実データに基づいたインタラクティブな鉛筆画ツール
立花裕美*

伊東謙太郎***九州芸術工科大学大学院

村上恭子**

鶴野玲治****九州芸術工科大学■はじめにNPR(ノンフォトリアリスティックレンダリング)には、描実際の鉛筆の筆跡を生成するにあたり、点の位置、画ストロークの生成に注目したもの[1,2]、画材や支持濃淡値、透明度、支持体の凹凸などをモデル化してシ体の構造や特性をシミュレートするもの[2,3]、対話的ミュレートすることは、処理量やデータ精度などの点で、なインタフェースでユーザーの描画操作を支援するもリアルタイムなシステムとしては問題が残る。そこで、本の[4,5]などがある。本研究では、インタラクティブな操研究では支持体の実画像から、紙面の形状を取得す作による、高速かつ現実の質感と描画感に近い鉛筆る方法[2]を利用し、付着率の手がかりとする。ただし画の表現を目的とし、以下のような件について解決しパステルと鉛筆との粒子の細かさ、特性、目的などのていくものである。

違いから、取得するのは凹凸ではなく、実際に鉛筆で(1) スタイラス状デバイスからの入力塗りつぶした状態の画像情報とする。

(2) 支持体の凹凸(3) 鉛筆芯の硬度・先端の面積(4) 筆圧■付着率データの作成
用意した支持体（
図 1-(1)）に対し、図 1-(2)(3)(4)の(5) 塗り重ね

ように、弱い筆圧 0.1〜0.4)、中程度筆圧(0.5〜0.9)、(6) 消しゴムの動き

強い筆圧(1.0)の三種類のデータを作る。それぞれ、鉛筆を一番寝かせた状態で軽い筆圧で塗り潰したもの、■鉛筆・支持体について
一般に鉛筆は芯の硬度に応じて色の濃度が異なる。
JIS(日本工業規格)では柔らかくて濃い６Ｂから硬くてさらに鉛筆を芯が半分ふれる程度に寝かせ多方向に塗り潰したもの、鉛筆を立てて強い筆圧で多方向に塗り潰したものである。

薄い９Ｈ、ＨＢとＨの中間にＦをいれた17 段階で分類されている。また、様々な削り方と持ち方の組み合わせ
により、紙面と芯の接触面積、付着が決まると考えられる。本法では筆圧・硬度を0.0〜1.0 の間で濃淡を表す。
支持体に関しては、多くの種類の紙、キャンバス、木材、

図 1 筆圧ごとの支持体上の付着率分布データ

その他、鉛筆で描くことのできるさまざまな種類を想定

左から順に、(1)支持体 (2)弱い筆圧 (2)中程度の筆圧 (3)強い筆圧し、さらに実時間での処理に対応させるため、現実に存在するものから直接データを取得する。

■描画
実際に描かれる点(ピクセル)には「濃度」と「透明度」■筆跡の生成入力された点列の間をつなぎ、描画ストロークとする。との属性を与える。それぞれ濃度は筆圧・鉛筆の硬度によって決定し、筆圧・鉛筆の硬度・重ね描きの回数鉛筆跡のような質感を出すため、このストロークの両側の関数とする。付着の閾値は、筆圧に応じて可変とし、に適当な乱数を使って幅に揺らぎを与える。

閾値より高い濃度の点のみを描画する。

■付着率の決定
An Interactive pencil sketch tool based on real support
medium data
Hiromi Tachibana, Kentaro Ito, Kyoko Murakami and Reiji
TsurunoKyusyu Institute of Designif(筆圧==1.0){閾値=230;}

凹凸が、鉛筆の筆跡に反映されていることが確認でき

if(筆圧<1.0 && 筆圧>0.5){ 閾値=(250-(1.0-筆圧)*200);}

る。

if(筆圧<=0.5 && 筆圧>0){ 閾値=(250-(0.6-筆圧)*200); }透明度=(1.1-硬度)*0.05+((筆圧+0.1)-0.1)*0.01;
濃度減衰値=((硬度+0.1)-0.1)*50;■まとめと今後の課題
本手法により、支持体の凹凸を反映したインタラクテ

点の描画回数=10/(筆圧*2);

ィブな鉛筆の線描、および、消しゴムの効果が確認で描こうとする点の座標を p(x, y)とする。

きた。これらは PentiumⅢ-1GHz、Windows2000 の PC

If (付着率データ内の p の濃度 < 閾値){で、VisualC++6.0 によって動作しており、750×750 画

If (画面上の p の濃度 >=付着率データ内の p の濃度){

素のウインドウ内において十分にリアルタイムな処理がIf (画面上の p の濃度 >=付着率データ内の p の濃度){可能である。現在、実際の描画感を上げるため、筆圧・点Ｐに濃度（付着率データ内の p の濃度+濃度減衰の自動取得および、支持体からの手ごたえ感の再現、値）で透明度 alpha の点を打つ

描画音の適正化などの準備を進めている。また、本方・点の描画回数をカウントする。

法は、鉛筆以外の硬筆画材、たとえばパステルやチョ｝｝｝ークなどの応用も可能であると考えられる。
図 2 描画処理

また、点ごとに重ね描きの回数を保持し、各硬度・圧力での塗り潰しの限界を設定することで、線が濃くなりすぎないよう制御する。

図 3 塗り重ね効果
図 5 林檎の描画■消しゴム効果

図 6 裏に五円玉を貼り付けたコピー用紙への描画応用として、塗りつぶす前の支持体データを利用し、消しゴムを作る。描画と同様、通過回数、圧力により透■参考文献

明度を変化させ、現実の消しゴムのように徐々に消す[1] Sousa, M.C., and Buchanan,J.W.: Computer-Generated
Graphite Pencil Rendering of 3D Polygonal Models, Computer
Graphics Forum 18, 3(proc. EUROGRAPHICS99),
pp195-208,1999[2] Murakami,K. Tsuruno,R.: Pastel-like Rendering Considering
the Properties of Pigments and Support Medium, Conf.Abst.andAppl., (SIGGRAPH2002 Sketch and Application), pp227, 2002
[3]Takagi,S., Nakajima,M., Fujishiro,I.: Volumetric Modeling ofAdditional Techniques in Colored Pencil Drawing., Conf.Abst.
and Appl., (SIGGRAPH2000 Sketch and Application), pp276,
2000[4] Bill,B. Vincent,S. Ming,C.L Dinesh Manocha : DAB:Interactive Haptic Painting with 3D Virtual Brushes,Conf., (proc. SIGGRAPH2001), pp461, 2001
[5]"COREL PAINTER"(日本語版), COREL.inc. (software)

ことができるようにする。

図 4 消しゴム効果■実験・結果図 5 は、本技法を用いてキャンソン紙を支持体として、硬度 0.1 の鉛筆と、消しゴムでインタラクティブに描いたものである。筆圧に応じて本物に近い筆跡と、消しゴムの効果が得られていることがわかる。
また、図 6 は、支持体として、五円玉の上にコピー用紙を置いた状態を想定して描いたものである。五円玉の