変更法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面における前記光の反射を観測する観測点方向と前記変更法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記変更法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する分光反射率算出過程と、
前記立体構造物の面の各部分の色の値を前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程と、
を備えることを特徴とする光沢表現方法。
【請求項２】
前記法線ベクトル変更過程において前記規定の分布は複数あり、これら複数の前記規定の分布毎についてそれぞれ変更法線ベクトルを決定する請求項１に記載の光沢表現方法。
【請求項３】
色見本へ垂直に当てた光を斜め方向の所定の角度から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶する輝度値情報記憶手段とを備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、
前記表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記立体構造物の面の法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面における前記光の反射を観測する観測点方向と前記法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する分光反射率算出過程と、
前記輝度値情報記憶手段から前記最大輝度値と前記指定輝度値とを読み取って、前記最大輝度値から前記指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と前記指定輝度値を足した変更輝度値を算出する変更輝度値算出過程と、
前記算出した分光反射率から前記各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が前記最大輝度値以上である各部分の色の値については、前記算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を前記変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程と、
を備えることを特徴とする光沢表現方法。
【請求項４】
複数の縮小比毎の変更輝度値を前記変更輝度値算出過程において算出し、前記色値決定過程において各変更輝度値に対応する前記立体構造物の面の各部分の色の値を前記立体構造物毎に出力する請求項３に記載の光沢表現方法。
【請求項５】
前記色見本分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと前記色見本の分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行って得られた関数である請求項１または請求項３のいずれかに記載の光沢表現方法。
【請求項６】
表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記立体構造物の面の各部分における法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面の各部分における前記光の反射を観測する観測点方向と前記法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出過程と、
前記入射角度と前記観測角度と前記あおり角度とに、前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出過程と、
前記立体構造物の面の各部分について、前記差引分光反射率の適用または前記媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、前記各部分の色の値を当該決定した差引分光反射率または媒体分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程と、
を備えることを特徴とする光沢表現方法。
【請求項７】
前記差引分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行って得られた関数であり、前記媒体分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと前記媒体の分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行なって得られた関数である請求項６に記載の光沢表現方法。
【請求項８】
表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分毎の法線ベクトルを記憶する立体構造物情報記憶手段と、色見本へ垂直に当てた光を斜め方向の所定の角度から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と前記立体構造物の画像を表示する表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶する輝度値情報記憶手段とを備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、
前記立体構造物情報記憶手段で記憶する立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定する法線ベクトル変更過程と、
前記立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記変更法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面における前記光の反射を観測する観測点方向と前記変更法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記変更法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する分光反射率算出過程と、
前記輝度値情報記憶手段から前記最大輝度値と前記指定輝度値とを読み取って、前記最大輝度値から前記指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と前記指定輝度値を足した変更輝度値を算出する変更輝度値算出過程と、
前記算出した分光反射率から前記各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が前記最大輝度値以上である各部分の色の値については、前記算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を前記変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程と、
前記色の値を出力する立体構造物画像出力過程と、
を備えることを特徴とする光沢表現方法。
【請求項９】
表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分毎の法線ベクトルを記憶する立体構造物情報記憶手段と、媒体に色を塗布した色見本へ垂直に当てた光を斜め方向の所定の角度から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と前記立体構造物の画像を表示する表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶する輝度値情報記憶手段とを備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、
前記立体構造物情報記憶手段で記憶する立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定する法線ベクトル変更過程と、
前記立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記変更法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面の各部分における前記光の反射を観測する観測点方向と前記変更法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記変更法線ベクトルとが成すあおり角度とに、前記色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出過程と、
前記入射角度と前記観測角度と前記あおり角度とに、前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出過程と、
前記輝度値情報記憶手段から前記最大輝度値と前記指定輝度値とを読み取って、前記最大輝度値から前記指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と前記指定輝度値を足した変更輝度値を算出する変更輝度値算出過程と、
前記立体構造物の面の各部分について、前記差引分光反射率の適用または前記媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、前記算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかに基づき前記各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が前記最大輝度値以上である各部分の色の値については、前記算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値の輝度値を前記変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については前記算出した差引分光反射率または前記媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値と決定する色値決定過程と、
前記色の値を出力する立体構造物画像出力過程と、
を備えることを特徴とする光沢表現方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンピュータシステムを用いて作成した画像に色を出力する技術に係り、特に、光沢表現方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータを用いて立体構造物の画像を作成し画面に表示する際に、その立体構造物の画像を実物に近似する自然な光沢感で表示する方法としては、光が表面で反射する強さ（表面反射光強度）や、光が表面から物体の内部に入ってから外に出てくる光の強さ（内部反射光強度）などを調整する方法（特許文献１参照）や、テクスチャ（光沢感やざらつき感などを出すために立体構造物の画像に仮想的に貼り付ける白黒の生地を表す情報）画像を貼り付ける方法（特許文献２参照）などがある。尚、特許文献１においては、立体構造物の画像を表示する画面において表示できる最大輝度以上の輝度値をカットする方法が記載されており、特許文献２においては実物と同じ光沢感を表現したテクスチャを立体構造物の画像に貼り付ける方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−４０８３３号公報
【特許文献２】
特許第３１０７４５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図１０は反射光の輝度の反射面上の空間における強度分布の断面を示す図である。この図において（ａ）は入射光が反射する反射面の光沢度が大きい場合の反射光の輝度の強度分布の断面を示す図であり、（ｂ）は入射光が反射する反射面の光沢度が小さい場合の反射光の輝度の強度分布の断面を示す図である。（ａ）、（ｂ）より、反射面の光沢度が大きい場合には反射光の輝度の強度分布の指向性が強く、反射面の光沢度が小さい場合には反射光の輝度の強度分布の指向性が弱い。これにより、表示装置の最大輝度値でカットしてしまうと、反射面の光沢度が小さい（ｂ）の場合のほうが輝度の強度分布の範囲ｄが広くなってしまう。これにより、特許文献１においては、反射面の光沢度が小さい立体構造物が、反射面の光沢度が大きい立体構造物に比べて輝度の高い画像となってしまう場合がある。よって、特許文献１においては実際の光沢が表現できない現象が発生する。また、特許文献２においてはテクスチャ自体を作成するユーザの感性に基づいて作成するので、この光沢感の修正作業に多くの時間がかかってしまい、また異なるユーザによって光沢感の違う立体構造物が作成されることとなる。
そこでこの発明は、従来技術に比べて光沢感がより実際と近似することでき、また、ユーザの感性に基づく修正作業を伴わずに光沢感を表現した立体構造物の画像を作成することができ、さらに、感性の違うユーザが同一の光沢感を表現した画像を作成することができる光沢表現方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分毎の法線ベクトルを記憶する立体構造物情報記憶手段を備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、前記立体構造物情報記憶手段で記憶する立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定する法線ベクトル変更過程と、前記立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記変更法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面における前記光の反射を観測する観測点方向と前記変更法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記変更法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する分光反射率算出過程と、前記立体構造物の面の各部分の色の値を前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程とを備えることを特徴とする光沢表現方法である。
【０００６】
上述の構成によれば本発明は、法線ベクトル変更過程において表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定し、分光反射率算出過程において、入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本分光反射率算出関数を適用して、立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出し、色値決定過程において立体構造物の面の各部分の色の値を前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する。これにより、立体構造物の面の各部分の変更法線ベクトルがばらついた状態となるので、方向の違う各変更法線ベクトルと入射角度と観測角度とあおり角度とに基づいて異なる分光反射率が算出されるようになる。したがって異なる分光反射率ではその分光反射率から算出できる色の値が違うので、立体構造物の画像を出力した時に当該立体構造物の面でざらつき感が生まれ、仮想的な立体構造物の画像の生成における光沢感を表すひとつの表現方法として利用することができる。
【０００７】
また、本発明は、前記法線ベクトル変更過程において前記規定の分布は複数あり、これら複数の前記規定の分布毎についてそれぞれ変更法線ベクトルを決定する。これにより、規定の分布に応じて変更法線ベクトルのばらつきが異なるので、異なるざらつき感を表現した異なる立体構造物の画像を生成することができる。
【０００８】
また、本発明は、色見本へ垂直に当てた光を斜め方向の所定の角度から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶する輝度値情報記憶手段とを備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、前記表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記立体構造物の面の法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面における前記光の反射を観測する観測点方向と前記法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する分光反射率算出過程と、前記輝度値情報記憶手段から前記最大輝度値と前記指定輝度値とを読み取って、前記最大輝度値から前記指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と当該指定輝度値を足した変更輝度値を算出する変更輝度値算出過程と、前記算出した分光反射率から前記各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が前記最大輝度値以上である各部分の色の値については、前記算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を前記変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程とを備えることを特徴とする光沢表現方法である。
【０００９】
上述の構成によれば本発明は、分光反射率算出過程において、入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用して、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出し、変更輝度値算出過程において、最大輝度値から指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と指定輝度値を足した変更輝度値を算出する。また、色値決定過程において算出した分光反射率から各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が最大輝度値以上である各部分の色の値については、算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する。これにより、立体構造物の分光反射率から算出される輝度値が表示装置の出力できる最大輝度値以上であることで輝度値の縮小を行なわなければならない際に、指定輝度値以上の輝度のみを縮小比を用いて縮小するので、輝度の低い部分を更に輝度を引くしてしまうことを避けることができる。また、立体構造物の分光反射率から算出される輝度値が表示装置の出力できる最大輝度値以上であることで、輝度値の縮小を行なわなければならない際に、最大輝度値として表示する方法を取らないので、光の反射の指向性に基づく輝度の強度分布の範囲が、輝度強度の小さかった分光反射率の方が輝度強度の大きかった分光反射率より大きくなってしまう現象を回避できる。よって輝度強度の小さい分光反射率の方が明るく表現されてしまう現象を回避できる。
【００１０】
また、本発明は、前記光沢表現方法において、複数の縮小比毎の変更輝度値を前記変更輝度値算出過程において算出し、前記色値決定過程において各変更輝度値に対応する前記立体構造物の面の各部分の色の値を前記立体構造物毎に出力する。これにより、異なる変更輝度値に応じて最大輝度値以上の輝度値を縮小する際の値が変わるので、異なる光沢感を表現した複数の立体構造物の画像を生成することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記光沢表現方法において、前記色見本分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと前記色見本の分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行って得られた関数である。これによりこの色見本分光反射率算出関数を入射角度と観測角度とあおり角度とに適用すれば色見本の分光反射率が算出できる。
【００１２】
また、本発明は、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記立体構造物の面の各部分における法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面の各部分における前記光の反射を観測する観測点方向と前記法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出過程と、前記入射角度と前記観測角度と前記あおり角度とに、前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出過程と、前記立体構造物の面の各部分について、前記差引分光反射率の適用または前記媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、前記各部分の色の値を当該決定した差引分光反射率または媒体分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程とを備えることを特徴とする光沢表現方法である。
【００１３】
上述の構成によれば本発明は、入射角度と観測角度とあおり角度とに差引分光反射率算出関数を適用して表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分についての差引分光反射率を算出し、入射角度と観測角度とあおり角度とに媒体分光反射率算出関数を適用して立体構造物の面の各部分についての前記媒体の分光反射率を算出する。そして、立体構造物の面の各部分について、差引分光反射率の適用または媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、各部分の色の値を当該決定した差引分光反射率または媒体分光反射率から算出できる色の値と決定する。これにより、色見本の分光反射率から媒体の分光反射率を規定の割合で差引いた差引分光反射率で立体構造物の面の各部分における分光反射率を決定し、さらに媒体自体の分光反射率に基づく色を立体構造物の面の各部分にも反映させるので、媒体自体の影響を反映する色の表現させた仮想的な立体構造物の画像の生成を行なうことができる。
【００１４】
また、本発明は、上述の光沢表現方法において、前記差引分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行って得られた関数であり、前記媒体分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと前記媒体の分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行なって得られた関数である。これによりこの差引分光反射率算出関数を入射角度と観測角度とあおり角度とに適用すれば差引分光反射率が算出でき、また、媒体分光反射率算出関数を入射角度と観測角度とあおり角度とに適用すれば媒体の分光反射率が算出できる。
【００１５】
また、本発明は、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分毎の法線ベクトルを記憶する立体構造物情報記憶手段と、色見本へ垂直に当てた光を斜め方向の所定の角度から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と前記立体構造物の画像を表示する表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶する輝度値情報記憶手段とを備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、前記立体構造物情報記憶手段で記憶する立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定する法線ベクトル変更過程と、前記立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記変更法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面における前記光の反射を観測する観測点方向と前記変更法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記変更法線ベクトルとが成すあおり角度とに、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する分光反射率算出過程と、前記輝度値情報記憶手段から前記最大輝度値と前記指定輝度値とを読み取って、前記最大輝度値から前記指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と当該指定輝度値を足した変更輝度値を算出する変更輝度値算出過程と、前記算出した分光反射率から前記各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が前記最大輝度値以上である各部分の色の値については、前記算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を前記変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する色値決定過程と、前記色の値を出力する立体構造物画像出力過程とを備えることを特徴とする光沢表現方法である。
【００１６】
上述の構成によれば本発明は、法線ベクトル変更過程において、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを前記面の各部分毎に決定し、分光反射率算出過程において、入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本分光反射率算出関数を適用し、立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する。また、変更輝度値算出過程において、最大輝度値から指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と指定輝度値を足した変更輝度値を算出し、色値決定過程において、算出した分光反射率から各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が最大輝度値以上である各部分の色の値については、算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する。そして、立体構造物画像出力過程色の各部分毎の値を出力する。
これにより、変更法線ベクトルを用いた分光反射率の算出によるざらつき感の表現と、表示装置が出力できる最大輝度値以上の輝度値の縮小の新しい方法を用いるので、従来技術に比べて光沢感がより実際と近似した立体構造物の画像を出力することができる。また、テクスチャを作成しなくて済むので、ユーザの感性に基づく修正作業を伴わずに光沢感を表現した立体構造物の画像を作成することができ、さらに、変更法線ベクトルを決定する規定の分布と変更輝度値を算出する為の縮小比の指定を行なうだけで立体構造物の画像の生成を行なうことができるので、感性の違うユーザが同一の光沢感を表現した画像を光沢表現装置を用いて作成することができる。
【００１７】
また、本発明は、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分毎の法線ベクトルを記憶する立体構造物情報記憶手段と、媒体に色を塗布した色見本へ垂直に当てた光を斜め方向の所定の角度から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と前記立体構造物の画像を表示する表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶する輝度値情報記憶手段とを備えた光沢表現装置における光沢表現方法であって、前記立体構造物情報記憶手段で記憶する立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定する法線ベクトル変更過程と、前記立体構造物の面へ入射する光の光源方向と前記変更法線ベクトルが成す入射角度と前記立体構造物の面の各部分における前記光の反射を観測する観測点方向と前記変更法線ベクトルが成す観測角度と前記光源方向と前記観測点方向で作られる面と前記変更法線ベクトルとが成すあおり角度とに、前記色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての差引分光反射率を算出する差引分光反射率算出過程と、前記入射角度と前記観測角度と前記あおり角度とに、前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出関数を適用し、前記立体構造物の面の各部分についての前記媒体の分光反射率を算出する媒体分光反射率算出過程と、前記輝度値情報記憶手段から前記最大輝度値と前記指定輝度値とを読み取って、前記最大輝度値から前記指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と前記指定輝度値を足した変更輝度値を算出する変更輝度値算出過程と、前記立体構造物の面の各部分について、前記差引分光反射率の適用または前記媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、前記算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかに基づき前記各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が前記最大輝度値以上である各部分の色の値については、前記算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値の輝度値を前記変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については前記算出した差引分光反射率または前記媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値と決定する色値決定過程と、前記色の値を出力する立体構造物画像出力過程とを備えることを特徴とする光沢表現方法である。
【００１８】
上述の構成によれば本発明は、法線ベクトル変更過程において表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを各部分毎に決定し、差引分光反射率算出過程において入射角度と観測角度とあおり角度とに差引分光反射率算出関数を適用し、前記各部分についての差引分光反射率を算出し、媒体分光反射率算出過程において入射角度と観測角度とあおり角度とに差引分光反射率算出関数を適用し、前記各部分についての媒体分光反射率を算出する。また、変更輝度値算出過程において最大輝度値から指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と指定輝度値を足した変更輝度値を算出する。また、色値決定過程において、立体構造物の面の各部分について、差引分光反射率の適用または媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかに基づき各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が最大輝度値以上である各部分の色の値については、算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値の輝度値を変更輝度値に変換して当該各部分の色の値と決定し、その他の各部分の色の値については算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値と決定する。さらに、立体構造物画像出力過程において色の値を出力する。
これにより、色見本の分光反射率から媒体の分光反射率を差引いた差引分光反射率で立体構造物の面の各部分における分光反射率を決定し、さらに媒体自体の分光反射率を立体構造物の面の各部分にも適用するので、媒体の影響を反映した分光反射率による色の表現をすることができ、さらに、従来技術に比べて光沢感がより実際と近似した立体構造物の画像を出力することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による光沢表現装置を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態による光沢表現装置の構成を示す概略ブロック図である。この図において、符号１は光沢表現装置である。本実施形態において光沢表現装置１は、実際に色見本（紙などの媒体に色が塗布されたもの）で作成された立体構造物の光沢感に近似させた当該立体構造物の画像をモニタなどの表示装置に表示するための処理を行なう。尚、光沢表現装置１は立体構造物の光沢感を変化させた複数の同一立体構造物の画像を表示装置に表示させて、その中から、実際の立体構造物に光沢感が最も近似している立体構造物の画像の選択を受付ける。
【００２０】
そして、図１において符号１０１は入力部であり、光の光源の位置や、立体構造物の観測方向などの情報の入力を受付ける。また符号１０２は立体構造物データ作成部であり、表示装置に表示させる立体構造物を表す立体構造物の形状情報の作成処理を行なう。また符号１０３は任意の入射角度と観測角度とあおり角度の組合せの分光反射率を求めるための分光反射率算出関数の係数を算出する反射モデルパラメータ算出部である。
【００２１】
また符号１０４は紙の影響差引算出部であり、立体構造物を作成する色見本の分光反射率から、当該色見本の媒体（本実施形態においては媒体は紙であり、紙にインキを用いて印刷したものが色見本である）の分光反射率を規定の割合で差引いた値を算出する処理を行なう。また符号１０５は変更法線ベクトル算出部であり、立体構造物の面における各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づいてばらつかせる処理を行なう。これにより、立体構造物の面に紙のざらつき感を与える処理を行なう。尚、変更法線ベクトル算出部１０５は異なる規定の分布に基づいて法線ベクトルをばらつかせる。これにより光沢表現装置１は、規定の分布に基づて、異なる法線ベクトルのばらつき具合ごとの光沢感を表現した複数の同一立体構造物の画像を表示装置に表示する。また符号１０６は変更輝度値算出部であり、光が法線ベクトルに対し同じ角度で反対方向に反射する分光反射率から算出できる輝度値（表面反射強度とも言う）が、表示装置の出力できる最大輝度値以上である場合に、所定の計算方法を用いて最大輝度値以下に縮小する処理を行なう。尚この輝度値を変更輝度値と呼ぶこととする。
【００２２】
また符号１０７はレンダリング処理部であり、立体構造物の面の法線ベクトルと光の光源方向が成す入射角度と、立体構造物を観測する観測点と立体構造物の面の法線ベクトルが成す観測角度と、立体構造物の面の各部分の空間座標における指定の傾きと、立体構造物の面が示す色見本の情報と、立体構造物の面の法線ベクトルのばらつき具合を決定する標準偏差の情報と、変更輝度値とに基づいて後述する所定の方法によりレンダリングリ処理を行う。また符号１０８は表示処理部であり、レンダリング処理部１０７がレンダリングした立体構造物の画像を表示装置に表示する処理を行なう。また符号１０９は角度記憶部であり、入力部１０１が受付けた立体構造物入射する光の光源の位置や立体構造物を観測する方向などの情報を記憶している。また符号１１０は立体構造物データ記憶部（立体構造物情報記憶手段）であり、立体構造物データ作成部１０２が作成した立体構造物の形状情報を記憶している。なお、この立体構造物の形状情報は、例えば３Ｄグラフィックのモデリング技法のひとつであるワイヤーフレームモデル（空間内の座標を直線で結んだデータ構造で形状を表す技法）で描かれた立体構造物の形状の情報などである。また立体構造物データ記憶部１１０は立体構造物を表す面の各部分ごとの法線ベクトルも記憶している。また符号１１１は輝度値情報記憶部（輝度値情報記憶手段）であり、予め立体構造物を作成している実物の色見本へ垂直に当てた光を４５度の角度（斜め方向の所定の角度）から観測した際の分光反射率に基づいて算出した指定輝度値と表示装置が表示できる最大輝度値とを記憶している。
【００２３】
また符号１１２は分光反射率データベースであり、実物の立体構造物の面となる色見本に実際にユーザが光を照射することにより測定した分光反射率を予め記憶している。なお、この分光反射率は色見本への入射角度と色見本の観測角度とあおり角度とに対応付けられて記録されている。尚入射角度と観測角度とあおり角度の詳細については後述する。また符号１１３は反射モデル用パラメータデータベースであり、反射モデル用パラメータ算出部１０３が算出した分光反射率算出関数の係数の情報を記憶している。また符号１１４は最適パラメータデータベースであり、光沢表現装置１が表示装置に複数表示した立体構造物の画像の中から受付けた、実際の立体構造物に最も光沢感が近似している立体構造物の画像をレンダリングするための後述する各種パラメータの係数を記憶する。
【００２４】
そして、光沢表現装置１は立体構造物の面の各部分における均一な法線ベクトルを後述する方法を用いてばらつかせることにより当該面のざらつき感を表現し、また色見本の媒体（本実施形態においては紙）自体の色を後述する方法を用いて色見本に反映させることにより色見本のざらつきを表現する。また光沢表現装置１はレンダリングした立体構造物の画像の輝度値が、当該立体構造物を表示する表示装置の出力できる最大輝度値以上である場合には、最大輝度値以下に縮小するする処理をおこない、これにより新しい方法による光沢感を表現する。そして、光沢表現装置１は法線ベクトルのばらつきの程度と輝度値の縮小の程度の組合せに応じた、光沢感の異なる同一立体構造物の画像を表示する。そして、光沢表現装置１は複数の光沢感の異なる同一立体構造物の中から、最も実物の光沢感に近似している立体構造物の指定を受付けて、その立体構造物の画像をレンダリングした時の各種パラメータを記憶しておく。そして、同一の色見本で作成されて立体構造物を再びレンダリングする際には記憶したパラメータを用いてレンダリングをすることで、最も実物と近似した立体構造物をユーザの手動による調整なしに表示装置に表示する。尚、本実施形態において実物の立体構造物を作成する色見本は、上質紙、マット紙、アート紙の各紙に同一色のインキを用いて印刷した各色見本であり、各色見本で実際に作成された立体構造物について最も近似する光沢感を表現する立体構造物の画像の指定を受付ける。また上述の立体構造物の面における部分とは、当該立体構造物の面を細かく分割した時の小さな面であり、例えば、この小さな面が表示装置の画面における１つの画素に対応していても良いし、また、この小さな面が表示装置の画面における複数の画素に対応していても良い。ここで、図２は立体構造物が円柱である時の円柱の面における小さな面とその法線ベクトルを示す図である。
【００２５】
次に、入射角度と観測角度とあおり角度とについて説明する。
図３は入射角度と観測角度とあおり角度とを説明する為の図である。図３に示すように、色見本の法線ベクトルと色見本へ入射する光の光源方向が成す角度が入射角度である。また色見本を観測する観測点の方向と色見本の法線ベクトルが成す角度が観測角度である。尚、図３においては色見本への入射方向と色見本から観測点の方向をともに色見本に投影した際の２つの線が成す角度は１８０度（つまり直線）となる。そしてその線を基準として色見本をあおった時の角度があおり角度である。尚、あおり角度を空間において考えた場合、色見本上の一点において光源方向を示す線と観測点方向を示す線で作られる面と色見本の法線ベクトルとが成す角度があおり角度である。
【００２６】
そしてユーザは予め、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せ毎に測色器を用いて色見本の面の分光反射率を測定する。尚、色見本の分光反射率の情報は分光反射率データベース１１２に記憶させておく。また、ユーザは色見本に色を着色する前の紙の分光反射率も色見本の分光反射率と同様に測定し、分光反射率データベース１１２に記憶させておく。尚、入射角度はθ、観測角度はα、あおり角度はΦとする。
【００２７】
次に、立体構造物の面の各部分における法線ベクトルをばらつかせる方法について説明する。図４は法線ベクトルを仮想的にばらつかせた際の立体構造物の表面の断面を拡大した図である。図４が示すように、光沢表現装置１の変更法線ベクトル算出部１０５は、仮想的に立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを基準としてばらつかせた変更法線ベクトルを生成する。これにより、観測点の方向（立体構造物の画像を表示装置に表示した時に表示装置を目視するユーザの視点への当該立体構造物からの方向に同じ）と変更法線ベクトルとが成す観測角度と、変更法線ベクトルと光の光源方向が成す入射角度と、色見本上の一点において光源方向を示す線と観測点方向を示す線で作られる面と色見本の法線ベクトルとが成すあおり角度とに基づき、観測点において観察する分光反射率の違いが前記面の各部分において発生する。これにより立体構造物の面における各部分の分光反射率の違いから立体構造物の面の各部分における色を変化させることができるので、光沢表現装置１はこの色の違いをざらつき感として表現できる。
【００２８】
尚、元の法線ベクトルを基準とした変更法線ベクトルのばらつきを大きくしてしまうと、観測点の方向への分光反射率が低い立体構造物の面において、さらに観測点の方向への分光反射率が低くなってしまう現象が起きるので、本実施形態においては元の法線ベクトルを基準とした変更法線ベクトルの傾きのばらつきの標準偏差（σ：規定の分布に基づく変位量）を３度以内とする。そして光沢表現装置１の変更法線ベクトル算出部１０５は、変更法線ベクトルの傾き０度（変更前の法線ベクトルと同じ傾き）を基準とし、標準偏差＝３度を限度としたガウス分布に基づいて変更法線ベクトルを決定する処理を行なう。そして、光沢表現装置１の変更法線ベクトル算出部１０５は標準偏差σ＝０度〜３度まで０．５度刻みの値を用いることにより、レンダリング処理部１０７が異なる変更法線ベクトルの傾きのばらつきの基準による同一立体構造物の画像を生成して、表示処理部１０８が生成された立体構造物の画像を表示装置に出力する。
図５は標準偏差を２度とした時のガウス分布を示す図である。この図において斜線部分は、変更前の法線ベクトルと変更法線ベクトルとの傾きの差が２度以内となる面における各部分の数を示している。尚、ガウス分布を用いた場合、そのガウス分布の標準偏差が２度であるときには変更前の法線ベクトルと変更法線ベクトルとの傾きの差が２度以内となる部分が、面の全体の部分のうち６８％となる。
【００２９】
次に、色見本の分光反射率から算出する立体構造物の面の観測点の方向（表示装置において立体構造物を表示する方向）への分光反射率が表示装置の輝度値を超えていた場合の処理について説明する。図６は光の入射角度θ１、光の最大反射角度θ２であるときの光の輝度の強度分布と表示装置が出力できる最大輝度値とを表す図である。通常、入射角度θ１で色見本の面に光が入射すると当該面上の空間の全ての方向に光が反射する。そしてこの図は反射した光の分光反射率から算出できる輝度の強度分布を示したものであるが、一般に、θ１＝θ２となる最大反射角度θ２において輝度の強度が最も大きくなる（但し、光の入射方向を色見本に投影した方向と反射する方向を色見本に投影した方向とが成す角度は１８０度）。また図６においてＬｍａｘは表示装置が出力できる最大輝度値を表している。
【００３０】
ここで、図６で示す色見本の面を光沢感表現装置１が表示装置に表示する立体構造物の面であると仮定し、また最大反射角度θ２で示される光の最も反射する方向が当該立体構造物を表示する方向であると仮定する。この時立体構造物の面の表示方向への分光反射率から算出できる輝度値が最大輝度値Ｌｍａｘを超えている場合には表示装置では表現できないので、その超えている分の輝度値を縮小する必要がある。よって、輝度値を縮小する方法として以下の方法を本実施形態において行なう。
まずユーザが色見本に垂直に光を入射させた際の４５度の角度から色見本を測色器を用いて測色する。そしてユーザは当該測色した分光反射率を入力部１０１を介して光沢表現装置１に入力する。またユーザは光沢表現装置１に入力した４５度の角度から色見本を測色したときの分光反射率から輝度値を算出する処理をさせる。尚、この輝度値の算出は図示しない指定輝度値算出部が行なう。そしてこの指定輝度値算出部が算出した輝度値を指定輝度値（Ｌｄ）と呼ぶこととする。そして指定輝度値Ｌｄが輝度値情報記憶部１１１に記録される。
【００３１】
尚、分光反射率から輝度値を算出するアルゴリズムは周知の技術であり、例えば、「日本色彩学会編、新編色彩科学ハンドブック、東京大学出版会、昭和５６年７月２５日、３刷、ｐ９８、ｐ１３９〜ｐ１４１」などに記載された技術を用いればよい。この従来技術に記載されている分光反射率から輝度値を算出する技術は、分光反射率からＣＩＥ（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）ＸＹＺ値を算出する技術である。そしてこの算出ＣＩＥＸＹＺのＹが輝度値である。
そして、光沢表現装置１は以下の色を用いて、最大輝度値Ｌｍａｘを超えている分の輝度値を縮小した変更輝度値Ｌｓを算出する。尚、この変更輝度値Ｌｓの算出は変更輝度値算出部１０６が行なう。
【００３２】
Ｌｓ＝Ｌｄ＋（Ｌｍａｘ−Ｌｄ）×ｋ／ｎ
（但し、ｎ＝６、ｋ＝１、２、３、４、５、６）
そして、変更輝度値算出部１０６はｋ＝１〜６までの各値に応じた変更輝度値Ｌｓを算出し、変更輝度値の度合いが異なる同一立体構造物の画像を生成して表示装置に出力する。尚、ｋ／ｎが縮小比である。
【００３３】
次に、立体構造物を作成している色見本の媒体（本実施形態においては紙）自体の色を色見本に反映させることにより色見本のざらつきを表現する方法について説明する。
図７は色見本の媒体に色見本の色のインキ顔料が塗布された際の当該色見本の断面を拡大した図である。尚、色見本の媒体は紙である。図が示すように、色見本の媒体が例えば上質紙のような紙である場合には、インキ顔料が極微小なために上質紙の繊維が塗布されたインキ顔料よりも飛び出てしまう。ここで、この状況をレンダリングした立体構造物の画像に反映させる為に、光沢表現装置１は色見本の分光反射率（色見本分光反射率）と紙の分光反射率（媒体分光反射率）とを測色器で測色したデータを分光反射率データベース１１２に記録しておき、また、紙の影響差引算出部１０４が色見本分光反射率から媒体分光反射率を差引いた差引分光反射率を算出して分光反射率データベース１１２に記録しておく。ここで、差引分光反射率を算出する式を以下に示す。尚、色見本分光反射率をＭｓ、媒体分光反射率をＭｐ、差引分光分光反射率をＭｃとする。
【００３４】
Ｍｃ＝（１００×Ｍｓ−ａ×Ｍｐ）／（１００−ａ）
但し、ａは色見本において紙の繊維が飛び出している確率を示しており、本実施形態において色見本の媒体が上質紙の場合にはａ＝５（飛び出している確率５％）と規定する。尚、本実施形態において色見本の媒体がマット紙やアート紙の場合にはａ＝０とする。
【００３５】
次に、色見本分光反射率Ｍｓ、媒体分光反射率Ｍｐ、差引分光反射率Ｍｃのデータについて説明する。図８は分光反射率データベース１１２で記憶するデータを表す図である。図８が示すように分光反射率データベース１１２では各色見本について、あおり角度Φと入射角度θと観測角度α毎に色見本分光反射率Ｍｓと媒体分光反射率Ｍｐと差引分光反射率Ｍｃ各々の分光反射率（４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの１０ｎｍ毎の光の反射率）を記憶している。
【００３６】
次に、光沢表現装置１が入射角度θと観測角度αとあおり角度Φとに基づいて分光反射率を算出できる関数について説明する。
まず、光沢表現装置１の分光反射率データベース１１２には色見本分光反射率Ｍｓと媒体分光反射率Ｍｐと差引分光反射率Ｍｃの各分光反射率のデータが記憶されている。よって光沢表現装置１は各分光反射率の情報それぞれについて最小自乗法を行うことにより、入射角度θと観測角度αとあおり角度Φとに基づいて色見本分光反射率を導くことのできる色見本分光反射率算出関数と、入射角度θと観測角度αとあおり角度Φとに基づいて媒体分光反射率を導くことのできる媒体分光反射率算出関数と、入射角度θと観測角度αとあおり角度Φとに基づいて色見本分光反射率から媒体分光反射率を規定の割合で差引いた差引分光反射率を導くことのできる差引分光反射率算出関数の算出を行なう。尚、各分光反射率算出関数の算出は光沢表現装置１の反射モデル用パラメータ算出部１０３が行なう。つまり反射モデル用パラメータ算出部１０３は各分光反射率算出関数における係数の値を導き出す。そして反射モデル用パラメータ算出部１０３は導き出した係数の値を反射モデル用パラメータデータベース１１３に記録する。
【００３７】
尚、上述した色見本分光反射率Ｍｓと媒体分光反射率Ｍｐと差引分光反射率Ｍｃの各分光反射率の情報それぞれについて最小自乗法を行うことにより各分光反射率算出関数を算出する技術は、周知のものとし、例えば、「”Ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  Ｍｏｄｅｌ  ａｎｄ  Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｖｉｓｉｏｎ，”Ｓ．  Ｋ．  Ｎａｙａｒａｎｄ  Ｍ．  Ｏｒｅｎ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ，Ｖｏｌ．  １４，  ｐｐ．  ２２７−２５１，  １９９５．」や、「Ｋ．  Ｔｏｒｒａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅ．  Ｓｐａｒｒｏｗ，  １９６７．  Ｔｈｅｏｒｙ  ｆｏｒ  Ｏｆｆ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆＡｍｅｒｉｃａ，  ｖｏｌｕｍｅ  ５７，ｎｕｍｂｅｒ  ９，  ｐｐ  １１０５−１１１４．」などに記載された技術を用いればよい。
【００３８】
尚、光沢表現装置１は、紙の影響を反映させた色見本により作成される立体構造物の画像をレンダリングする際には、まず、差引分光反射率Ｍｃと入射角度θと観測角度αとあおり角度Φと変更輝度値Ｌｓと変更法線ベクトルを決定する為の標準偏差σと立体構造物を作成している色見本の情報とを用いて、立体構造物の面の各部分における分光反射率と輝度値を導き出す。また光沢表現装置１は、媒体分光反射率Ｍｐと入射角度θと観測角度αとあおり角度Φと変更輝度値Ｌｓと変更法線ベクトルを決定する為の標準偏差σを用いて立体構造物の面の各部分における分光反射率と輝度値を導き出す。そして、光沢表現装置１は立体構造物の画像をレンダリングする際に、立体構造物の面における各部分の９５％が差引分光反射率Ｍｃによって算出した分光反射率と輝度値とに基づく色となり、また立体構造物の面における各部分の残りの５％（上記の上質紙の繊維が飛び出している確率に同じとする）が媒体分光反射率Ｍｃによって算出した分光反射率と輝度値とに基づく色となるうように処理する。
【００３９】
尚、本実施形態において、アート紙とマット紙で作成された立体構造物の画像をレンダリングする際には、光沢表現装置１は立体構造物を作成する色見本の媒体自体の色を色見本に反映させる処理は行なわない。これは、アート紙やマットしは紙の表面がコーティングされているので、通常は紙に塗布したインキ顔料から紙の繊維が飛び出さないからである。
【００４０】
次に、光沢表現装置１がアート紙及びマット紙の色見本で作成された立体構造物の画像をレンダリングする際の処理について図９を参照して説明する。図９は光沢表現装置１における処理のフローを示す図である。
尚、アート紙及びマット紙は、例えば雑誌などに用いられている紙であり、アート紙及びマット紙は紙の表面にコーティングがされており、通常はインキ顔料を塗布した際にインキ顔料の外側に紙の繊維が飛び出さない紙である。
まず、ユーザは実物のアート紙、マット紙で構造の同じ立体構造物（本実施形態においては円柱）を作成する。そして、ユーザは立体構造物を目視しながら当該立体構造物の形状の画像を光沢表現装置１において作成する。尚、この立体構造物の形状の画像の作成は従来のＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）ソフトウェアや立体図作成ソフトウェアなどで処理される立体構造物の形状の画像の作成処理と同様である。そして、ユーザは作成した立体構造物の形状の情報を立体構造物データ記憶部１１０に記録しておく。
【００４１】
次にユーザは立体構造物へ入射する光の光源の位置と立体構造物の観測方向と立体構造物を作成する色見本の情報（アート紙かマット紙か）を決定し、その情報を入力部１０１を介して光沢表現装置１に入力する。そしてユーザは立体構造物のレンダリングを光沢表現装置１に指示する。すると、当該レンダリングの指示を入力部１０１が受付ける（ステップＳ１ａ）。そして、変更法線ベクトル算出部１０５が立体構造物データ記憶部１１０から立体構造物の面における各部分の法線ベクトルを読み取り、σ＝０．０〜３．０までの０．５度刻みの各標準偏差のガウス分布に基づいて、当該各部分毎の法線ベクトルをばらつかせた変更法線ベクトルの情報を算出する（ステップＳ２ａ）。
次に、変更輝度値算出部１０６がユーザより入力を受付けた色見本の情報に対応して記録されている指定輝度値Ｌｄと表示装置が出力できる最大輝度値Ｌｍａｘとを輝度値情報記憶部１１１から読み取る。そして、読み取った指定輝度値Ｌｄと最大輝度値Ｌｍａｘと上述の変更輝度値Ｌｓを求める計算式とを用いて、当該計算式にｋ＝１〜６までの値をそれぞれ代入した時の各変更輝度値Ｌｓを算出する（ステップＳ３ａ）。
【００４２】
次に、レンダリング処理部１０７は、ユーザから受付けた色見本の情報に対応した色見本分光反射率Ｍｓを算出するための色見本分光反射率算出関数の係数の値を反射モデル用パラメータデータベース１１３から読み取る。そして、レンダリング処理部１０７はステップＳ２ａで算出した立体構造物の面の各部分における変更法線ベクトルとユーザから入力を受付けた光源の方向とが成す角度の入射角度θと、変更法線ベクトルとユーザから入力を受付けた観測方向とが成す角度の観測角度αと、観測方向と変更法線ベクトルによって決まるあおり角度Φと、ステップＳ３ａで算出された変更輝度値Ｌｓと、読み取った色見本分光反射率算出関数の係数とに基づいてレンダリング処理を行なう（ステップＳ４ａ）。
この時レンダリング処理部１０７は、まず入射角度θと観測角度αとあおり角度Φとに基づいて立体構造物の面の各部分における分光反射率を算出し、その分光反射率からＸＹＺ値（色の値）を算出する。そしてＸＹＺ値のＹの値（輝度値）が最大輝度値Ｌｍａｘ以上の場合にはＸＹＺ値のＹの値を変更輝度値に置き換える。これにより、立体構造物の面の各部分におけるＸＹＺ値が決定する。
【００４３】
次に、表示処理部１０８がレンダリング処理部１０７の決定した立体構造物の面の各部分におけるＸＹＺ値に基づいて、立体構造物の面の各部分に対応する表示装置の画面の画素へ色を出力する。これにより、表示装置に立体構造物の画像が表示される（ステップＳ５ａ）。
そしてレンダリング処理部１０７は標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの組合せ毎に立体構造物のレンダリングを繰り返し、また、表示処理部１０８はレンダリング処理部１０７がレンダリングした各立体構造物の画像を表示装置に同時に出力する。これにより、光沢表現装置１は標準偏差σが７通り、変更輝度値Ｌｓが６通りあるので、１つの色見本で作成される立体構造物の画像について、全部で４２の光沢感の異なる同一立体構造物の画像を表示装置に出力する。尚、レンダリング処理部１０７は標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの組合せ毎にレンダリングした立体構造物各々に番号を振って、各番号の立体構造物をレンダリングした際の標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの算出に用いた係数ｋとを一時記憶しておく。そして、表示処理部１０８は各立体構造物の画像に番号を付けて表示する。
【００４４】
次に、光沢表現装置１の入力部１０１が表示処理部１０８の表示した光沢感の異なる立体構造物の画像の番号の入力をユーザから受付ける。この時、例えばユーザは実際に作成した立体構造物に光を照射し、また光沢表現装置１に入力した立体構造物の観測方向と同じ方向から実物の立体構造物を目視して、表示装置に出力された光沢感の異なる複数の立体構造物のうち、一番近似するものの番号を光沢表現装置１に入力する。すると、光沢表現装置１の図示しない処理部が受付けた画像の番号に対応する立体構造物をレンダリングした際の標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの算出に用いた係数ｋとをレンダリング処理部１０７から読み取って、色見本の情報に対応付けて最適パラメータデータベース１１４に記録する。
【００４５】
次に、光沢表現装置１が上質紙の色見本で作成された立体構造物の画像をレンダリングする際の処理について説明する。尚、上質紙は例えばコピー用紙として用いられる紙であり、コーティングがされていないので上質紙にインキ顔料を塗布した際に紙の繊維が飛び出してしまう紙である。
図９より、まず、ユーザは立体構造物へ入射する光の光源の位置と立体構造物の観測方向と立体構造物を作成する色見本の情報（上質紙）を決定し、その情報を入力部１０１を介して光沢表現装置１に入力する。そしてユーザは立体構造物のレンダリングを光沢表現装置１に指示する。すると光沢表現装置１は上述のステップＳ１ａからステップＳ３ａまでの処理を行なう。
【００４６】
次に、レンダリング処理部１０７は、ユーザから受付けた色見本が上質紙であるため、色見本の分光反射率から上質紙の分光反射率（媒体分光反射率）を差引いた差引分光反射率Ｍｃを算出するための差引分光反射率算出関数の係数の値を反射モデル用パラメータデータベース１１３から読み取る。そして、レンダリング処理部１０７はステップＳ２ａで算出した立体構造物の面の各部分における変更法線ベクトルとユーザから入力を受付けた光源の方向とが成す角度の入射角度θと、変更法線ベクトルとユーザから入力を受付けた観測方向とが成す角度の観測角度αと、観測方向と変更法線ベクトルによって決まるあおり角度Φと、ステップＳ３ａで算出された変更輝度値Ｌｓと、読み取った差引分光反射率算出関数の係数とに基づいてレンダリング処理を行なう（ステップＳ４ｂ）。
【００４７】
次に、レンダリング処理部１０７は、ユーザから受付けた色見本が上質紙であるため、インキ顔料の塗布されていない上質紙自体の分光反射率となる媒体分光反射率Ｍｐを算出するための媒体分光反射率算出関数の係数の値を反射モデル用パラメータデータベース１１３から読み取る。そして、レンダリング処理部１０７はステップＳ２ａで算出した立体構造物の面の各部分における変更法線ベクトルとユーザから入力を受付けた光源の方向とが成す角度の入射角度θと、変更法線ベクトルとユーザから入力を受付けた観測方向とが成す角度の観測角度αと、観測方向と変更法線ベクトルによって決まるあおり角度Φと、ステップＳ３ａで算出された変更輝度値Ｌｓと、読み取った媒体分光反射率算出関数の係数とに基づいてレンダリング処理を行なう（ステップＳ５ｂ）。
【００４８】
次に、レンダリング処理部１０７は立体構造物の面における各部分の９５％が差引分光反射率算出関数によって算出した分光反射率と輝度値を表現する部分として決定し、また立体構造物の面における各部分の残りの５％が媒体分光反射率算出関数によって算出した分光反射率と輝度値を表現する部分として決定する（ステップＳ６ｂ）。そして、表示処理部１０８がレンダリング処理部１０７の決定した立体構造物の面の各部分における分光反射率と輝度値とに基づいて、立体構造物の面の各部分に対応する表示装置の画面の画素へ色を出力する（ステップＳ７ｂ）。
尚、上質紙の立体構造物の画像について、上述のアート紙やマット紙と同様に、光沢感の異なる複数の同一の立体構造物の画像が表示装置に出力され、ユーザから最も実物の立体構造物と光沢感が近似するものの番号を受付ける。そして、その番号の立体構造物をレンダリングした際の標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの算出に用いた係数ｋとを最適パラメータデータベース１１４に記録する。
【００４９】
尚、光沢表現装置１は、ユーザの指示により色見本の情報に対応付けられて記録されている標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの算出に用いた係数ｋを用いて、次回からレンダリングの処理をするようにしても良い。そのときは、例えば、最初にユーザから受付けた色見本の情報が最適パラメータデータベース１１４に記録されているか否かを確認し、記録されている場合にはその色見本の情報に対応して記録されている標準偏差σと変更輝度値Ｌｓの算出に用いた係数ｋを読み取って、レンダリング処理部１０７がレンダリングを行なう。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、実施形態は上述の形態に限らない。また、上述の光沢表現装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、法線ベクトル変更過程において表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを当該各部分毎に決定し、分光反射率算出過程において、入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本分光反射率算出関数を適用して、立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出し、色値決定過程において立体構造物の面の各部分の色の値を前記算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する。これにより、立体構造物の面の各部分の変更法線ベクトルがばらついた状態となるので、方向の違う各変更法線ベクトルと入射角度と観測角度とあおり角度とに基づいて異なる分光反射率が算出されるようになる。したがって異なる分光反射率ではその分光反射率から算出できる色の値が違うので、立体構造物の画像を出力した時に当該立体構造物の面でざらつき感が生まれ、仮想的な立体構造物の画像の生成における光沢感を表すひとつの表現方法として利用することができる。
【００５２】
また本発明によれば、法線ベクトル変更過程において前記規定の分布は複数あり、これら複数の前記規定の分布毎についてそれぞれ変更法線ベクトルを決定する。これにより、規定の分布に応じて変更法線ベクトルのばらつきが異なるので、異なるざらつき感を表現した異なる立体構造物の画像を生成することができる。
【００５３】
また本発明によれば、分光反射率算出過程において、入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本の分光反射率を算出する色見本分光反射率算出関数を適用して、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出し、変更輝度値算出過程において、最大輝度値から指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と指定輝度値を足した変更輝度値を算出する。また、色値決定過程において算出した分光反射率から各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が最大輝度値以上である各部分の色の値については、算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する。これにより、立体構造物の分光反射率から算出される輝度値が表示装置の出力できる最大輝度値以上であることで輝度値の縮小を行なわなければならない際に、指定輝度値以上の輝度のみを縮小比を用いて縮小するので、輝度の低い部分を更に輝度を引くしてしまうことを避けることができる。また、立体構造物の分光反射率から算出される輝度値が表示装置の出力できる最大輝度値以上であることで、輝度値の縮小を行なわなければならない際に、最大輝度値として表示する方法を取らないので、光の反射の指向性に基づく輝度の強度分布の範囲が、輝度強度の小さかった分光反射率の方が輝度強度の大きかった分光反射率より大きくなってしまう現象を回避できる。よって輝度強度の小さい分光反射率の方が明るく表現されてしまう現象を回避できる。
【００５４】
また本発明によれば、本発明は、前記光沢表現方法において、複数の縮小比毎の変更輝度値を前記変更輝度値算出過程において算出し、前記色値決定過程において各変更輝度値に対応する前記立体構造物の面の各部分の色の値を前記立体構造物毎に出力する。これにより、異なる変更輝度値に応じて最大輝度値以上の輝度値を縮小する際の値が変わるので、異なる光沢感を表現した複数の立体構造物の画像を生成することができる。
【００５５】
また本発明によれば、前記光沢表現方法において、前記色見本分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと前記色見本の分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行って得られた関数である。これによりこの色見本分光反射率算出関数を入射角度と観測角度とあおり角度とに適用すれば色見本の分光反射率が算出できる。
【００５６】
また本発明によれば、入射角度と観測角度とあおり角度とに差引分光反射率算出関数を適用して表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分についての差引分光反射率を算出し、入射角度と観測角度とあおり角度とに媒体分光反射率算出関数を適用して立体構造物の面の各部分についての前記媒体の分光反射率を算出する。そして、立体構造物の面の各部分について、差引分光反射率の適用または媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、各部分の色の値を当該決定した差引分光反射率または媒体分光反射率から算出できる色の値と決定する。これにより、色見本の分光反射率から媒体の分光反射率を規定の割合で差引いた差引分光反射率で立体構造物の面の各部分における分光反射率を決定し、さらに媒体自体の分光反射率に基づく色を立体構造物の面の各部分にも反映させるので、媒体自体の影響を反映する色の表現させた仮想的な立体構造物の画像の生成を行なうことができる。
【００５７】
また本発明によれば、差引分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと、媒体に色を塗布した色見本の分光反射率から前記媒体の分光反射率を規定の割合で算術的に差引いた差引分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行って得られた関数であり、前記媒体分光反射率算出関数は、入射角度と観測角度とあおり角度の組合せと前記媒体の分光反射率との対応関係に基づいて最小自乗法を行なって得られた関数である。これによりこの差引分光反射率算出関数を入射角度と観測角度とあおり角度とに適用すれば差引分光反射率が算出でき、また、媒体分光反射率算出関数を入射角度と観測角度とあおり角度とに適用すれば媒体の分光反射率が算出できる。
【００５８】
また本発明によれば、法線ベクトル変更過程において、表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを前記面の各部分毎に決定し、分光反射率算出過程において、入射角度と観測角度とあおり角度とに色見本分光反射率算出関数を適用し、立体構造物の面の各部分についての分光反射率を算出する。また、変更輝度値算出過程において、最大輝度値から指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と指定輝度値を足した変更輝度値を算出し、色値決定過程において、算出した分光反射率から各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が最大輝度値以上である各部分の色の値については、算出した分光反射率から算出できる色の値の輝度値を変更輝度値に変換して当該色の値と決定し、その他の各部分の色の値については算出した分光反射率から算出できる色の値と決定する。そして、立体構造物画像出力過程色の各部分毎の値を出力する。これにより、変更法線ベクトルを用いた分光反射率の算出によるざらつき感の表現と、表示装置が出力できる最大輝度値以上の輝度値の縮小の新しい方法を用いるので、従来技術に比べて光沢感がより実際と近似した立体構造物の画像を出力することができる。また、テクスチャを作成しなくて済むので、ユーザの感性に基づく修正作業を伴わずに光沢感を表現した立体構造物の画像を作成することができ、さらに、変更法線ベクトルを決定する規定の分布と変更輝度値を算出する為の縮小比の指定を行なうだけで立体構造物の画像の生成を行なうことができるので、感性の違うユーザが同一の光沢感を表現した画像を光沢表現装置を用いて作成することができる。
【００５９】
また本発明によれば、法線ベクトル変更過程において表示装置に仮想的に表示される立体構造物の面の各部分の法線ベクトルを規定の分布に基づく変位量分ばらつかせた変更法線ベクトルを各部分毎に決定し、差引分光反射率算出過程において入射角度と観測角度とあおり角度とに差引分光反射率算出関数を適用し、前記各部分についての差引分光反射率を算出し、媒体分光反射率算出過程において入射角度と観測角度とあおり角度とに差引分光反射率算出関数を適用し、前記各部分についての媒体分光反射率を算出する。また、変更輝度値算出過程において最大輝度値から指定輝度値を減じた値に縮小比を掛けた値と指定輝度値を足した変更輝度値を算出する。また、色値決定過程において、立体構造物の面の各部分について、差引分光反射率の適用または媒体分光反射率の適用のいずれかを規定の割合に基づいて決定し、算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかに基づき各部分における輝度値を算出し、算出した輝度値が最大輝度値以上である各部分の色の値については、算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値の輝度値を変更輝度値に変換して当該各部分の色の値と決定し、その他の各部分の色の値については算出した差引分光反射率または媒体分光反射率のいずれかから算出できる色の値と決定する。さらに、立体構造物画像出力過程において色の値を出力する。これにより、色見本の分光反射率から媒体の分光反射率を差引いた差引分光反射率で立体構造物の面の各部分における分光反射率を決定し、さらに媒体自体の分光反射率を立体構造物の面の各部分にも適用するので、媒体の影響を反映した分光反射率による色の表現をすることができ、さらに、従来技術に比べて光沢感がより実際と近似した立体構造物の画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による光沢表現装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態における立体構造物が円柱である時の円柱の面における小さな面とその法線ベクトルを示す図である。
【図３】本実施形態における入射角度と観測角度とあおり角度とを説明する為の図である。
【図４】本実施形態における法線ベクトルを仮想的にばらつかせた際の立体構造物の表面の断面を拡大した図である。
【図５】標準偏差を２度とした時のガウス分布を示す図である。
【図６】光の入射角度θ１、光の最大反射角度θ２であるときの光の輝度の強度分布と表示装置が出力できる最大輝度値とを表す図である。
【図７】本実施形態における色見本の媒体に色見本の色のインキ顔料が塗布された際の当該色見本の断面を拡大した図である。
【図８】本実施形態における分光反射率データベースで記憶するデータを表す図である。
【図９】本実施形態における光沢表現装置における処理のフローを示す図である。
【図１０】本実施形態における反射光の輝度の反射面上の空間における強度分布の断面を示す図である。
【符号の説明】
１  光沢表現装置
１０１  入力部
１０２  立体構造物データ作成部
１０３  反射モデル用パラメータ算出部
１０４  紙の影響差引算出部
１０５  変更法線ベクトル算出部
１０６  変更輝度値算出部
１０７  レンダリング処理部
１０８  表示処理部
１０９  角度記憶部
１１０  立体構造物データ記憶部
１１１  輝度値情報記憶部
１１２  分光反射率データベース
１１３  反射モデル用パラメータデータベース
１１４  最適パラメータデータベース
【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】
2004234524.tif 000009
【図８】
2004234524.tif 000010
【図９】
2004234524.tif 000011
【図１０】
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