(57)【要約】【課題】モデリングすることなく、シミュレーション対象となる素材の質感がリアルに再現された３次元テクスチャを生成する。【解決手段】テクスチャを構成する各サンプル点に仮想光源からの光を照射し、各サンプル点における光の正反射方向を、ＢＲＤＦを用いて求める正反射方向算出部１１と、正反射方向と仮想光源からの光の入射方向とから各サンプル点の法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出部１２と、算出された法線ベクトルを基に、各サンプル点の凹凸データを算出する凹凸情報算出部１３とを備える。【選択図】図１
2007257079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャを生成するためのテクスチャ生成プログラムであって、
前記物体の双方向反射率分布関数を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された双方向反射率分布関数を基に、三次元テクスチャを生成する生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするテクスチャ生成プログラム。
【請求項２】
前記生成手段は、
複数のサンプル点を仮想３次元空間内に配置し、配置した各サンプル点に対して仮想光源から照射される光の正反射方向を、前記双方向反射率分布関数を用いて算出する正反射方向算出手段と、
前記正反射方向算出手段により算出された光の正反射方向と仮想光源からの光の入射方向とから各サンプル点の法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段と、
前記法線ベクトル算出手段により算出された法線ベクトルを基に、各サンプル点の凹凸情報を算出する凹凸情報算出手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のテクスチャ生成プログラム。
【請求項３】
前記正反射方向算出手段は、前記双方向反射率分布関数が最大の反射率を出力する仮想光源の方向に対する視線の方向を正反射方向として算出することを特徴とする請求項２記載のテクスチャ生成プログラム。
【請求項４】
前記法線ベクトル算出手段は、各サンプル点の法線ベクトルの向きが所定の確率密度関数に従うようにバラツキを与えて修正し、
前記凹凸情報算出手段は、前記確率密度関数により修正された法線ベクトル用いて、各サンプル点の凹凸情報を算出することを特徴とする請求項２又は３記載のテクスチャ生成プログラム。
【請求項５】
前記凹凸情報算出手段は、前記確率密度関数により修正されていない法線ベクトルを用いて算出した凹凸情報から構成される三次元テクスチャと、前記確率密度関数により修正された法線ベクトルを用いて算出した凹凸情報から構成される三次元テクスチャとを算出し、
前記凹凸情報算出手段により算出された複数の三次元テクスチャをユーザに提示し、提示した三次元テクスチャのうちいずれかの三次元テクスチャを選択するユーザからの指令を受付ける提示手段としてコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項４記載のテクスチャ生成プログラム。
【請求項６】
各サンプル点に対して高さ方向にオフセット値を設定するオフセット設定手段としてコンピュータを更に機能させることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のテクスチャ生成プログラム。
【請求項７】
物体表面の構造を表す三次元テクスチャを生成するためのテクスチャ生成装置であって、
前記物体の双方向反射率分布関数を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された双方向反射率分布関数を基に、三次元テクスチャを生成する生成手段とを備えることを特徴とするテクスチャ生成装置。
【請求項８】
コンピュータが物体表面の構造を表す三次元テクスチャを生成するテクスチャ生成方法であって、
前記物体の双方向反射率分布関数を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された双方向反射率分布関数を基に、三次元テクスチャを生成する生成ステップとを備えることを特徴とするテクスチャ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータグラフィックスの技術に関し、特に物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャを生成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界を中心に、実物の試作をしないで、コンピュータシミュレーションにより仮想的にデザインを行い、デザインした物を評価し、製造につなげたいというニーズが高まってきている。
【０００３】
自動車の分野では、エンジンに次いでカーシート等に使用されるファブリック等の素材に対する開発コストが嵩んでしまう。素材のデザインは、実際にインテリアに適用しなければその善し悪しの判断が困難であるため、デザインした素材をインテリアに適用したものをコンピュータシミュレーションにより再現する種々の試みがなされている。
【０００４】
リアルなインテリアをコンピュータにより再現する場合、インテリアに使用される素材表面の凹凸情報を肉眼では視認することができないような細かなスケールで表す三次元テクスチャをモデリングし、この三次元テクスチャを用いて仮想３次元モデルをレンダリングすることにより行われる。なお、本発明に関連する技術として、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１１５６４５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、上記従来の手法では、上述するようなスケールの三次元テクスチャをモデリングする必要があり、このモデリングには、膨大なデータを入力する必要があるため、非常に手間がかかるという課題があった。また、素材のデザインの善し悪しを判断するためには、モデリングした三次元テクスチャをマクロ的に観察する必要があり、そのためには、モデリングした３次元テクスチャ用いて仮想３次元モデルをレンダリングする必要がある。そして、素材のデザインを変更する場合は、３次元テクスチャを修正する必要があるため、所望するデザインが得られるまで、３次元テクスチャの修正と修正した３次元テクスチャのレンダリングとを繰り返し行わなければならならず、膨大な時間と労力がかかるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、シミュレーション対象となる物体の３次元テクスチャをユーザがモデリングすることなく、しかも当該物体の質感がリアルに再現されるような３次元テクスチャを生成するテクスチャ生成プログラム、テクスチャ生成装置、及びテクスチャ生成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるテクスチャ生成プログラムは、物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャを生成するためのテクスチャ生成プログラムであって、前記物体の双方向反射率分布関数を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された双方向反射率分布関数を基に、三次元テクスチャを生成する生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【０００８】
また、上記構成において、前記生成手段は、複数のサンプル点を仮想３次元空間内に配
置し、配置した各サンプル点に対して仮想光源から照射される光の正反射方向を、前記双方向反射率分布関数を用いて算出する正反射方向算出手段と、前記正反射方向算出手段により算出された光の正反射方向と仮想光源からの光の入射方向とから各サンプル点の法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段と、前記法線ベクトル算出手段により算出された法線ベクトルを基に、各サンプル点の凹凸情報を算出する凹凸情報算出手段とを備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記正反射方向算出手段は、前記双方向反射率分布関数が最大の反射率を出力する仮想光源の方向に対する視線の方向を正反射方向とすることが好ましい。
【００１０】
また、上記構成において、前記法線ベクトル算出手段は、各サンプル点の法線ベクトルの向きが所定の確率密度関数に従うようにバラツキを与えて修正し、前記凹凸情報算出手段は、前記確率密度関数により修正された法線ベクトル用いて、各サンプル点の凹凸情報を算出することが好ましい。
【００１１】
また、上記構成において、前記凹凸情報算出手段は、前記確率密度関数により修正されていない法線ベクトルを用いて算出した凹凸情報から構成される三次元テクスチャと、前記確率密度関数により修正された法線ベクトルを用いて算出した凹凸情報から構成される三次元テクスチャとを算出し、前記凹凸情報算出手段により算出された複数の三次元テクスチャをユーザに提示し、提示した三次元テクスチャのうちいずれかの三次元テクスチャを選択するユーザからの指令を受付ける提示手段としてコンピュータを更に機能させることが好ましい。
【００１２】
また、上記構成において、各サンプル点に対して高さ方向にオフセット値を設定するオフセット設定手段としてコンピュータを更に機能させることが好ましい。
【００１３】
本発明によるテクスチャ生成装置は、物体表面の構造を表す三次元テクスチャを生成するためのテクスチャ生成装置であって、前記物体の双方向反射率分布関数を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された双方向反射率分布関数を基に、三次元テクスチャを生成する生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によるテクスチャ生成方法は、コンピュータが物体表面の構造を表す三次元テクスチャを生成するテクスチャ生成方法であって、前記物体の双方向反射率分布関数を取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された双方向反射率分布関数を基に、三次元テクスチャを生成する生成ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、物体の双方向反射率分布関数を基に、物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャが生成される。そのため、ユーザは、３次元テクスチャのモデリングを行わなくとも、シミュレーション対象となる物体の双方向反射率分布関数を与えるだけで、この物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャを得ることができる。また、シミュレーション対象となる物体に応じた３次元テクスチャが生成されているため、この物体が所望するデザインとなるように３次元テクスチャを修正する作業が不要となり、煩雑な作業を行わずに速やかに３次元テクスチャを得ることが可能となる。そして、得られた３次元テクスチャを仮想３次元モデルにマッピングするレンダリングを行うことで、カーシート等のインテリアをリアルに再現することができ、現物の試作品を開発しなくともインテリアのデザインの評価を行うことができ、開発コストの低減を図ることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、物体に対する双方向反射率分布関数を用いて、仮想３次元空間内に配置された各サンプル点に対する正反射方向が算出され、算出された正反射方
向と、仮想光源からの光の入射方向とから各サンプル点を含む面の法線ベクトルが算出され、算出された法線ベクトルを基に、各サンプル点の凹凸情報が算出され、三次元テクスチャが生成されているため、物体表面の凹凸情報を高精度に表す三次元テクスチャを生成することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、双方向反射率分布関数が最大の反射率を出力する仮想光源の方向に対する視線の方向が正反射方向として算出されるため、物体に所定方向から光を照射した場合、反射光のうち、正反射方向に対する光の反射率が最も高くなるという物理法則が反映された三次元テクスチャを得ることができ、よりリアルなコンピュータシミュレーションを行うことができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、法線ベクトルが所定の確率密度関数に従うようにバラツキが与えられるため、法線ベクトルが特定の方向に偏って算出されることを防止することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、ユーザは複数の３次元テクスチャの中から好みの３次元テクスチャを選択することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、物体表面にある大まかな凹凸（例えば、シボ）を各サンプル点のオフセット値として与えることが可能となり、これにより当該物体の凹凸情報をより精度良く表す三次元テクスチャを生成することができる。
【００２１】
請求項７及び８記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の形態１によるテクスチャ生成装置のブロック構成図を示している。テクスチャ生成装置は、公知のコンピュータから構成され、処理部１０、記憶部２０、入力部３０、表示部４０、及びＢＲＤＦ（Bidirectional Reflectance Distribution Function:双方向反射率分布関数）取得装置５０を備えている。
【００２３】
処理部１０は、ＣＰＵから構成され、正反射方向算出部（取得手段及び正反射方向算出手段）１１、法線ベクトル算出部（法線ベクトル算出手段）１２、凹凸情報算出部（凹凸情報算出手段）１３、修正部１４、表示制御部１５、及びレンダリング処理部１６を備えている。記憶部２０は、ハードディスク、ＲＯＭ等の記憶装置から構成され、ＢＲＤＦ記憶部２１、テクスチャ記憶部２２、及び３次元モデル記憶部２３を備えている。なお、正反射方向算出部１１〜レンダリング処理部１６とＢＲＤＦ記憶部２１〜３次元モデル記憶部２３とはＣＰＵが本発明によるテクスチャ生成プログラムを実行することで実現される。
【００２４】
正反射方向算出部１１は、仮想３次元空間内の水平面内にサンプル点を正方格子状に配置し、仮想３次元空間内の所定の位置に配置された仮想光源から各サンプル点に照射される光の光線方向を、ＢＲＤＦ記憶部２１に記憶されたシミュレーション対象となる物体表面の光学的な特性を表すＢＲＤＦに入力し、ＢＲＤＦが最大の反射率を出力するときの視線方向を正反射方向として算出する。
【００２５】
ここで、ＢＲＤＦは光線方向と視線方向とを入力とし、反射率を出力する関数である。本実施の形態では、ＢＲＤＦは、入出力関係が数式で表されるものと入出力関係がＬＵＴ
（ルックアップテーブル）形式で表されるものとが含まれる。反射率は仮想光源から照射される光の光量に対する反射光の光量の比率により表されている。
【００２６】
法線ベクトル算出部１２は、各サンプル点に対し、光線方向と視線方向との角度を二等分する直線の方向を向きとするベクトルを、注目サンプル点を含む面の法線ベクトルとして算出する。
【００２７】
凹凸情報算出部１３は、隣接するサンプル点を直線で結ぶことで形成される三角形のポリゴンを、そのポリゴンを構成するいずれかのサンプル点の法線ベクトルに直交するように、サンプル点をＺ方向にずらしてポリゴンの向きを変更し、サンプル点のＺ成分の値を凹凸情報として算出する。これにより、３次元テクスチャが生成される。
【００２８】
修正部１４は、凹凸情報算出部１３により算出された３次元テクスチャ、又はテクスチャ記憶部２２に記憶された３次元テクスチャの形状を、ユーザからの操作指令に従って修正する。
【００２９】
表示制御部１５は、凹凸情報算出部１３により算出された３次元テクスチャと、修正部１４により修正された３次元テクスチャと、テクスチャ記憶部２２に記憶された３次元テクスチャと、レンダリング処理部１６によりレンダリング処理された画像とを表示部４０に表示させる。レンダリング処理部１６は、３次元モデル記憶部２３に記憶された仮想３次元モデルに、凹凸情報算出部１３により算出された３次元テクスチャをテクスチャマッピングし、仮想３次元モデルをレンダリングする。
【００３０】
ＢＲＤＦ記憶部２１は、ＢＲＤＦ取得装置５０により取得されたＢＲＤＦを記憶する。なお、ＢＲＤＦ記憶部２１は、ＢＲＤＦ取得装置５０が取得したＢＲＤＦ以外のＢＲＤＦを記憶してもよい。ここで、ＢＲＤＦ取得装置５０により取得されたＢＲＤＦ以外のＢＲＤＦとは、例えばユーザがＢＲＤＦを設定するためのアプリケーションソフトウェアを用いて、数値入力する等して作成されたＢＲＤＦや、数式によって表されるＢＲＤＦが含まれる。
【００３１】
また、ＢＲＤＦ取得装置５０が取得するＢＲＤＦは、ＬＵＴ形式のＢＲＤＦである。また、ＢＲＤＦ記憶部２１は複数種類のＢＲＤＦを記憶している。テクスチャ記憶部２２は、凹凸情報算出部１３により作成されたテクスチャを記憶する。３次元モデル記憶部２３は、予めモデリングされた仮想３次元モデルを記憶する。
【００３２】
入力部３０は、キーボード、マウス等の公知の入力装置から構成されている。表示部４０は、ＣＲＴ、液晶パネル、プラズマパネル等の公知の表示装置から構成されている。ＢＲＤＦ取得装置５０は、本出願人によって発明された公知の装置であり、現物の試料に対して光の照射方向と撮影方向とを変更しながら、試料を撮影していき、得られた試料の画像からＢＲＤＦを生成する装置である。詳しい内容は特開２００５−１１５６４５号に開示されている。
【００３３】
次に、図１に示すテクスチャ生成装置の動作について図２に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１において、入力部３０がＢＲＤＦ記憶部２１の中から１つのＢＲＤＦを指定するためのユーザによる操作指令を受付けると、正反射方向算出部１１は、ユーザにより指定されたＢＲＤＦをＢＲＤＦ記憶部２１から読み出してＢＲＤＦを取得する。
【００３４】
ステップＳ２において、正反射方向算出部１１は仮想３次元空間内に複数のサンプル点を格子状に配列し、仮想光源から各サンプル点に光を照射した時の光の正反射方向を、Ｂ
ＲＤＦを用いて算出する。図３は仮想３次元空間内に格子状に配列されたサンプル点を示した図面である。図３に示すように、仮想３次元空間には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が設定されている。ここで、Ｚ軸は鉛直方向を示し、ＸＹ平面は水平面を示している。正反射方向算出部１１は、仮想３次元空間内のＸＹ平面上にサンプル点Ｐを格子状に配列する。ここで、サンプル点Ｐはメゾスケール（ミクロンオーダー以上ミリオーダー以下のスケール）の間隔∂でＸＹ平面上に配列されている。間隔∂の値は、シミュレーション対象となる物体が自動車のファブリックやプラスチックの表面のシボである場合、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００３５】
以下、ＸＹ平面上に配列されたサンプル点Ｐのうち、処理対象となるサンプル点Ｐを注目サンプル点ＣＰと呼ぶ。正反射方向算出部１１は、注目サンプル点ＣＰに対する仮想光源ＶＬからの光線方向ＬＤを求め、求めた光線方向ＬＤをステップＳ１で取得したＢＲＤＦに入力し、視線方向ＶＤを変化させ、各視線方向ＶＤに対する反射率を求め、求めた反射率のうち最大の反射率が得られる視線方向を注目サンプル点ＣＰでの光の正反射方向として算出する。図３の例では、ＶＤの符号を付した矢印は反射率が高いほど長くなっているため、視線方向ＶＤＭＡＸが正反射方向ＲＤとして算出される。他のサンプル点Ｐも同様にして正反射方向ＲＤが算出される。なお、図３では、注目サンプル点ＣＰにおける法線ベクトルｎを他のサンプル点Ｐにおける法線ベクトルｎよりも誇張して表示している。
【００３６】
図４は光線方向ＬＤと視線方向ＶＤとを説明する図面である。図４に示すように注目サンプル点ＣＰを原点としてＸ´軸（Ｘ軸に平行），Ｙ´軸（Ｙ軸に平行），Ｚ´軸（Ｚ軸に平行）を設定したとき、光線方向ＬＤは光線方向ＬＤのＸＹ平面への射影ＬＤ´とＸ´軸とのなす角度α、及び射影ＬＤ´と光線方向ＬＤとのなす角度βによって表される。また、視線方向ＶＤは、視線方向ＶＤのＸＹ平面への射影ＶＤ´とＸ´軸とのなす角度γ、及び射影ＶＤ´と視線方向ＶＤとのなす角度δによって表される。
【００３７】
ここで、正反射方向算出部１１は、角度δを０〜９０度の範囲内で所定の分解能（例えば５度）で変更し、角度γを−９０〜９０度の範囲内で所定の分解能（例えば１０度）で変更し、視線方向ＶＤを変化させていく。
【００３８】
図２に示すステップＳ３において、法線ベクトル算出部１２は、図３に示す注目サンプル点ＣＰの正反射方向ＲＤと光線方向ＬＤとのなす角度θを二等分するベクトルを、注目サンプル点ＣＰを含む平面に対する法線ベクトルｎとして算出する。
【００３９】
図２に示すステップＳ４において、凹凸情報算出部１３は以下に示すようにして、サンプル点Ｐの凹凸情報を算出する。図５は、凹凸情報算出部１３が凹凸情報を算出する処理を説明する図面であり、（ａ）はＸＹ平面に配列されたサンプル点ＰをＺ方向から見たときの図面を示し、（ｂ）はサンプル点Ｐが設定された仮想３次元空間の斜視図を示している。
【００４０】
まず、凹凸情報算出部１３は、図５（ａ）に示すように、左下の格子Ｋ１を構成する２個のポリゴンのうち、左下に位置するポリゴンＰＬ１を注目ポリゴンとして特定する。次に、（ｂ）に示すように、ポリゴンＰＬ１を構成する３個のサンプル点Ｐのうち、ポリゴンＰＬ１の向きが左下のサンプル点Ｐ１の法線ベクトルｎ１と直交するように、サンプル点Ｐ２，Ｐ３をＺ方向に移動させ、移動後のサンプル点Ｐ２，Ｐ３のＺ成分の値をサンプル点Ｐ２，Ｐ３の凹凸情報として算出する。
【００４１】
次に、凹凸情報算出部１３は、（ａ）に示すように格子Ｋ１に隣接する格子Ｋ２を構成するポリゴンのうち左下に位置するポリゴンＰＬ２を注目ポリゴンとして特定し、ポリゴンＰＬ２の向きが、ポリゴンＰＬ２を構成する３個のサンプル点Ｐのうち、左下のサンプ
ル点Ｐ２の法線ベクトルｎ２と直交するように、サンプル点Ｐ４，Ｐ５をＺ方向に移動させ、移動後のサンプル点Ｐ４，Ｐ５のＺ成分の値をサンプル点Ｐ４，Ｐ５の凹凸情報として算出する。
【００４２】
次に、凹凸情報算出部１３は、（ａ）に示すように、格子Ｋ１の上側に隣接する格子Ｋ３内のポリゴンＰＬ３を注目ポリゴンとして特定し、ポリゴンＰＬ３の向きが、サンプル点Ｐ３の法線ベクトルｎ３と直交するようにサンプル点Ｐ６をＺ方向に移動させ、移動後のサンプル点Ｐ６のＺ成分の値をサンプル点Ｐ６の凹凸情報として算出する。
【００４３】
次に、凹凸情報算出部１３は、格子Ｋ２の右側に隣接する格子Ｋ４内のポリゴンＰＬ４を注目ポリゴンとして特定し、ポリゴンＰＬ２と同様にしてポリゴンＰＬ４の向きを変更する。このように凹凸情報算出部１３は、左下の格子Ｋ１のポリゴンＰＬ１から、右斜め上方に向けて蛇行するように順次注目ポリゴンを特定していき、特定した注目ポリゴンの向きを上述したように変更し、変更後の各サンプル点のＺ成分の値を各サンプル点の凹凸情報として算出し、３次元テクスチャを生成する。
【００４４】
なお、凹凸情報算出部１３は、左下以外の右下、左上、右上の格子のポリゴンから、左斜め上、右斜め下、左斜め下に向けて蛇行するように順次注目ポリゴンを特定していってもよい。
【００４５】
このように実施の形態１によるテクスチャ生成装置によれば、物体の双方向反射率分布関数を基に、物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャが生成される。そのため、ユーザは、３次元テクスチャのモデリングを行わなくとも、シミュレーション対象となる物体の双方向反射率分布関数を与えるだけで、この物体表面の凹凸情報を表す三次元テクスチャを得ることができる。また、シミュレーション対象となる物体に応じた３次元テクスチャが生成されているため、この物体が所望するデザインとなるように３次元テクスチャを修正する作業が不要となり、煩雑な作業を行わずに速やかに３次元テクスチャを得ることが可能となる。そして、得られた３次元テクスチャを仮想３次元モデルにマッピングするレンダリングを行うことで、カーシート等のインテリアをリアルに再現することができ、現物の試作品を開発しなくともインテリアのデザインの評価を行うことができ、開発コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、サンプル点Ｐがメゾスケールで配列されているため、生成された３次元テクスチャは３次元メゾ構造を表すこととなる。
【００４７】
（実施の形態２）
次に実施の形態２によるテクスチャ生成装置について説明する。図６は、実施の形態２によるテクスチャ生成装置のブロック図を示している。実施の形態２によるテクスチャ生成装置は、実施の形態１によるテクスチャ生成装置に対して、シボテクスチャ記憶部２４を更に備えることを特徴としている。なお、実施の形態２において実施の形態１と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
シボテクスチャ記憶部２４は、人間が肉眼で視認することができる程度のスケールで表された物体表面の凹凸（シボ）を表すテクスチャであるシボテクスチャを記憶している。なお、シボテクスチャ記憶部２４は、予め作成された複数パターンのシボテクスチャを記憶している。
【００４９】
正反射方向算出部１１ａは、入力部３０がユーザからシボテクスチャを選択するための操作指令を受付けたとき、ユーザによって選択されたシボテクスチャをシボテクスチャ記憶部２４から読み出し、読み出したシボテクスチャに従って、ＸＹ平面に配列されたサン
プル点ＰをＺ方向に移動させる。すなわち、正反射方向算出部１１は、サンプル点ＰのＺ成分にオフセット値を設定する。なお、本実施の形態において、正反射方向算出部１１ａは、オフセット設定手段の一例に相当する。
【００５０】
図７は、実施の形態２によるテクスチャ生成装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ２１の処理は図２に示すステップＳ１と同一であるため、説明を省略する。ステップＳ２２において、正反射方向算出部１１ａは、入力部３０が受付けたユーザの操作指令に従って、シボテクスチャ記憶部２４からシボテクスチャを読み出し、読み出したシボテクスチャに従って、実施の形態１と同様にして仮想３次元空間内に配置したサンプル点ＰをＺ方向に移動させる。
【００５１】
図８は、ユーザがシボテクスチャを選択する際に表示部４０に表示される操作画面を示す図面である。図８に示すようにこの操作画面には、左側に示すメインフレームＭＦと右側に示す６個のサブフレームＳＦとが表示されている。サブフレームＳＦには、シボテクスチャ記憶部２４が記憶している複数パターンのシボテクスチャが表示される。
【００５２】
ここで、入力部３０は、複数のサブフレームＳＦのうち、いずれかのサブフレームＳＦがユーザによりクリックされたとき、クリックされたサブフレームＳＦ内に表示されたシボテクスチャをユーザにより選択されたシボテクスチャとして受付ける。このとき、表示制御部１５は、ユーザにより選択されたシボテクスチャをメインフレームＭＦ内に表示させる。なお、図８の例では、メインフレームＭＦには、選択されたシボテクスチャではなく、生成された３次元テクスチャが表示されている。
【００５３】
メインフレームＭＦの左辺の左側と下辺の下側には、メインフレームＭＦに表示された３次元テクスチャをスクロールするためのスクロールバーＳＢが表示され、このスクロールバーＳＢがドラッグされると、表示制御部１５はスクロールバーＳＢのドラッグ量に応じて、メインフレームＭＦ内に表示されたシボテクスチャをスクロールさせる。
【００５４】
図９は、サンプル点Ｐがシボテクスチャに従って移動される様子を示す図面である。図９に示すようにＸＹ平面上に配列されたサンプル点Ｐは、ＸＹ平面上にマッピングされたシボテクスチャによって表されるシボの表面までＺ軸に沿って平行移動される。これにより、各サンプル点は物体表面の大まかな形状を表すこととなる。
【００５５】
ステップＳ２３において、正反射方向算出部１１は、ステップＳ２２によりシボテクスチャに従って、Ｚ方向に平行移動された各サンプル点Ｐに対し、仮想光源ＶＬから光を照射し、実施の形態１と同様にして、各サンプル点Ｐの正反射方向を算出する。
【００５６】
ステップＳ２４、Ｓ２５の処理は、図２に示すステップＳ３、Ｓ４と同一の処理であるため説明省略する。
【００５７】
ステップＳ２６において、表示制御部１５は、ステップＳ２５の処理を経て生成された３次元テクスチャを表示部４０に表示させる。この場合、表示制御部１５は、図８に示すメインフレームＭＦに生成された３次元テクスチャを表示させる。なお、図８の例では、１行３列目のサブフレームＳＦ内に表示されたシボテクスチャに従って、３次元テクスチャが生成されている。図８のメインフレームＭＦに示すように物体の表面形状がリアルに再現されていることが分かる。
【００５８】
ここで、メインフレームＭＦの上側に位置する「３Ｄ  ｖｉｅｗ」ボタンがクリックされると、レンダリング処理部１６は、生成した３次元テクスチャを用いて３次元モデル記憶部に記憶された仮想３次元モデルをレンダリングし、表示制御部１５はレンダリングさ
れた画像を表示部４０に表示させる。
【００５９】
図１０は、レンダリング処理部１６によりレンダリングされた画像を含む操作画面を示した図面である。入力部３０が図１０の左側に示す「Ｌｉｇｈｔ」ボタンをクリックする操作指令を受付けると、表示制御部１５は仮想光源ＶＬの位置、仮想光源ＶＬから照射される光の強度、及び視線方向ＶＤを変更するための操作画面（図略）を表示部４０に表示し、ユーザはこの操作画面を操作して、３次元テクスチャに光の強度及び光線方向、並びに視線方向を調節し、３次元テクスチャを観察することができる。
【００６０】
入力部３０が図１０に示す「Ｅｄｉｔ」ボタンをクリックする操作指令を受付けると、表示制御部１５は、３次元テクスチャを修正するための操作画面（図略）を表示部４０に表示させる。入力部３０が３次元テクスチャを修正する操作指令を受付けた場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、修正部１４はユーザからの操作指令に応じて、３次元テクスチャの形状を修正する（Ｓ２８）。
【００６１】
図１１は、３次元テクスチャを修正するための操作画面に表示される３次元テクスチャの断面図を示し、（ａ）は修正前の断面図を示し、（ｂ）は修正後の断面図を示している。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、３次元テクスチャは、大まかな凹凸を表す低周波成分Ｓと、細かな凹凸を表す高周波成分Ｓ´とによって表されている。ここで、低周波成分Ｓは、主にシボテクスチャに起因するものである。
【００６２】
入力部３０が図１１（ａ）に示す低周波成分Ｓ上の点Ｐ１及び点Ｐ２を図１１（ｂ）に示す点Ｐ１´及び点Ｐ２´までドラッグする操作指令を受付けると、修正部１４は、ドラッグ量に応じて、図１１（ａ）に示す低周波成分の高さを図１１（ｂ）に示すように変化させ、シボの高さを低くする。このとき、修正部１４は、低周波成分Ｓの変化に追従するように、高周波成分Ｓ´を変化させる。これにより、ユーザは３次元テクスチャの微調整を行うことができ、シボの高さを所望するサイズに変更することができる。
【００６３】
図７に示すステップＳ２７において、入力部３０がユーザからの操作指令を受付けない場合（Ｓ２７でＮＯ）、処理が終了される。
【００６４】
図１２〜図１５は、本テクスチャ生成装置により生成された３次元テクスチャを、自動車のダッシュボードにバンプマッピングして、自動車のインテリアの仮想３次元モデルをレンダリングしたときのレンダリング結果を示す図面である。図１２〜図１５に示すように、本テクスチャ生成装置により生成された３次元モデルを用いてレンダリングすることで、ダッシュボード表面の質感がリアルに再現されていることが分かる。
【００６５】
以上説明したように、実施の形態２によるテクスチャ生成装置によれば、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができることに加え、シボテクスチャを用いて各サンプル点Ｐに対してＺ成分にオフセットが設定されるため、シボの形状をよりリアルに再現する３次元テクスチャを得ることができる。
【００６６】
なお、本発明は以下の態様を採用してもよい。
【００６７】
（１）図２、図７に示すフローチャートのステップＳ３、Ｓ２４において、算出された各サンプル点Ｐの法線ベクトルｎが正規分布に従うように法線ベクトルｎを修正する、又は１／ｆゆらぎに従うように修正し、修正した法線ベクトルｎを用いてステップＳ４、Ｓ２５以降の処理を行い、３次元テクスチャを生成してもよい。更に、法線ベクトルｎを修正することなしに算出した３次元テクスチャと、正規分布に従うように修正された法線ベクトルｎを用いて算出された３次元テクスチャと、１／ｆゆらぎに従うように修正された
法線ベクトルｎを用いて算出された３次元テクスチャとを並行して算出し、図８に示すサブフレームＳＦに一覧表示し、レンダリングする際、これらの３次元テクスチャをユーザに選択させるようにしてもよい。
【００６８】
（２）実施の形態２では、各サンプル点Ｐに与えるオフセット値としてシボを例示したがこれに限定されず、シボ以外の立体形状をオフセット値として与えても良い。また、設定したオフセット値をユーザが入力部３０を操作して任意に調整できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１によるテクスチャ生成装置のブロック構成図を示している。
【図２】図１に示すテクスチャ生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】仮想３次元空間内に格子状に配列されたサンプル点を示した図面である。
【図４】光線方向ＬＤと視線方向ＶＤとを説明する図面である。
【図５】凹凸情報が算出される処理を説明する図面であり、（ａ）はＸＹ平面に配列されたサンプル点をＺ方向から見たときの図面を示し、（ｂ）はサンプル点が設定された仮想３次元空間の斜視図を示している。
【図６】本発明の実施の形態２によるテクスチャ生成装置のブロック構成図を示している。
【図７】図６に示すテクスチャ生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】シボテクスチャを選択する操作画面を示す図面である。
【図９】サンプル点Ｐがシボテクスチャに従って移動される様子を示す図面である。
【図１０】３次元テクスチャが表示された操作画面を示す図面である。
【図１１】３次元テクスチャの断面図を示している。
【図１２】レンダリング処理の結果を示す図面である。
【図１３】レンダリング処理の結果を示す図面である。
【図１４】レンダリング処理の結果を示す図面である。
【図１５】レンダリング処理の結果を示す図面である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  処理部
１１  正反射方向算出部
１２  法線ベクトル算出部
１３  凹凸情報算出部
１４  修正部
１５  表示制御部
１６  レンダリング処理部
２０  記憶部
２１  ＢＲＤＦ記憶部
２２  テクスチャ記憶部
２３  ３次元モデル記憶部
２４  シボテクスチャ記憶部
３０  入力部
４０  表示部
５０  ＢＲＤＦ取得装置
【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９】
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【図１１】
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【図８】
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【図１０】
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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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