(57)【要約】【課題】試料に対し、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを効率良く生成する。【解決手段】試料に対する所定の変角範囲内において、光学特性の取得対象となる角度を設定し(S402)、該角度における試料の光学特性を取得する(S404)。このとき、既に取得された光学特性から算出される導関数に応じて、次に取得すべき光学特性の変角ピッチを設定する(S406)。詳細には、光学特性の変化率の大きいピーク付近では変角ピッチを小さく設定し、変化率の小さい範囲では変角ピッチを大きく設定することで、ピーク付近の光学特性を高精度に取得しながら、全体としてのデータ量を削減できる。【選択図】  図4
2013174464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料について、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを生成する変角特性データ生成装置であって、
前記試料に対する光学特性の取得対象となる前記組み合わせを設定する角度設定手段と、
前記角度設定手段で設定された前記組み合わせに対応する前記試料の光学特性を取得する特性取得手段と、
前記特性取得手段で取得された光学特性から、前記変角特性データを生成する変角特性生成手段と、を有し、
前記角度設定手段は、前記特性取得手段で既に取得された光学特性の変化の割合に応じて、次に取得すべき光学特性に対応する前記組み合わせを設定することを特徴とする変角特性データ生成装置。
【請求項２】
前記角度設定手段は、前記特性取得手段で直前に取得された光学特性を含む複数の光学特性から算出される導関数に応じて、前記次に取得すべき光学特性の角度を設定することを特徴とする請求項１に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項３】
前記角度設定手段は、前記複数の光学特性から算出される導関数に応じて、前記直前に取得された光学特性と前記次に取得すべき光学特性との角度差を示す変角ピッチを設定することを特徴とする請求項２に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項４】
前記角度設定手段は、前記複数の光学特性から1次導関数を算出し、前記1次導関数の絶対値が所定の閾値よりも大きい場合には前記変角ピッチを第1のピッチに設定し、前記1次導関数の絶対値が前記閾値以下である場合には前記変角ピッチを前記第1のピッチよりも大きい第2のピッチに設定することを特徴とする請求項３に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項５】
前記角度設定手段はさらに、前記1次導関数の絶対値が前記閾値以下である場合には、前記複数の光学特性から2次導関数を算出し、前記2次導関数が負の値である場合には前記変角ピッチを前記第1のピッチに設定し、前記2次導関数が正の値である場合には前記変角ピッチを前記第2のピッチに設定することを特徴とする請求項４に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項６】
前記特性取得手段は、前記角度設定手段で設定された前記組み合わせに対応する光学特性を前記試料から測定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項７】
さらに、前記試料についての複数の前記組み合わせに対応する光学特性を予め保持する保持手段を有し、
前記特性取得手段は、前記保持手段から、前記角度設定手段で設定された前記組み合わせに対応する光学特性を抽出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項８】
前記変角特性生成手段は、前記特性取得手段で取得された光学特性を所定の基準試料の光学特性で除算することで前記変角特性データを生成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項９】
前記基準試料は、完全拡散反射板であることを特徴とする請求項８に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項１０】
前記光学特性は、反射光強度であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項１１】
前記光学特性は、透過光強度であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の変角特性データ生成装置。
【請求項１２】
角度設定手段、特性取得手段、変角特性生成手段、を有する変角特性データ生成装置において、試料について、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを生成する変角特性データ生成方法であって、
前記角度設定手段が、前記試料に対する光学特性の取得対象となる前記組み合わせを設定する角度設定ステップと、
前記特性取得手段が、前記角度設定ステップで設定された前記組み合わせに対応する前記試料の光学特性を取得する特性取得ステップと、
前記変角特性生成手段が、前記特性取得ステップで取得された光学特性から、前記変角特性データを生成する変角特性生成ステップと、を有し、
前記角度設定ステップにおいては、前記特性取得ステップで既に取得された光学特性の変化の割合に応じて、次に取得すべき光学特性に対応する前記組み合わせを設定することを特徴とする変角特性データ生成方法。
【請求項１３】
コンピュータ装置で実行されることにより、該コンピュータ装置を請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の変角特性データ生成装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の変角特性データを生成する変角特性データ生成装置および変角特性データ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、試料の反射率および透過率等の光学特性は、光線の入射角度および出射角度によって変化する。このように、角度に応じた反射率・透過率を表わす光学特性は変角特性と称される。変角特性としては、双方向反射率分布関数(Bidirectional Reflectance Distribution Function:以下、BRDF)が知られている。同様に、双方向透過率分布関数(Bidirectional Transmittance Distribution Function:以下、BTFD)が知られている。変角特性としては他にも、試料表面の反射特性を示す双方向テクスチャ関数(Bidirectional Texture Function:BTF)が挙げられる。また、双方向散乱面反射率分布関数(Bidirectional Scattering Surface reflectance Distribution Function:BSSRDF)も挙げられる。
【０００３】
変角特性は物体の質感に影響を与えるため、近年はCGの分野において素材の特性を決めるパラメータとして利用される。例えば、物理的に正確なCG再現画像を作成するために、CGアプリケーションによるレンダリングの際にBRDFの測定データが利用されている。
【０００４】
変角特性の1つであるBRDFを測定するための方法として、3次元変角計測機器による方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この機器によれば、試料への入射光に対する反射光強度の比を半天球全方位で計測し、BRDFデータを作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010−114506号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記3次元変角計測機器では、光源及び受光素子の両方を半球面上にわたって走査し、様々な投光・受光角度について試料の反射光を測定することで、BRDFデータを生成する。したがって、様々な投光・受光角度を走査する必要があるため、測定点数が多くなり、莫大な測定工数を要するとともに、生成するBRDFデータの総量も大きくなってしまう。また、CGで再現したい全素材について、様々な角度についてのBRDFデータを保持すると、保持すべきデータ量が膨大となってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上述した課題を鑑み、試料に対し、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを効率良く生成する変角特性データ生成装置および変角特性データ生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための一手段として、本発明の変角特性データ生成装置は以下の構成を備える。
【０００９】
すなわち、試料について、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを生成する変角特性データ生成装置であって、前記試料に対する光学特性の取得対象となる前記組み合わせを設定する角度設定手段と、前記角度設定手段で設定された前記組み合わせに対応する前記試料の光学特性を取得する特性取得手段と、前記特性取得手段で取得された光学特性から、前記変角特性データを生成する変角特性生成手段と、を有し、前記角度設定手段は、前記特性取得手段で既に取得された光学特性の変化の割合に応じて、次に取得すべき光学特性に対応する前記組み合わせを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、試料に対し、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを効率良く生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第1実施形態における変角特性生成装置の構成を示すブロック図、
【図２】投光角度および受光角度の関係を示す図、
【図３】第1実施形態の変角特性データ生成処理を実行する構成例を示すブロック図、
【図４】第1実施形態における変角特性データ生成処理を示すフローチャート、
【図５】第1実施形態における変角ピッチΔθの設定処理を示すブローチャート、
【図６】受光角度の変化に伴う反射光強度の変化を示すグラフ、
【図７】第1実施形態で生成される反射光強度データの一例を示す図、
【図８】第1実施形態で生成される変角特性データの一例を示す図、
【図９】第2実施形態の変角特性データ生成処理を実行する構成例を示すブロック図、
【図１０】第2実施形態で保持される反射光強度データの一例を示す図、
【図１１】第2実施形態における変角特性データ生成処理を示すフローチャート、である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に関る本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１３】
本発明は、試料について、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性を示す変角特性データを生成する変角特性データ生成装置および変角特性データ生成方法を提供するものである。すなわち、試料に対する光学特性の取得対象となる前記組み合わせを設定し、該設定された組み合わせに対応する試料の光学特性を取得して、変角特性データを生成する。この際に、既に取得された光学特性の変化の割合に応じて、次に取得すべき光学特性に対応する、投光角度および受光角度の組み合わせを設定することが本発明の特徴である。
【００１４】
＜第1実施形態＞
●装置構成
図1に、本実施形態における変角特性データ生成装置のブロック構成を示す。101はCPUであり、ROM102が記憶しているオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、デバイスドライバ等に従い、同図に示す他の構成を制御する。103はRAMであり、各種制御プログラムや操作部104から入力されるデータの作業領域及び一時待避領域として利用される。104は操作部であり、入力デバイス107や出力デバイス108等へのデータ入力を行う。105は、本実施形態の特徴である変角特性データの生成を行うデータ処理部である。106はモニタであり、データ処理部105の処理結果や操作部104で入力されたデータ等を表示する。108は出力デバイスであり、画像を出力するプリンタ等が含まれる。
【００１５】
本実施形態では、試料の反射透過特性として、投光角度を45°とし、受光角度θを0°〜180°の範囲(変角範囲)で測定した反射光強度を用い、変角特性データとしてBRDFデータを生成する例を示す。反射光強度を測定する際の、投光角度および受光角度の関係を図2に示す。試料に投光する光源としては、白色ハロゲンランプのほか、レーザ等を用いることができる。また受光器としては、光電子増倍管や輝度計、分光輝度計、デジタルカメラ等を用いることができる。なお、本実施形態で生成される変角特性データはBRDFに限らず、BTF,BTDF,BSSRDF等を生成しても良い。
【００１６】
本実施形態では、試料の反射特性に応じて受光角度の変更ピッチ(変角ピッチ)を設定し、反射光強度を測定する。ここで反射特性とは、受光角度の変更に伴う反射光強度の変化率であり、具体的には、受光角度θを変数とする反射光強度I(θ)の1次導関数および2次導関数を指す。本実施形態において反射光強度を測定する際には、受光角度の変化に伴う反射光強度の1次導関数および2次導関数に応じて、変角ピッチΔθを設定する。そして、該設定された変角ピッチΔθに基づいて、次の受光角度θを設定する。
【００１７】
本実施形態では、反射光強度がピークとなる受光角度近傍では変角ピッチΔθを小さくすることで、受光角度θの変化に伴う反射光強度の変化を高精度に取得することができる。また、反射光強度があまり変化しない受光角度の範囲では変角ピッチΔθを大きくすることで、測定点数を省略でき、測定工数及び測定データ数を削減することができる。
【００１８】
●変角特性データ生成処理
以下、本実施形態の特徴である変角特性データ(BRDF)の生成処理について説明する。
【００１９】
図3に、BRDF生成処理を実現するデータ処理部105のブロック構成を示す。図中、301は反射光強度特徴算出部であり、反射光強度の特徴を算出する。302は変角設定部であり、反射光強度特徴算出部301が算出した反射光強度の特徴に基づき、投光角度および受光角度を設定する。例えば投光角度を45度に固定とし、受光角度の変更単位である変角ピッチΔθおよび次の測定の受光角度θを設定する。ここで変角ピッチΔθとは、連続して処理される受光角度θ1とθ2の間隔(角度差)を示す。303は反射光強度測定部であり、変角設定部302で設定された受光角度θで試料の反射光強度I(θ)を測定し、反射光強度データ格納部304に格納する。具体的には図2に示したように、反射光強度測定部303は光源及び受光器を有し、光源から試料に照射した光の反射光の強度を受光器にて計測する。この反射光強度測定部303と反射光強度データ格納部304で、本発明における反射特性取得部を構成する。
【００２０】
305は本実施形態における変角特性生成を行うBRDF生成部である。BRDF生成部305は、反射光強度データ格納部304に格納された反射光強度I(θ)に基づいて試料のBRDFデータを生成し、BRDFデータ格納部306に格納する。レンダリング用BRDF生成部307は、BRDFデータ格納部306に格納されたBRDFデータからCGアプリケーション等で使用するためのレンダリング用BRDFデータを生成する。308はレンダリング部であり、例えばCGアプリケーションによって構成され、レンダリング用BRDFデータを用いたレンダリングを行う。
【００２１】
図3に示した構成におけるBRDFデータ生成処理について、図4のフローチャートを用いて説明する。なお、図4に示す処理は上述したように、CPU101によって統括的に制御される。本実施形態におけるBRDFデータ生成処理は、反射光強度の測定処理(S401〜S406)と、BRDF生成処理(S407〜S410)に大別される。
【００２２】
●反射光強度の測定処理
反射光強度の測定処理について説明する。まずS401で変角設定部302が、変角ピッチΔθを5°に設定し、受光角度θを0°に設定する。ここで設定された値が、それぞれの初期値となる。そしてS402で変角設定部302が、S401にて設定した変角ピッチΔθに基づき、次の測定の受光角度θを式(1)より設定する。
【００２３】
θ＝θ＋Δθ      …(1)
次にS403で、θが180°より小さいか否かを判定することで、0°＜θ＜180°の変角範囲内における反射光強度の測定が終了した否かを判定する。S403にて受光角度θが180°よりも小さい場合には反射光強度の測定を続行するためS404に移行する。
【００２４】
S404では反射光強度測定部303が、S402で設定した受光角度θにて試料の反射光強度I(θ)を測定する。そしてS405で、該測定された反射光強度I(θ)を反射光強度データ格納部304に格納する。
【００２５】
次にS406で、変角ピッチΔθを設定する。具体的には、まず反射光強度特徴算出部301が、反射光強度データ格納部304に格納された反射光強度I(θ)を取得して反射特性の特徴を算出する。そして変角設定部302が、該算出された反射特性の特徴に基づいて、変角ピッチΔθを設定する。その後はS402に戻って、変角設定部302が次の測定の受光角度θを式(1)に基づいて設定する。なお、S406における変角ピッチΔθの設定処理の詳細については後述する。
【００２６】
以降、S403にて受光角度θが180°以上となるまで、S404〜S406の処理を繰り返す。S403にて受光角度θが180°以上である場合には、0°＜θ＜180°の変角範囲内における反射光強度の測定を終了したとして、S407に移行する。
【００２７】
●変角ピッチΔθの設定処理
以下、上記S406における変角ピッチΔθの設定処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。まずS501において、反射光強度I(θ)の測定(S404)を3回以上行ったか否かを判定する。この判定は以下の理由による。すなわち、変角設定部302では、変角ピッチΔθを設定する際に、反射光強度I(θ)の変化率の1つとして、その2次導関数を用いる。反射光強度I(θ)の2次導関数を求めるためには、少なくとも3つの反射光強度I(θ)が必要であるから、直前に取得された反射光強度I(θ)を含む、連続する3つ以上の反射光強度I(θ)が、既に取得されている必要がある。すなわちS501の判定処理により、3つの反射光強度I(θ)を用いて2次導関数を求めることができるか否かの判定が行われる。
【００２８】
S501で、反射光強度I(θ)の測定を3回以上行っている場合には、その変化率を算出するためにS502以降の処理に移行する。一方、反射光強度I(θ)の測定が2回以下である場合には、反射光強度I(θ)の変化率を算出せずにS504に移行し、変角ピッチΔθを、小ピッチ(第1のピッチ)である0.1°に設定する。
【００２９】
S502では反射光強度特徴算出部301が、反射光強度I(θ)の1次導関数の絶対値、すなわち|ΔI(θ)/Δθ|を算出する。詳細には、まず、S502の処理時点で設定されている受光角度θでの反射光強度I(θ)と、それ以前に設定した受光角度θ-Δθで測定した反射光強度I(θ-Δθ)の2つを、反射光強度データ格納部304より取得する。そして、反射光強度I(θ)の1次導関数の絶対値を、下式(2)により算出する。
【００３０】
|ΔI(θ)/Δθ|＝|(I(θ)-I(θ-Δθ))/Δθ|      …(2)
次にS503では、S502で算出した|ΔI(θ)/Δθ|が所定の閾値αよりも大きいか否かを判定する。一般に、|ΔI(θ)/Δθ|の値が大きいほど、受光角度の変化に伴う反射光強度の変化が大きいことを意味する。本実施形態では閾値αを0に設定することで、S503では実質的に、受光角度の変化に伴う反射光強度の変化があるか否かの判定を行うとする。なお、αの設定値が0に限定されないことはもちろんである。ここで図6に、受光角度に応じた反射光強度の遷移を表す。同図において、受光角度の範囲cが、反射光強度がピークとなる受光角度近傍である。S503以降の処理については、図6を用いて説明する。
【００３１】
S503にて|ΔI(θ)/Δθ|が0よりも大きい、すなわちΔI(θ)/Δθが0ではなく、何らかの値を有する場合にはS504に移行する。図6における受光角度の範囲bおよび範囲dでは、測定された反射光強度が受光角度の変化に伴って変化しているため、この範囲での受光角度の場合にはS504に移行することになる。S504では、変角ピッチΔθを、小ピッチである0.1°に設定する。小ピッチに設定することにより、図6に示す受光角度範囲b,dにおいて、受光角度の変化に応じた反射光強度I(θ)を高精度に取得することができる。
【００３２】
一方、S503にて|ΔI(θ)/Δθ|が0以下(閾値以下)である、すなわちΔI(θ)/Δθ＝0であり、受光角度の変化に伴う反射光強度の変化がない場合には、S505に移行する。図6における受光角度の範囲a,c,eでは、受光角度の変化に伴う反射光強度の変化がほとんど無いため、|ΔI(θ)/Δθ|がほぼ0となる。そのため、この範囲の受光角度の場合には、S505に移行することになる。
【００３３】
S505では、反射光強度I(θ)の2次導関数として、1次導関数の変化率Δ|ΔI(θ)/Δθ|を、下式(3)より算出する。
【００３４】
Δ|ΔI(θ)/Δθ|＝|ΔI(θ)/Δθ|-|ΔIP(θ)/ΔθP|      …(3)
ここで、|ΔIP(θ)/ΔθP|は、反射光強度特徴算出部301が前回のS406の処理で算出した1次導関数である。この前回の値については、例えば反射光強度特徴算出部301内に保持しておけば良い。
【００３５】
そしてS506では、S505で算出した2次導関数に基づき、図6における受光角度の範囲a,c,eのうち、反射光強度がピークとなる範囲cと、反射光強度の変化がない範囲a,eを判別する。すなわちS506では、反射光強度I(θ)の2次導関数が0未満、すなわち負の値であるか否かを判定し、負であれば極大点(ピーク位置)であるためS504に移行して、変角ピッチΔθを小ピッチ(0.1°)に設定する。これにより、反射光強度I(θ)がピークとなる範囲cでは、変角ピッチΔθが小ピッチに設定され、受光角度及び反射光強度を高精度に取得することができる。
【００３６】
一方、S506にて反射光強度I(θ)の2次導関数が0以上、すなわち正の値であればS507に移行して、変角ピッチΔθを大ピッチ(第2のピッチ)である5°に設定する。これにより、反射光強度I(θ)の変化がない範囲a,eでは、変角ピッチΔθが大ピッチに設定され、測定点数が削減される。
【００３７】
以上、図5に示すように本実施形態では、直前に取得された反射光強度I(θ)を含む連続する複数の反射光強度I(θ)の導関数に応じて、変角ピッチΔθを設定することで、以下のような効果が得られる。すなわち、反射光強度I(θ)のピークとなる受光角度付近(図6の範囲b,c,d)では、変角ピッチΔθを小さく(0.1°)設定することで、高分解能による測定を行うことができる。また、反射光強度I(θ)の変化がない受光角度の範囲(図6の範囲a,e)では、変角ピッチΔθを大きく(5°)設定することで、測定点数を省略することができる。
【００３８】
図4に戻り、0°＜θ＜180°の変角範囲内での反射光強度の測定が終了するまで、S402〜S406の処理を繰り返す。その結果、反射光強度データ格納部304に、受光角度θと反射光強度I(θ)の対応表が格納される。ここで図7に、受光角度θと反射光強度I(θ)の対応表の例を示す。
【００３９】
●変角特性生成処理
以上のように、S401〜S406で0°＜θ＜180°の変角範囲内における反射光強度の測定がなされると、次にS407〜S410で、該測定された反射光強度を用いてBRDFデータの生成処理を行う。まずS407でBRDF生成部305が、0°＜θ＜180°の変角範囲での反射光強度データ(図7)より、試料のBRDFデータ(BRDF(θ))を算出する。BRDF(θ)の算出方法としては、例えば下式(4)に従う。式(4)においてIw(θ)は、試料の反射光強度I(θ)と同様の測定方法で測定された、基準試料としての完全拡散反射板の反射光強度である。すなわちBRDF(θ)は、反射光強度I(θ)を完全拡散反射板の反射光強度Iw(θ)で除算することによって算出される。
【００４０】
BRDF(θ)＝I(θ)/Iw(θ)      …(4)
S408では、以上のように算出されたBRDF(θ)を、BRDFデータ格納部306に格納する。ここで図8に、BRDFデータ格納部306に保持されたBRDF(θ)の一例を示す。以上のように生成されたBRDF(θ)は、0°＜θ＜180°の変角範囲において、θに応じて0.1°または5°刻みで値を保持したデータとなる。つまり、BRDF(θ)における受光角度θの刻み幅が、0°＜θ＜180°の変角範囲内で一定ではない。ここで、BRDFデータがCGアプリケーションで利用される場合を考えると、受光角度θの刻み幅は一定であることが望ましい。
【００４１】
そこで本実施形態ではS409においてレンダリング用BRDF生成部307が、上記S407で生成されたBRDF(θ)より、受光角度θの刻み幅が一定であるレンダリング用BRDFデータを生成する。以下、0°＜θ＜180°の変角範囲において、0.1°または5°刻みのBRDFデータをBRDF1(θ)とする。また、同様の変角範囲において、0.1°刻みのBRDFデータをBRDF2(θ)とする。S409では、このBRDF1(θ)から、レンダリング用BRDFデータとしてBRDF2(θ)を生成する。以下、このBRDF2(θ)を生成する処理について詳細に説明する。
【００４２】
まず、BRDF2(θ)の受光角度θに対応するBRDF1(θ)がある場合には、BRDF2(θ)を下式(5)のように生成する。すなわち、受光角度θに対応するBRDF1(θ)をそのまま、レンダリング用BRDF2(θ)に代入すれば良い。
【００４３】
BRDF2(θ)＝BRDF1(θ)      …(5)
一方、BRDF2(θ)の受光角度θに対応するBRDF1(θ)がない場合には、BRDF2(θ)を例えば下式(6)に示す線形補間によって生成する。すなわち、θ1＜θ＜θ2を満たすθに直近のθ1に対応するBRDF1(θ)と、θ2に対応するBRDF1(θ2)を用いた線形補間によって、レンダリング用BRDF2(θ)を求める。なお、BRDF2を算出するための補間方法として、線形補間以外の方法を用いても良い。
【００４４】
BRDF2(θ)＝BRDF1(θ1)＋(BRDF1(θ2)-BRDF1(θ1))／(θ2-θ1)      …(6)
最後にS410ではレンダリング部308が、S409で作成されたレンダリング用BRDF2(θ)を用いてCG用のレンダリングを行い、CG画像を生成する。
【００４５】
●本実施形態の効果
以上説明したように本実施形態によれば、受光角度θの変化に伴う反射光強度I(θ)の変化率に応じて、変角ピッチΔθを設定する。すなわち、反射光強度I(θ)の変化がない受光角度範囲ではΔθを大きくすることで、反射光強度I(θ)の測定点数を削減し、測定工数およびBRDFデータ量を削減することができる。また、反射光強度I(θ)の変化がある受光角度範囲ではΔθを小さくすることで、反射光強度I(θ)の測定を高分解能にて行うことができる。このように、反射光強度データを選択的に取得することで、反射光強度データ格納部304に格納される反射光強度データとして、ピーク付近の反射光強度を高精度に保持しながら、全体としてのデータ量を削減することができる。
【００４６】
なお本実施形態では、投光角度を45°の固定値とし、受光角度θを0〜180°の変角範囲とする例を示したが、これら投光・受光角度の組み合わせはこの例に限定されない。また、反射光強度の1次導関数の閾値として1つの値αを用いる例を示したが、複数の閾値を設定して選択的に使用することも可能である。また、変角ピッチΔθについても、小ピッチ(0.1°)と大ピッチ(5°)の2種類を設定する例を示したが、反射光強度の変化率に応じて3種類以上のピッチを設定することも可能である。
【００４７】
＜第2実施形態＞
以下、本発明に係る第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態では、試料の反射・透過特性の1つである反射光強度を実際に測定することによって取得し、BRDFデータを生成する例を示した。第2実施形態では、既知の反射光強度データから必要部分を抽出して新たな反射光強度データを作成し、該新たな反射光強度データに基づいてBRDFデータを生成する例について説明する。なお、第2実施形態における変角特性データ生成装置の構成は上述した第1実施形態で図1に示した構成と同様である。
【００４８】
以下、第2実施形態における変角特性データ(BRDF)の生成処理について説明する。図9に、第2実施形態におけるBRDF生成処理を行うデータ処理部105のブロック構成を示す。上述した第1実施形態で図2に示した構成と同様の箇所には同一符号を付し、説明を省略する。図9において、901は反射光強度データ保持部であり、既知の反射光強度データを保持する。902は抽出角度設定部であり、反射光強度データ保持部901においてデータ抽出対象となる受光角度の刻み幅を設定する。903は反射光強度抽出部であり、反射光強度データ保持部901から一部の反射光強度データを抽出する。ここで図10に、反射光強度データ保持部901が保持する、既知の反射光強度データの一例を示す。この反射光強度データは、0°＜θ＜180°の変角範囲において、変角ピッチΔθを0.1°として反射光強度I(θ)を測定することによって、得られたデータである。
【００４９】
第2実施形態では、反射光強度データ保持部901が保持する反射光強度データ(図10)から一部のデータを抽出して、BRDFデータを生成する。このとき、反射光強度がピークとなる受光角度近傍では0.1°おきに反射光強度データを抽出し、反射光強度の変化がない受光角度範囲では5°おきに反射光強度データを抽出する。このように反射光強度を選択的に抽出してBRDFデータを生成することで、最終的に作成されるBRDFデータ量を削減することができる。
【００５０】
図9に示した構成におけるBRDFデータ生成処理について、図11のフローチャートを用いて説明する。なお、図11に示す処理において、上述した第1実施形態で示した図4と同様の処理については詳細な説明を省略する。
【００５１】
まずS1101で抽出角度設定部902が、データ抽出を行う受光角度の変更ピッチとして、抽出変角ピッチΔθを5°に設定する。また、データ抽出を行う受光角度(抽出角度)θを0°に設定する。ここで設定された値が、それぞれの初期値となる。そしてS1102で抽出角度設定部902が、S1101にて設定した抽出変角ピッチΔθに基づき、次の抽出角度θを式(1)より設定する。
【００５２】
次にS1103で、抽出角度θが180°より小さいか否かを判定することで、反射光強度データ保持部901から、0°＜θ＜180°の変角範囲における反射光強度の抽出が終了した否かを判定する。S1102にて抽出角度θが180°よりも小さい場合には反射光強度の抽出を続行するためS1104に移行する。
【００５３】
S1104では反射光強度抽出部903が、反射光強度データ保持部901に保持された反射光データから、S1102で設定した抽出角度θに対応する反射光強度I(θ)を抽出する。そしてS1105で、該抽出された反射光強度I(θ)を反射光強度データ格納部304に格納する。
【００５４】
次にS1106で、抽出変角ピッチΔθを設定する。詳細には、まず反射光強度特徴算出部301が、反射光強度データ保持部901に保持された反射光強度I(θ)の全データを取得して、反射特性の特徴を算出する。このとき、反射光強度データ保持部901に保持された反射光強度I(θ)の全データを取得しても良いし、現在設定されている抽出角度θを含む、連続する複数の抽出角度θに応じた反射光強度I(θ)を取得しても良い。そして抽出角度設定部902が、該算出された反射特性の特徴に基づいて、抽出変角ピッチΔθを設定する。なお、S1106における抽出変角ピッチΔθの設定処理は、上述した第1実施形態で図5のフローチャートに示した処理とほぼ同様であり、S501における反射光強度の3回測定の判定を割愛して、S502以降の処理を実行する。これにより、第2実施形態における抽出変角ピッチΔθも第1実施形態と同様に、ピーク付近の受光角度範囲では小ピッチが設定され、反射光強度の変化がない受光角度範囲では大ピッチが設定される。
【００５５】
S1106による抽出変角ピッチΔθの設定処理が終了するとS1102に戻って、抽出角度設定部902が次の抽出角度θを式(1)に基づいて設定する。
【００５６】
以降、S1103にて抽出角度θが180°以上となるまで、S1104〜S1106の処理を繰り返す。S1103にて抽出角度θが180°以上である場合には、0°＜θ＜180°の変角範囲における反射光強度の抽出を終了したとして、S1107に移行する。
【００５７】
S1107以降におけるBRDF生成、BRDF格納、レンダリング用BRDF生成の各処理については、上述した第1実施形態における図4のS407〜S410と同様である。
【００５８】
以上説明したように第2実施形態によれば、既知の反射光強度データを保持しておき、その反射光強度I(θ)の変化率に応じて、データ抽出対象となる受光角度の変角ピッチΔθを設定する。すなわち、第1実施形態と同様に、反射光強度I(θ)の変化がない受光角度範囲ではΔθを大きくすることで、反射光強度I(θ)の抽出データ数を削減する。また、反射光強度I(θ)の変化がある受光角度範囲ではΔθを小さくすることで、より多くの反射光強度I(θ)を抽出することができる。このように、反射光強度データを選択的に取得することで、反射光強度データ格納部304に格納される反射光強度データとして、ピーク付近の反射光強度を高精度に保持しながら、全体としてのデータ量を削減することができる。
【００５９】
なお第2実施形態では、既知の反射光強度データからデータを抽出して新たな反射光強度データを生成する例を示したが、同様に、既知のBRDFデータからデータを抽出して新たなBRDFデータを生成することも可能である。この場合、反射光強度の変化率ではなくBRDFの変化率を用いて、BRDFデータの抽出対象となる受光角度を設定すればよい。
【００６０】
なお、第1および第2実施形態では変角特性データとしてBRDFデータを生成する例を示したが、BTF等の他の変角特性データを生成する際にも本発明は同様に適用可能である。
【００６１】
また、第1および第2実施形態では、反射光強度を取得すべき受光角度を変角範囲内において角度が大きくなる方向に順次設定する例を示したが、これが小さくなる方向に設定されても、本発明は同様に実現可能である。また、投光角度を固定として受光角度を変更する例を示したが、これが逆であっても、または両方を変更するような構成であっても構わない。すなわち、投光角度および受光角度の組み合わせに依存する光学特性が取得できれば、本発明は実現可能である。
【００６２】
また、第1および第2実施形態では試料の反射光強度に応じた変角特性データを作成する例を示したが、試料の透過光強度についても同様に変角特性データを作成可能であることは言うまでもない。
【００６３】
＜他の実施形態＞
なお本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
2013174464.tif 000003
【図２】
2013174464.tif 000004
【図３】
2013174464.tif 000005
【図４】
2013174464.tif 000006
【図５】
2013174464.tif 000007
【図６】
2013174464.tif 000008
【図７】
2013174464.tif 000009
【図８】
2013174464.tif 000010
【図９】
2013174464.tif 000011
【図１０】
2013174464.tif 000012
【図１１】
2013174464.tif 000013