(57)【要約】  【課題】  質感が高い画像を容易に得ることができるコンピュータグラフィックシステム、コンピュータグラフィックス再現方法及びプログラムを提供する。  【解決手段】  コンピュータグラフィックシステム１０は、仮想空間内に配置される物体に入射される光を調整するライティング部材の情報と、ライティング部材の光学特性の光学特性情報とを組にして少なくとも１つ登録されているデータベース部１２と、仮想空間内に作成する物体の形状情報および表面情報、仮想空間内における物体の位置情報、光源の光源情報、２次元画像として表示される視点情報、ならびにライティング部材の種類および仮想空間内における配置位置情報とが指示入力される入力手段１４と、この入力手段１４により入力される情報に基づいて、表示装置の画面に２次元画像として表示する物体の画像データを生成する演算部２０とを有する。【選択図】  図１
2005122719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想３次元座標空間内に作成した物体の３次元画像を、表示装置の画面に前記物体の２次元画像として表示するコンピュータグラフィックスシステムであって、
前記仮想３次元座標空間内に配置される前記物体に入射される光を調整するライティング部材のライティング部材情報、及び前記ライティング部材の光学特性に関する光学特性情報が組にされて少なくとも１つ登録されているデータベース部と、
前記仮想３次元座標空間内に作成する前記物体の形状情報、前記物体の表面情報、および前記仮想３次元座標空間内における前記物体の位置情報、前記仮想３次元座標空間内に設けられる光源の光源情報、前記２次元画像として表示するための視点情報、並びに、前記ライティング部材の種類および前記仮想３次元座標空間内における配置位置情報が指示入力される入力手段と、
前記物体の形状情報、前記物体の表面情報、前記物体の位置情報、前記光源情報、前記視点情報、前記ライティング部材情報、前記ライティング部材の光学特性情報及び前記ライティング部材の配置位置情報に基づいて、前記画面に２次元画像として表示する前記物体の画像データを生成する演算部とを有することを特徴とするコンピュータグラフィックスシステム。
【請求項２】
前記入力手段は、更に前記仮想３次元座標空間内に設けられる光源の情報および前記ライティング部材情報の少なくとも一方を指示入力させる入力部を有し、前記入力部は、前記表示装置の画面に表示されて指示入力されるものである請求項１に記載のコンピュータグラフィックスシステム。
【請求項３】
前記ライティング部材は、拡散透過板または反射板である請求項１または２に記載のコンピュータグラフィックスシステム。
【請求項４】
前記ライティング部材の光学特性は、双方向反射率分布関数または透過率分布関数により表されるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンピュータグラフィックスシステム。
【請求項５】
前記光源情報は、前記光源の形態の情報および前記仮想３次元座標空間における位置情報を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンピュータグラフィックスシステム。
【請求項６】
仮想３次元座標空間内に作成した物体の３次元画像を、表示装置の画面に前記物体の２次元画像として表示させるコンピュータグラフィックス再現方法であって、
物体の形状情報、物体の表面情報、及び、前記仮想３次元座標空間における物体の位置情報を設定する工程と、
前記仮想３次元座標空間内に設けられる光源の形態情報および前記仮想３次元座標空間における前記光源の配置位置を示す配置位置情報を含む光源情報を設定する工程と、
前記物体に入射する光を調整するライティング部材のライティング部材情報、前記ライティング部材の光学特性に関する光学特性情報、及び前記仮想３次元座標空間における前記ライティング部材の配置位置を示す前記ライティング部材位置情報を設定する工程と、
設定された前記物体の形状情報に基づいて前記物体のモデリング処理をする工程と、
前記モデリング処理により得られた物体のモデルデータ、前記光源情報、前記ライティング部材情報、前記ライティング部材の前記光学特性情報及び前記ライティング部材位置情報に基づいて、レンダリング処理をする工程と、
前記レンダリング処理により得られた画像データに基づいて、前記画面に前記物体を２次元画像として表示させる工程とを有することを特徴とするコンピュータグラフィックス再現方法。
【請求項７】
前記ライティング部材の光学特性は、双方向反射率分布関数または透過率分布関数により表される請求項６に記載のコンピュータグラフィックス再現方法。
【請求項８】
仮想３次元座標空間内に作成した物体の３次元画像を、表示装置の画面に２次元画像として表示する画像データを作成するコンピュータグラフィックスのプログラムであって、
前記表示装置とコンピュータとを含むコンピュータグラフィックシステムに、
設定入力された物体の形状情報に基づいて前記物体のモデリング処理をさせる手順と、
前記モデリング処理により得られた前記物体のモデルデータ、前記物体の前記仮想３次元座標空間における位置情報、前記物体の表面情報、設定入力された光源情報、前記物体に入射する光を調整するライティング部材のライティング部材情報、前記ライティング部材の光学特性の情報および前記ライティング部材の前記仮想３次元座標空間における位置情報に基づいて、レンダリング処理をさせる手順と、
前記レンダリング処理により得られた画像データに基づいて、前記画面に前記物体を２次元画像として表示させる手順とを実行させるためのコンピュータグラフィックスのプログラム。
【請求項９】
前記光源情報は、前記光源の形態情報および前記仮想３次元座標空間に配置される前記光源の位置を示す配置位置情報を含む請求項８に記載のコンピュータグラフィックスのプログラム。
【請求項１０】
前記ライティング部材の光学特性は、双方向反射率分布関数または透過率分布関数により表される請求項９に記載のコンピュータグラフィックスのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商業写真（コマーシャルフォト）等を撮影するための写真スタジオの照明を再現し、質感描写が優れたコンピュータグラフィックスの画像を作成することができるコンピュータグラフィックスシステム、コンピュータグラフィックス再現方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイの画面上に３次元的な物体画像を表示するコンピュータグラフィックス（以下、ＣＧともいう）においては、ＣＧの仮想の空間（シミュレーション空間）の３次元座標にマップされた物体の表面から観察者の方向（視点）に反射する光をレイトレーシング法（光線追跡法）等を用いて計算しており、これより、観察者が観察する物体の像の輝度を計算して、これをディスプレイが表示する輝度情報に対応する２次元画像に変換して、ディスプレイに表示することが一般に行われている。また、より現実感のある画像を得るために、物体間の多重反射、または物体表面の散乱性等も考慮に入れて画像を表示する方法も各種行われている。
この従来のＣＧにおいては、光源としては、点光源、線光源、および面光源等の光源の種類が登録されており、この光源の位置および分光放射強度を設定することができる。
【０００３】
また、表示画像の照明効果を容易に変更できるＣＧシステムが開示されている（特許文献１等参照）。
この特許文献１に開示されたＣＧシステムにおいては、ユーザが入力手段により、表示画像における照明効果、例えば、ハイライト位置、およびそのハイライトの位置の明るさ等を直接設定することができる。これにより、特許文献１のＣＧシステムにおいては、照明効果を実現するために、光源の方向、位置および輝度等が自動的に計算されて、表示画像の照明効果が変更されるので、ユーザが希望するものを容易に得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２９７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＣＧにおいて、商業写真のように、物体の透明感、立体感または光沢感等の質感描写が高い画像を得るためには、単に光源の種類と位置を設定するだけでは質感が高い画像を得ることはできず、ノウハウが必要であるという問題点がある。さらに、質感が高い画像を得るには、試行錯誤も必要であるという問題点がある。
【０００６】
一方、特許文献１に開示されたＣＧシステムにおいては、ハイライトの位置を直接設定して、ユーザが希望する照明効果を得ることができるとされている。しかしながら、ハイライトの位置およびその位置における明るさを調整するだけでは、物体の透明感、立体感または光沢感等の質感描写が高い画像を得るには不十分であり、商業写真と同等の質感を有する画像を得ることが困難であるという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、質感が高い画像を容易に得ることができるコンピュータグラフィックスシステム、コンピュータグラフィックス再現方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、仮想３次元座標空間内に作成した物体の３次元画像を、表示装置の画面に前記物体の２次元画像として表示するコンピュータグラフィックスシステムであって、前記仮想３次元座標空間内に配置される前記物体に入射される光を調整するライティング部材のライティング部材情報、及び前記ライティング部材の光学特性に関する光学特性情報が組にされて少なくとも１つ登録されているデータベース部と、前記仮想３次元座標空間内に作成する前記物体の形状情報、前記物体の表面情報、および前記仮想３次元座標空間内における前記物体の位置情報、前記仮想３次元座標空間内に設けられる光源の光源情報、前記２次元画像として表示するための視点情報、並びに、前記ライティング部材の種類および前記仮想３次元座標空間内における配置位置情報が指示入力される入力手段と、前記物体の形状情報、前記物体の表面情報、前記物体の位置情報、前記光源情報、前記視点情報、前記ライティング部材情報、前記ライティング部材の光学特性情報及び前記ライティング部材の配置位置情報に基づいて、前記画面に２次元画像として表示する前記物体の画像データを生成する演算部とを有することを特徴とするコンピュータグラフィックスシステムを提供するものである。
【０００９】
本発明において、前記入力手段は、更に前記仮想３次元座標空間内に設けられる光源の情報および前記ライティング部材情報の少なくとも一方を指示入力させる入力部を有し、前記入力部は、前記表示装置の画面に表示されて指示入力されるものであることが好ましい。
また、本発明において、前記ライティング部材は、拡散透過板または反射板であることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明において、例えば、前記ライティング部材の光学特性は、双方向反射率分布関数または透過率分布関数により表すことができる。
さらにまた、本発明において、前記光源情報は、前記光源の形態の情報および前記仮想３次元座標空間における位置情報を含むことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第２の態様は、仮想３次元座標空間内に作成した物体の３次元画像を、表示装置の画面に前記物体の２次元画像として表示させるコンピュータグラフィックス再現方法であって、物体の形状情報、物体の表面情報、及び、前記仮想３次元座標空間における物体の位置情報を設定する工程と、前記仮想３次元座標空間内に設けられる光源の形態情報および前記仮想３次元座標空間における前記光源の配置位置を示す配置位置情報を含む光源情報を設定する工程と、前記物体に入射する光を調整するライティング部材のライティング部材情報、前記ライティング部材の光学特性に関する光学特性情報、及び前記仮想３次元座標空間における前記ライティング部材の配置位置を示す前記ライティング部材位置情報を設定する工程と、設定された前記物体の形状情報に基づいて前記物体のモデリング処理をする工程と、前記モデリング処理により得られた物体のモデルデータ、前記光源情報、前記ライティング部材情報、前記ライティング部材の前記光学特性情報及び前記ライティング部材位置情報に基づいて、レンダリング処理をする工程と、前記レンダリング処理により得られた画像データに基づいて、前記画面に前記物体を２次元画像として表示させる工程とを有することを特徴とするコンピュータグラフィックス再現方法を提供するものである。
【００１２】
本発明のコンピュータグラフィックス再現方法においては、前記ライティング部材の光学特性は、双方向反射率分布関数または透過率分布関数により表されることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、本発明の第３の態様は、仮想３次元座標空間内に作成した物体の３次元画像を、表示装置の画面に２次元画像として表示する画像データを作成するコンピュータグラフィックスのプログラムであって、前記表示装置とコンピュータとを含むコンピュータグラフィックシステムに、設定入力された物体の形状情報に基づいて前記物体のモデリング処理をさせる手順と、前記モデリング処理により得られた前記物体のモデルデータ、前記物体の前記仮想３次元座標空間における位置情報、前記物体の表面情報、設定入力された光源情報、前記物体に入射する光を調整するライティング部材のライティング部材情報、前記ライティング部材の光学特性の情報および前記ライティング部材の前記仮想３次元座標空間における位置情報に基づいて、レンダリング処理をさせる手順と、前記レンダリング処理により得られた画像データに基づいて、前記画面に前記物体を２次元画像として表示させる手順とを実行させるためのコンピュータグラフィックスのプログラムを提供するものである。
【００１４】
本発明のコンピュータグラフィックスのプログラムにおいて、前記光源情報は、前記光源の形態情報および前記仮想３次元座標空間に配置される前記光源の位置を示す配置位置情報を含むことが好ましい。
また、前記ライティング部材の光学特性は、双方向反射率分布関数または透過率分布関数により表されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコンピュータグラフィックスシステムによれば、仮想３次元座標空間内に配置される物体に入射される光を調整するライティング部材のライティング部材情報と、このライティング部材の光学特性の光学特性情報とを組にして少なくとも１つ登録されているデータベース部を設け、光源およびライティング部材を仮想３次元座標空間内の所定の位置に配置して、表示装置の画面に２次元画像として表示する物体の画像データを演算部により生成することができる。これにより、写真スタジオと同様のライティングを再現してＣＧの画像を作成することができるので、質感が高い画像を得ることができる。さらに、ライティング部材を仮想３次元座標空間内の所定の位置に配置するだけなので、容易に質感が高い画像を得ることができる。
【００１６】
また、本発明のコンピュータグラフィックス再現方法およびプログラムによれば、設定された物体の形状情報に基づいて、物体のモデリング処理をする工程と、モデリング処理により得られた物体のモデルデータ、光源情報ならびにライティング部材の情報およびその光学特性の情報に基づいて、レンダリング処理をする工程と、このレンダリング処理により得られた画像データに基づいて、画面に前記物体を２次元画像として表示させる工程とを有することにより、写真スタジオと同様のライティングを再現してＣＧの画像を作成することができる。このため、質感が高い画像を得ることができる。さらに、ライティング部材の仮想３次元座標空間内における配置位置を設定するだけなので、質感が高い画像を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のコンピュータグラフィックスシステム、コンピュータグラフィックス再現方法およびプログラムを詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係るコンピュータグラフィックスシステムを示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、コンピュータグラフィックスシステム（以下、ＣＧシステムともいう）１０は、データベース部１２と、入力手段１４と、制御部１６と、モニタ（表示装置）１８とを有する。
【００１９】
本実施例のＣＧシステム１０は、仮想３次元座標空間（以下、仮想空間ともいう）において、物体に入射する光を拡散させる拡散透過板、および光を反射させて物体に入射させる反射板の少なくとも一方を設定可能としたものである。これらの拡散透過板および反射板は、光学特性が予め設定されているものである。これにより、拡散透過板または反射板を仮想空間に設定することにより、例えば、写真スタジオのライティングを再現することができ、商業写真で得られるような質感描写が優れた画像をＣＧの画像として得ることができるものである。また、本実施例のＣＧシステム１０は、物体に応じた適正なライティングか否かを判断できる。
本実施例のＣＧシステム１０においては、基本的には、一般的なＣＧシステム１０と同様の構成を有するものであり、拡散透過板の情報および反射板の情報をその光学特性と組にして記憶されたデータベース部１２を有する点が異なる。
【００２０】
データベース部１２は、光源の光源形態情報、および光学特性と組にしてライティング部材のライティング部材情報が登録されている。
【００２１】
先ず、光源の光源形態情報について説明する。この光源の光源形態情報とは、光源の形態およびその光源の形態における光学特性を含むものである。本発明において、光源の情報とは、光源形態情報と、仮想空間における光源の位置とを含むものである。
光源の形態とは、例えば、スポットライトまたは蛍光灯等のことである。
また、光源の形態における光学特性とは、スポットライトまたは蛍光灯について、例えば、双方向反射分布関数（以下、ＢＲＤＦ（Bidirectional Reflection Distribution Function）という）で表されるもののことである。
【００２２】
ここで、図２は、スポットライトの光学モデルを示す模式図である。
図２に示すように、本実施例において、スポットライト３０は、点光源３２と、この点光源３２を囲う反射板３４とを有する光学モデルとする。
この光学モデルを用いて、点光源３２の分光波長およびその強度に基づいて、反射板３４で反射されて外部に出射される光をＢＲＤＦで表し、これをスポットライト３０の光学特性としている。なお、本実施例においては、スポットライトとして、例えば、点光源３２の分光波長、およびその強度、ならびに反射板３４の形状および反射率を種々変えたものが、光源の形態として、データベース部１２に複数登録されている。
【００２３】
さらに、蛍光灯についても、スポットライトと同様にモデル化して、外部に出射される光をＢＲＤＦで表し、これを蛍光灯の光学特性としている。この場合、図２に示すスポットライトの点光源３２が線光源になり、その数が１または複数である点が異なる。しかし、それ以外のモデルの構成については、図２に示すものと同様である。
なお、本実施例においては、蛍光灯についても、線光源の数、線光源の配置、線光源の分光波長、およびその強度、ならびに反射板の形状および反射率を種々変えたものが、光源の形態として、データベース部１２に複数登録されている。
なお、点光源、線光源、および面光源については、公知の光源モデルを利用することができ、これらの点光源、線光源、および面光源についてもデータベース部１２に各種登録されている。
【００２４】
本実施例においては、光源は、実際に写真スタジオで使用される機材と同じ名称であるスポットライトまたは蛍光灯等から選択することができる構成にし、更に明るさについても、ワット数で選択できることが好ましい。また、蛍光灯については、本数で選択できることが好ましい。これにより、写真スタジオで機材を選ぶのと同様に、光源を容易に選択することができる。
【００２５】
また、データベース部１２には、物体に入射する光を反射させる反射板の情報と、その反射板の光学特性の情報とが組みにして登録され、さらに、物体に入射する光を拡散させる拡散透過板の情報と、その拡散透過板の光学特性情報とが組にして登録されている。本発明においては、拡散透過板と反射板とを合わせてライティング部材という。上述の如く、このライティング部材のライティング部材情報がデータベース部１２に登録されている。
【００２６】
本実施例において、反射板の光学特性は、図３に示すモデルにより規定されている。
ここで、図３は、反射板の光学特性を説明する模式図である。
図３に示すように、反射板３６の表面３６ａに入射光Ｉｉが入射角度αで入射した場合、その表面３６ａで反射し、反射光Ｉｒとなる。
この反射光Ｉｒは、入射角度α、反射板３６の表面の粗さ特性、および入射光Ｉｉの波長に依存するものである。反射光Ｉｒは、入射角度αによって、鏡面反射光Ｉｓまたは拡散反射光Ｉｄとなる。また、鏡面反射光Ｉｓおよび拡散反射光Ｉｄの分布は、反射板３６の材質により異なる。
入射光Ｉｉの入射角度αを変えた場合における反射光Ｉｒを測定して、ＢＲＤＦを求めることができる。このＢＲＤＦを反射板３６の光学特性とする。
【００２７】
このため、本実施例においては、データベース部１２に反射板３６の材質ごとにＢＲＤＦが登録されている。本実施例においては、例えば、銀レフ、鏡レフ、白ケント紙、および黒デコラ（商標）板等、反射板の名称に応じてその光学特性がデータベース部１２に登録されている。また、反射板は、その形状および大きさもデータベース部１２に各種登録されている。これにより、本実施例においては、反射板の種類、形状および大きさを選択することができる。
【００２８】
また、本実施例においては、拡散透過板の透過特性は、例えば、透過率分布関数で表され、図４に示す拡散透過板のモデルにより規定されている。
ここで、図４は、拡散透過板の光学特性を説明する模式図である。
図４に示すように、拡散透過板３８の表面３８ａに入射光Ｉｉが入射角度αで入射した場合、入射光Ｉｉが拡散透過板３８を透過して透過光Ｉｔとなる。
透過光Ｉｔは、入射角度α、拡散透過板３８の透過特性、拡散透過板３８の表面の粗さ特性、および入射光Ｉｉの波長に依存するものである。透過光Ｉｔは、入射角度αによって、正透過光Ｉｓｔまたは拡散透過光Ｉｄｔとなる。また、正透過光Ｉｓｔおよび拡散反射光Ｉｄｔの分布は、拡散透過板３８の材質により異なる。
入射光Ｉｉの入射角度αを変えた場合における透過光Ｉｔを測定して、透過率分布関数が得られ、この透過率分布関数を拡散透過板３８の光学特性とする。
【００２９】
このため、本実施例においては、データベース部１２に拡散透過板３８の材質ごとに透過率分布関数が登録されている。本実施例においては、トレーシングペーパ、乳白アクリル板、および白ケント紙等、拡散透過板の名称に応じてそのその光学特性がデータベース部１２に登録されている。また、拡散透過板は、その形状および大きさもデータベース部１２に各種登録されている。
なお、データベース部１２には、拡散透過板の曲率（拡散透過板の反り具合）も登録されている。この場合、曲率に応じて透過率分布関数を登録しておくことが好ましい。しかし、曲率に応じて、計算により透過率分布関数を算出するようにしてもよい。これにより、本実施例においては、拡散透過板の種類、形状および大きさ、ならびにその曲率を選択することができる。
【００３０】
図５は、本実施例のデータベース部に記憶されている光源の形態、拡散透過板および反射板の種類を示す模式図である。
図５に示すように、本実施例のデータベース部１２においては、光源は、例えば、スポットライト、または蛍光灯から選択することができる。また、拡散透過板は、例えば、トレーシングペーパ、乳白アクリル板、または白ケント紙から選択することができる。さらに、反射板は、例えば、銀レフ、鏡レフ、白ケント紙、または黒デコラ（商標）板から選択することができる。これらの光源、拡散透過板、および反射板の名称は、商業写真を撮影する人にとっては、一般的に知られている名称である。上述の光学特性については、それぞれに付随してデータベース部１２に登録されている。
【００３１】
入力手段１４は、ＣＧとして表現する物体の形状情報、物体の表面情報、物体の位置情報、光源情報および視点情報、ならびに反射板、拡散透過板の種類およびそれらの配置位置がユーザにより入力されるものであり、例えば、マウスおよびキーボートにより構成される。なお、入力手段１４は、特に限定されるものではなく、タブレットであってもよい。
【００３２】
また、入力手段１４は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、ＧＵＩ（Graphical User Interface）により、図５に示すような階層構造でデータベース部に登録されているライティングに必要な光源の形態、拡散透過板、および反射板を選択できる。
本実施例においては、モニタ１８の画面には、図６（ａ）に示すように、ライティングのウインドウ４０（入力部）が表示される。このウインドウ４０には、ライティングの設定をするものであることを示すタイトルバー４２が設けられており、さらに設定を確定する「設定」ボタン４４が設けられており、さらに光源の形態を示す「スポットライト」ボタン４６ａ、および「蛍光灯」ボタン４６ｂが設けられている。また、「拡散透過板」ボタン４８ａ、および「反射板」ボタン４８ｂが設けられている。
【００３３】
本実施例においては、例えば、図６（ａ）に示す「拡散透過板」ボタン４８ａをクリックすると、図６（ｂ）に示すウインドウ５０が画面に表示される。このウインドウ５０は、拡散透過板の種類、形状および大きさを設定するものである。このウインドウ５０には、拡散透過板の設定をするものであることを示すタイトルバー５２が設けられており、さらに種類を設定するために、「トレーシングペーパ」ボタン５４ａと、「乳白アクリル板」ボタン５４ｂと、「白ケント紙」ボタン５４ｃとが設けられている。また、形状を設定するために、「四角」ボタン５６ａと、「円」ボタン５６ｂとが設けられている。さらに、大きさを設定する入力欄５８が設けられており、幅および高さの記入欄５８ａ、５８ｂが設けられている。また、曲率を入力する入力欄５９も設けられている。この入力欄５９に、例えば、正の数または負の数を入力することにより、反る向きが変わるものとし、さらに「０」を入力した場合には、平らとする。
【００３４】
また、本実施例においては、記入欄５８ａ、５８ｂおよび入力欄５９に数値を入力することにより、拡散透過板の種類、形状、大きさおよび反り（曲率）が設定される。
【００３５】
なお、本実施例においては、拡散透過板を例にして説明したが、光源、および反射板についても、拡散透過板と同様に設定画面が表示される。光源については、光源の形態および明るさが設定可能であり、反射板については、種類、形状および大きさが設定できる。
【００３６】
制御部１６は、データベース部１２、入力手段１４、モニタ１８を制御するものであり、さらに演算部２０を備える。
この制御部１６は、モニタ１８の画面の仮想空間内に形成された物体に関する入力手段１４により入力された物体の表面情報、および物体の仮想空間における位置情報、光源情報および視点情報、ならびに反射板、および拡散透過板の種類およびそれらの配置位置に基づいて、図７に示すように、モニタ１８の画面内に仮想の３次元直交座標系（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）による仮想空間（仮想３次元座標空間）６０を配置し、その画面に２次元画像として表示させるものである。
【００３７】
物体の形状情報とは、３次元形状の物体をモニタ１８に表示させるデータのことである。
物体の表面情報とは、表面の特性を示す情報のことであり、例えば、表面粗さ、表面の素材、表面の鏡面反射率、または表面の拡散反射率が挙げられる。
物体の位置情報とは、図７に示すような仮想空間６０における物体６２の位置情報のことであり、本実施例においては、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸における座標により表される。
【００３８】
光源の情報とは、上述の如く、光源の形態情報および仮想空間６０における光源の配置位置のことである。図７に示す光源Ｌの場合には、光源Ｌの配置位置は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸の座標により表される。
また、視点情報とは、仮想空間６０において、カメラにより物体６２を撮影するカメラ位置、撮影方向と倍率のことである。本実施例において、視点情報とは、例えば、図７に示すように、視点ｖで表される点および、その視点ｖにおける物体６２の撮影倍率のことである。この視点ｖもＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸の座標により表される。
さらに、反射板または拡散透過板の配置位置も同様に、仮想空間６０における配置位置のことであり、その配置位置は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸における座標により表される。
【００３９】
制御部１６に設けられた演算部２０には、記憶部２２が設けられている。この記憶部２２には、後述するように、画面に２次元画像として表示する３次元の物体の表面情報、物体の位置情報、光源情報および視点情報、ならびに反射板、拡散透過板の種類およびそれらの配置位置が記憶される。
【００４０】
この演算部２０は、物体の形状情報に基づいて、モデリング処理をして、モニタ１８の画面に表示可能な物体のモデルデータを得るものである。このモデリング処理によるモデル表現は、特に限定されるものではなく、例えば、多面体モデル、ワイヤーフレームモデル、サーフェスモデル、ソリッドモデル、およびメタボール（濃淡関数モデル）が挙げられる。
【００４１】
このモデリング処理をして得られた物体のモデルデータ、光源の形態における光学特性および位置、物体の表面情報、視点情報（カメラの撮影方向）、ならびに反射板または拡散透過板の配置位置、光学特性に基づいて、レンダリング処理を行う。
このレンダリング処理とは、モデルデータ（３次元画像のデータ）をモニタ１８の画面に２次元画像として表示させる処理のことであり、本実施例においては、例えば、レイトレーシング法を用いる。なお、本発明においては、レンダリング処理は、特に限定されるものではなく、公知のものが種々利用可能である。
【００４２】
このようにして、最終的に、カメラにより撮影される撮影方向から見た物体の２次元画像の画像データが得られる。
この画像データは、例えば、記憶部２２に保存されるともに、モニタ１８に出力されて２次元画像として表示される。
【００４３】
モニタ１８は、演算部２０により作成された２次元画像データを、画像として表示できる機能を有するものであれば、特に、限定されるものではない。モニタ１８としては、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、および有機ＥＬディスプレイ等が挙げられる。
【００４４】
なお、本実施例においては、光源とライティング部材とをユーザが選択して、それらの仮想空間における配置位置を入力手段により入力させるものとしたが、多用される光源とライティング部材およびそれらの仮想空間における配置位置の情報について、予めデータベース部１２（図１参照）に登録しておいてもよい。
また、ユーザにより設定された光源とライティング部材およびそれらの仮想空間での配置位置の情報をデータベース部１２に、例えば、スタジオ名をつけて登録してもよい。
ここで、図８は、本実施例のデータベース部に登録されたスタジオ名を選択するための入力部を示す模式図である。
図８に示すように、ウインドウ（入力部）７０には、スタジオを選択するものであることを示すタイトルバー７２が設けられており、さらにウインドウ７０には、設定を確定する「ＯＫ」ボタン７４および設定を取り消す「キャンセル」ボタン７６が設けられている。
さらに、ウインドウ７０には、所定の名前で登録されたスタジオ名が所定数表示されるリスト部７８が設けられている。このリスト部７８には、スクロールバー７８ａが設けられており、スタジオ名の登録数が多くリスト部７８に全て表示することができない場合には、スクロールバー７８ａによりデータベース部１２に登録されているスタジオ名の全てを見ることができる。
【００４５】
本実施例においては、例えば、図８のリスト部７８に示される「びん用」という項目を選択し、次いで、「ＯＫ」ボタン７４をクリックすることにより、データベース部１２（図１参照）に登録された「びん用」の設定データに基づいて、制御部１６（図１参照）により、登録されている光源および登録されているライティング部材（拡散板および／または反射板）が仮想空間内の所定の位置に配置される。このため、ユーザは、スタジオ名の一覧から所望のスタジオ名を選択することにより、光源およびライティング部材の選択および仮想空間における配置作業を省略することができる。特に、光源とライティング部材が複数あり、選択作業および配置作業が煩雑な場合には、作業の省力化に効果的である。
【００４６】
次に、本発明のコンピュータグラフィックス再現方法について説明する。なお、本発明のプログラムは、以下に詳述するコンピュータグラフィックス再現方法をコンピュータやコンピュータグラフィックシステム上で実施させるプログラムである。
図９に、本実施例のコンピュータグラフィックス再現方法のフローチャートを示す。一例として、コンピュータグラフィックス再現方法を図１に示したコンピュータグラフィックシステム（ＣＧシステム）１０上で動作させる場合について説明する。
【００４７】
まず、コンピュータグラフィックス再現方法に従って再現しようとする物体を設定する（Ｓ１）。物体の設定Ｓ１では、物体の形状情報、その物体の表面情報及びその物体の位置情報が、図１に示すＣＧシステム１０の入力手段１４から入力され、それら物体に関する情報（以下、物体情報という）が記憶部１２に記憶される。物体の形状情報は、前述したように、３次元形状の物体をモニタ１８に表示させるデータであり、例えば、物体の寸法又は形状等の情報である。また、物体の表面情報は、前述したように、物体の表面の特性を示す情報であり、例えば、表面粗さ、表面の素材、表面の鏡面反射率、又は、表面の拡散反射率を用いることができる。これら物体の形状情報及び表面情報は、例えば、その物品に関連付けられてデータベース部１２に予め登録しておくことができる。そして、物品が指定されたときに、それら形状情報及び表面情報をモニタ上に表示させて、その中からユーザに指示選択させる。選択された形状情報及び表面情報は記憶部２２に記憶される。物体の位置情報の設定では、仮想空間におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標が入力手段１４から入力されて、その物体の３次元仮想空間内における位置が記憶部２２に設定される。また、モニタ１８に仮想空間内の物品を表示させて、その物品を仮想空間内でマウス等の入力手段によって移動させることによって物体の位置情報を設定しても良い。
【００４８】
つぎに、仮想空間において物体の再現に利用する光源を設定する（Ｓ２）。光源の設定Ｓ２では、光源の形態情報と光源の位置情報が入力手段１４から入力され、それら光源に関する情報（以下、光源情報という）が記憶部２２に記憶される。光源の形態情報は、前述したように、光源の形態に関する情報及びその光源の形態の光学特性に関する情報を含んだ情報である。例えば、スポットライト及び蛍光灯などの光源の種類、光源の形状、光源の数、光源の光量などが光源の形態情報として入力手段１４から入力され、記憶部２２に記憶される。光源の形態の光学特性に関する情報は、例えば、光源の光学特性を双方向反射分布関数（ＢＲＤＦ）又は透過率分布関数で表わすために用いられる情報である。
【００４９】
続いて、仮想空間において物体の再現に利用するライティング部材を設定する（Ｓ３）。ライティング部材の設定Ｓ３では、ライティング部材の種類、及び、ライティング部材の配置位置の情報が入力手段１４から入力され、記憶部２２に記憶される。ＣＧシステム１０のデータベース部１２には、ライティング部材情報と、そのライティング部材の光学特性情報が関連付けられて登録されている。制御部１６は、入力手段１４から入力されたライティング部材の種類に基づいて、データベース部１２から、そのライティング部材の光学特性情報を抽出することができる。ライティング部材の配置位置は、仮想空間におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標が入力手段１４から入力される。これにより、仮想空間におけるライティング部材の位置が特定される。
【００５０】
次いで、物体の設定において設定された物体に基づいてモデリング処理を実行する（Ｓ４）。モデリング処理Ｓ４は、図１に示ＣＧシステム１０の演算部２０において実行される。このモデリング処理により得られたモデルデータは記憶部２２に記憶される。
【００５１】
つぎに、光源の設定Ｓ２において設定した光源情報と、ライティング部材の設定Ｓ３において設定したライティング部材の配置位置情報と、ライティング部材の光学特性情報と、モデリング処理Ｓ４により得られたモデルデータに基づいてレンダリング処理を実行する（Ｓ５）。このレンダリング処理Ｓ５は、モデリング処理と同様に演算部２０において実行される。レンダリング処理Ｓ５により得られた画像データは、ＣＧシステム１０の記憶部２２に記憶されるとともにモニタ１８に出力され、モニタ１８上に２次元画像が表示される。こうして、モニタ１８上に再現された物体の２次元画像は、透明感、立体感及び光沢感に優れ、商業写真と同等の質感を有する。
【００５２】
ここでは、物体の設定Ｓ１、光源の設定Ｓ２、ライティング部材の設定Ｓ３、モデリング処理Ｓ４、レンダリング処理Ｓ５及びモニタ表示Ｓ６の順序で処理する内容としたが、これに限定されず、モデリング処理の前に物体の設定がされ、レンダリング処理の前に光源の設定、ライティング部材の設定及びモデリング処理が実行されるのであれば、物体の設定と、光源の設定と、ライティング部材の設定はどの様な順番で実行してもよい。
また、仮想空間において、物品を撮影するカメラの位置、撮影方向、撮影倍率などを特定するための視点情報を設定し、この視点情報と、光源情報と、ライティング情報と、モデルデータとに基づいてレンダリング処理を実行してもよい。
【００５３】
ここで、本発明のコンピュータグラフィックス再現方法についてより具体的に説明する。上述の図６（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例に係る入力手段による入力手順を示す模式図であり、図１０は、本実施例のコンピュータグラフィックス再現方法における光源、ライティング部材、およびケーキの仮想３次元座標空間における配置状態を示す模式図である。
本実施例においては、図１０に示すように、ケーキＳ１の質感を高く表現するライティングを例にして説明する。
【００５４】
先ず、入力手段１４（図１参照）によりケーキＳ１の形状が指示入力される。そして、入力手段１４により、仮想空間１００におけるケーキＳ１の位置、およびケーキＳ１の表面の鏡面反射率、およびその表面の拡散反射率が指示入力される。
【００５５】
次に、第１の光源として、スポットライト１０２ａを選択する。このとき、スポットライト１０２ａは、例えば、明るさが８００ワットのものを選択する。そして、このスポットライト１０２ａの仮想空間１００における配置位置を指示入力する。
【００５６】
次に、第２の光源として、スポットライト１０２ｂを選択する。このとき、スポットライト１０２ｂは、例えば、明るさが３００ワットのものを選択する。そして、このスポットライト１０２ｂの仮想空間１００における配置位置を指示入力する。
【００５７】
次に、反射板として、黒デコラ（商標）板１０４を選択する。そして、黒デコラ（商標）板１０４の形状として、四角を選択し、その大きさも設定する。さらに、黒デコラ（商標）板１０４の仮想空間１００における配置位置をケーキＳ１の下に設定する。
【００５８】
次に、拡散透過板として、白ケント紙１０６を選択する。そして、白ケント紙１０６の形状として、四角を選択し、その大きさも設定する。さらに、白ケント紙１０６の仮想空間１００における配置位置をスポットライト１０２ａとケーキＳ１との間に設定する。
【００５９】
次に、拡散透過板として、トレーシングペーパ１０８を選択する。そして、トレーシングペーパ１０８の形状として、四角を選択し、その大きさも設定する。さらに、トレーシングペーパ１０８の仮想空間１００における配置位置を黒デコラ（商標）板１０４上で、かつスポットライト１０２ｂとケーキＳ１との間に設定する。
次に、カメラの撮影方向（図示せず）を設定する。
【００６０】
このように、図１０に示すように、ケーキＳ１、スポットライト１０２ａ、１０２ｂ（光源）、反射板、および拡散透過板を表示部の画面内に設けられた仮想空間内に配置する。この配置状態で、カメラの撮影方向（視点）におけるレンダリング処理を、例えば、レイトレーシング法により行う。このレンダリング処理によりモニタ１８（図１参照）の画面に表示可能な２次元画像の画像データを得ることができる。
次に、この画像データに基づいて、モニタ１８の画面にケーキＳ１を２次元画像として表示する。
【００６１】
本実施例においては、ケーキＳ１（物体）、および光源だけでなく、この光源からケーキＳ１に入射する光を拡散させる拡散透過板、および光源からケーキＳ１に入射する光を反射させる反射板の配置位置を仮想空間内で設定し、更に、撮影するカメラの撮影方向を設定している。これらの設定状態は、ケーキＳ１の質感が高くなるライティングであり、この設定状態に基づいて、レンダリング処理をしているので、ケーキＳ１の質感が、商業写真と同等に再現されたＣＧの画像を得ることができる。
【００６２】
また、本実施例においては、拡散透過板または反射板を選択すると、その光学特性も同時に決定される。このため、本実施例においては、反射板または拡散透過板を、写真スタジオで一般的に使われている名称で表すことにより、光学知識がない人であっても、反射板または拡散透過板を、通常の写真スタジオと同様に選択できる。このため、ＣＧシステム１０の操作を容易にすることができる。さらには、仮想３次元座標空間の所定の位置に反射板または拡散透過板を配置するだけで、光学特性を理解することなく、写真スタジオと同様のライティングを仮想空間内に容易に再現できる。これにより、商業写真で要求される照明の効果を得ることができるので、質感描写が優れたＣＧの画像を容易に得ることができる。
【００６３】
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例は、物体が金属質のものの質感を好適に表現するライティングを例にして説明する。
図１１は、本発明の他の実施例のコンピュータグラフィックス再現方法における光源、ライティング部材、および包丁の仮想３次元座標空間における配置状態を示す模式図である。なお、本発明のプログラムは、以下に詳述する本発明の他の実施例のコンピュータグラフィックス再現方法を実施させるプログラムでもある。
【００６４】
なお、本実施例においては、上述の実施例と比して、仮想空間１１０に配置される各要素が異なるだけで、各要素の選択方法については、上述の実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略する。また、本実施例においても、上述のＣＧシステム１０（図１参照）を利用することができる。
【００６５】
本実施例においては、図１１に示すように、仮想空間１１０において、包丁Ｓ２の下に白ケント紙１１２が配置されている。この白ケント紙１１２は、懸垂されており、包丁Ｓ２に影ができないように反っている。
また、包丁Ｓ２の上方に光源として、スポットライト１１６が配置されている。このスポットライト１０６は、例えば、明るさが１２００ワットのものを選択する。このスポットライト１１６と包丁Ｓ２との間にトレーシングペーパ１１４が設けられている。このトレーシングペーパ１１４は、包丁Ｓ２側に凸になるように反っている。また、包丁Ｓ２の刃の側には、銀レフ１１８が配置されている。
【００６６】
本実施例においては、この包丁Ｓ２（物体）、および光源だけでなく、この光源から包丁Ｓ２に入射する光を拡散させるトレーシングペーパ、および光源から包丁Ｓ２に入射する光を反射させる銀レフ、および白ケント紙の配置位置を仮想空間内で設定し、更に、撮影するカメラの撮影位置を設定している。この設定状態は、包丁Ｓ２の質感が好適に表現できるものであり、この設定状態に基づいて、レンダリング処理をしているので、包丁Ｓ２のキラッとした金属質の質感が商業写真と同等に再現されたＣＧの画像を得ることができる。
【００６７】
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明のコンピュータグラフィックスシステム、コンピュータグラフィックス再現方法、およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【００６８】
また、上述のいずれの実施例においても、商業写真を撮るスタジオで使用されているライティング部材を仮想空間に配置して、レンダリング処理をすることができるので、ライティングの効果を容易に判別することができる。
【００６９】
また、ライティング部材をスタジオで設定するように、仮想空間に配置するだけで、ライティングの効果を判別できるので、光学について特別な知識がない人であっても、質感描写が高いＣＧの画像を容易に得ることができる。
【００７０】
さらに、本発明においては、予め、例えば、金属質の質感、食品の質感、またはガラスの質感等、物体の特性に応じたライティングの設定がなされたスタジオを、例えば、データベース部１２に複数登録しておき、表現したいＣＧの物体の質感に応じて、ユーザにスタジオを選択させることもできる（図８参照）。これにより、更に光学の知識がない人であっても、質感描写が高いＣＧの画像を更に一層容易に得ることができる。
【００７１】
また、本発明は、写真スタジオのライティングの効果を確認するためのシミュレーションをするものに好適である。これにより、実際の写真スタジオで機材を設置する前にライティングの効果を確認することができる。
【００７２】
なお、本発明においては、モデリング処理、およびレンダリング処理をする際に、必要なデータが入力手段等により入力されていればよい。このため、各データの入力順序は、特に限定されるものではない。例えば、全てのデータを入力して後、モデリング処理およびレンダリング処理をしてもよく、さらには、モデリング処理をした後に、レンダリング処理に必要なデータの入力を待って、レンダリング処理をするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例に係るコンピュータグラフィックスシステムを示すブロック図である。
【図２】スポットライトの光学モデルを示す模式図である。
【図３】反射板の光学特性を説明する模式図である。
【図４】拡散透過板の光学特性を説明する模式図である。
【図５】本実施例のデータベース部に記憶されている光源の形態、拡散拡散透過板および反射板の種類を示す模式図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本実施例のコンピュータグラフィックスシステムの入力手段の一例を示す模式図である。
【図７】本実施例のコンピュータグラフィックスシステムにおける仮想３次元座標空間を示す模式図である。
【図８】本実施例のデータベース部に登録されたスタジオ名を選択するための入力部を示す模式図である。
【図９】本実施例のコンピュータグラフィックス再現方法のフローチャートである。
【図１０】本実施例のコンピュータグラフィックス再現方法における光源、ライティング部材、およびケーキの仮想３次元座標空間における配置状態を示す模式図である。
【図１１】本発明の他の実施例のコンピュータグラフィックス再現方法における光源、ライティング部材、および包丁の仮想３次元座標空間における配置状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  コンピュータグラフィックスシステム
１２  データベース部
１４  入力手段
１６  制御部
１８  モニタ
２０  演算部
２２  記憶部
３０、１０２ａ、１０２ｂ、１１６  スポットライト
３６  反射板
３８  拡散透過板
４０、５０、７０  ウインドウ
６０、１００、１１０  仮想３次元座標空間（仮想空間）
６２  物体
１０４  黒デコラ（商標）板
１０６、１１２  白ケント紙
１０８、１１４  トレーシングペーパ
１１８  銀レフ
Ｌ  光源
ｖ  視点
【図１】
2005122719.tif 000003
【図２】
2005122719.tif 000004
【図３】
2005122719.tif 000005
【図４】
2005122719.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005122719.tif 000008
【図７】
2005122719.tif 000009
【図８】
2005122719.tif 000010
【図９】
2005122719.tif 000011
【図１０】
2005122719.tif 000012
【図１１】
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