JP2000172873A - Method for displaying picture of object - Google Patents

Method for displaying picture of object

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JP2000172873A
JP2000172873A JP10343302A JP34330298A JP2000172873A JP 2000172873 A JP2000172873 A JP 2000172873A JP 10343302 A JP10343302 A JP 10343302A JP 34330298 A JP34330298 A JP 34330298A JP 2000172873 A JP2000172873 A JP 2000172873A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for displaying picture of object by which the color of an object can be expressed faithfully. SOLUTION: The spectral solid-angle reflectance of an object is inputted or measured (100) and the spectral distribution of a main light source is found by using the solid-angle reflectance (102). Then the main light source is found (104) and the spectral distributions of the other light sources are found by using the solid-angle reflectance (106). In addition, the other light is found (108) and the complex index of refraction of the object is found by using an ellipsometer (110). Thereafter, the Fresnel coefficients rs and rp of the object are found by using the complex index of refraction (112) and, after finding the regular reflectance (f) of the object (114), the regular reflected light from the object is found (116). Then, the color of the object is computed by using the main light source, the other light, and regular reflected light (118).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体画像表示方法
にかかり、特に、物体の表面の色を表示装置へ表示する
際等において表面色を忠実に再現する物体画像表示方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object image display method and, more particularly, to an object image display method for faithfully reproducing the surface color when displaying the surface color of an object on a display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】計算機上で色を伴う画像表示等の提示や
その画像の印刷を可能とするコンピュータグラフィクス
(所謂CG)の分野では、様々な色を伴った模様や図形
等の画像を画面上に表示させたり、表示させた色画像を
印刷させたりすることが行われている。物体を色を伴っ
た画像として表示させようとする場合には光の反射原理
をモデル化して光の輝度等により表現するが、輝度によ
る物体表現のみでは物体の色表現が充分ではなく、物体
の実質的な色を表現(色再現)することが困難であっ
た。
2. Description of the Related Art In the field of computer graphics (so-called CG), which is capable of presenting an image display or the like with color on a computer and printing the image, an image such as a pattern or figure with various colors is displayed on a screen. In some cases, the displayed image is printed or the displayed color image is printed. When an object is to be displayed as an image with color, the principle of light reflection is modeled and expressed by the luminance of light, but the expression of the object by luminance alone is not enough to express the color of the object. It was difficult to express a substantial color (color reproduction).

【0003】近年、コンピュータグラフィクスで現実感
のある物体、例えば自動車のイメージを出力することが
可能になってきた。屋外での光源及び材質の反射率の両
方を実測することにより、任意天候下でのものの見え方
を正確に表現できる。この技術によってデザインの分野
で形状や色の評価に有効に使うことができる。
In recent years, it has become possible to output an image of a real object, for example, an image of an automobile, using computer graphics. By actually measuring both the reflectance of the light source and the material outdoors, the appearance of the object under arbitrary weather can be accurately expressed. This technology can be used effectively in the design field to evaluate shapes and colors.

【0004】本出願人は、物体の色再現を試みた装置と
して、カラーグラフィック装置を提案している(特許第
2806003号公報参照)。このカラーグラフィック
装置では、天候や時刻等の環境による色の見え方の変
化、そして光源の分光分布の違いを考慮して色再現、す
なわち物体の色を忠実に再現しようとしている。
[0004] The present applicant has proposed a color graphic apparatus as an apparatus that has attempted to reproduce the color of an object (see Japanese Patent No. 2806003). This color graphic apparatus attempts to reproduce colors, that is, faithfully reproduce the color of an object, in consideration of changes in the appearance of colors due to the environment such as weather and time, and differences in the spectral distribution of the light source.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、物体
は、その組成や物性及び物体固有の表面形状によって見
え方に大きく影響する、透過率や反射率が大きく異なる
ことがある。例えば、車両のボデー等の物体表面は、光
沢を有するものがあり、この光沢に応じて異なる見え方
になる色として表現される場合がある。このような光沢
を有した物体表面をユーザやデザイナ等が意図する所望
の塗装色(現実感のある色)として表現できないことが
ある。
However, objects often have a large difference in transmittance and reflectance, which greatly affect the appearance depending on the composition, physical properties, and surface shape inherent to the object. For example, the surface of an object such as a vehicle body may have a gloss, and may be expressed as a color having a different appearance depending on the gloss. In some cases, such a glossy object surface cannot be expressed as a desired paint color (a color having a sense of reality) intended by a user, a designer, or the like.

【0006】本発明は、上記事実を考慮して、物体の色
を忠実に表現することができる物体画像表示方法を得る
ことが目的である。
An object of the present invention is to provide an object image display method capable of faithfully expressing the color of an object in consideration of the above fact.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】物体の見え方は、主に、
地の色と映り込みの色とに分類できるが、地の色は拡散
反射率を測定することによって正確に表現できる。一
方、映り込みの色は正反射率を測定することによって正
確に表現できるが、正反射率の測定は拡散反射率を測定
に比べ困難である。本発明者は、この正反射率に着目
し、自動車のガラスや塗装面の正反射率は、内部吸収を
含まないので略同じである、すなわち、屈折率が1.5
3前後のフレネルの反射係数と一致するという知見を得
ている。
Means for solving the problem The appearance of an object is mainly
The colors can be classified into the ground color and the reflection color, and the ground color can be accurately represented by measuring the diffuse reflectance. On the other hand, the reflected color can be accurately represented by measuring the regular reflectance, but measuring the regular reflectance is more difficult than measuring the diffuse reflectance. The present inventor pays attention to this regular reflectance, and the regular reflectance of the glass or the painted surface of an automobile is substantially the same because it does not include internal absorption, that is, the refractive index is 1.5.
It has been found that the reflection coefficient coincides with the Fresnel reflection coefficient of about 3.

【0008】ところが、自動車部品に多い金属メッキ類
や樹脂は内部吸収を伴うので、ガラスや塗装面の正反射
率とは明らかに異なり、正確に求めることが必要であ
る。
However, since metal platings and resins, which are common in automobile parts, have internal absorption, they are clearly different from the regular reflectance of glass and painted surfaces, and need to be determined accurately.

【0009】そこで、本発明者は、映り込みの色に関係
する正反射率について、材質内部の吸収も考慮するた
め、従来の屈折率表現を、複素数に拡張して表現した。
すなわち、実部を今までの屈折率で表現し、虚部を吸収
係数として表現することを利用した。
Therefore, the present inventor has extended the conventional expression of the refractive index to a complex number in order to take into account the absorption inside the material with respect to the regular reflectance related to the reflected color.
That is, the real part is represented by the refractive index and the imaginary part is represented by the absorption coefficient.

【0010】請求項1に記載の発明の物体画像表示方法
では、物体の分光立体角反射率を入力し、前記分光立体
角反射率に基づいて、前記物体を照明する主光源の分光
分布を求めると共に、該主光源以外の他光源の分光分布
を求め、前記物体の表面材質の内部吸収を含む屈折率情
報を入力し、前記屈折率情報を用いて正反射光の分光分
布を求め、求めた主光源の分光分布、他光源の分光分布
及び正反射光の分光分布に基づいて前記物体の表示デー
タを作成し、前記表示データに基づいて前記物体の画像
を表示する。
In the object image display method according to the first aspect of the present invention, a spectral solid angle reflectance of an object is input, and a spectral distribution of a main light source illuminating the object is determined based on the spectral solid angle reflectance. In addition, the spectral distribution of the light source other than the main light source was determined, refractive index information including internal absorption of the surface material of the object was input, and the spectral distribution of specularly reflected light was determined and determined using the refractive index information. The display data of the object is created based on the spectral distribution of the main light source, the spectral distribution of another light source, and the spectral distribution of specular reflection light, and an image of the object is displayed based on the display data.

【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の物体画像表示方法であって、前記屈折率情報は、前記
物体の表面材質の屈折率を表す実数部及び表面材質の内
部吸収を表す虚数部で構成された複素屈折率を入力する
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the object image display method according to the first aspect, wherein the refractive index information includes a real part indicating a refractive index of a surface material of the object and an internal absorption of the surface material. A complex refractive index composed of an imaginary part representing is input.

【0012】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の物体画像表示方法であって、前記複素屈折率は、光の
入射角と、偏光のs波及びp波の位相差との関係を予め
求め、該関係に基づいて求めることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the object image displaying method according to the second aspect, wherein the complex index of refraction is a difference between an incident angle of light and a phase difference between s-wave and p-wave of polarized light. It is characterized in that a relationship is determined in advance and is determined based on the relationship.

【0013】本発明では、物体の分光立体角反射率を入
力する。分光立体角反射率は、分光立体角反射率計測装
置で計測することができる。この分光立体角反射率に基
づいて、物体を照明する主光源(例えば太陽光)の分光
分布を求める。これと共に、主光源以外の他光源の分光
分布を求める。次に、実際に物体を目視したときの光の
分光分布を求めるため、正反射光を求める必要がある。
従来、正反射光を求めるために必要な正反射率として代
用していたガラスの正反射率を用いていたが、本発明で
は、内部吸収を考慮するため、物体の表面材質の内部吸
収を含む屈折率情報を入力する。次に、この屈折率情報
を用いて正反射光の分光分布を求める。そして、求めた
主光源の分光分布、他光源の分光分布及び正反射光の分
光分布に基づいて物体の表示データを作成し、作成した
表示データに基づいて物体の画像を表示する。このよう
にすることによって、金属や光沢を有する樹脂等のよう
にガラスと異なる正反射率を有する物体であっても忠実
に表現することができる。
In the present invention, the spectral solid angle reflectance of an object is input. The spectral solid angle reflectance can be measured by a spectral solid angle reflectance measuring device. Based on the spectral solid angle reflectance, a spectral distribution of a main light source (for example, sunlight) illuminating the object is obtained. At the same time, the spectral distribution of the light source other than the main light source is obtained. Next, in order to obtain the spectral distribution of light when the object is actually visually observed, it is necessary to obtain regular reflection light.
Conventionally, the regular reflectance of glass was used as the regular reflectance required to determine the regular reflection light, but in the present invention, the internal absorption of the surface material of the object is included to take into account the internal absorption. Enter the refractive index information. Next, the spectral distribution of the specularly reflected light is determined using the refractive index information. Then, display data of the object is created based on the obtained spectral distribution of the main light source, the spectral distribution of the other light source, and the spectral distribution of the specularly reflected light, and an image of the object is displayed based on the created display data. By doing so, an object having a regular reflectance different from that of glass, such as a metal or a resin having gloss, can be faithfully represented.

【0014】前記屈折率情報は、物体の表面材質の屈折
率を表す実数部及び表面材質の内部吸収を表す虚数部で
構成された複素屈折率を採用することができる。正反射
率は、楕円偏光で表現でき、楕円偏光のs波及びp波に
関する記述による複素数表現によって、計算が容易とな
る。
The refractive index information may employ a complex refractive index composed of a real part representing the refractive index of the surface material of the object and an imaginary part representing the internal absorption of the surface material. The regular reflectance can be expressed by elliptically polarized light, and the calculation is facilitated by the complex number expression based on the description of s-wave and p-wave of elliptically polarized light.

【0015】また、前記複素屈折率は、光の入射角と、
偏光のs波及びp波の位相差との関係を予め求め、該関
係に基づいて求めることができる。すなわち、楕円偏光
は、フレネルの法則に従うs波及びp波の振幅反射率、
及びs波及びp波の各成分の位相差で定めることがで
き、これらの関係から複素屈折率を容易に求めることが
できる。
Further, the complex refractive index is defined by an incident angle of light,
The relationship between the polarization s-wave and the phase difference between the p-waves can be determined in advance, and the relationship can be determined based on the relationship. That is, the elliptically polarized light is the amplitude reflectance of s-wave and p-wave according to Fresnel's law,
And the phase difference of each component of the s-wave and the p-wave, and the complex refractive index can be easily obtained from these relationships.

【0016】なお、前記複素屈折率は、偏光解析装置
(所謂エリプソメータ)を用いて求めることもできる。
すなわち、このような表現による複素屈折率は分光エリ
プソメータ等の偏光解析装置によって測定した反射光か
ら偏光解析法によって求め、物体の正確なフレネルの反
射係数を求めることができる。
The complex refractive index can also be obtained by using a polarization analyzer (so-called ellipsometer).
That is, the complex refractive index in such a representation can be obtained by a polarization analysis method from reflected light measured by a polarization analyzer such as a spectroscopic ellipsometer, and an accurate Fresnel reflection coefficient of an object can be obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は自動
車のイメージ出力として自動車の外装の塗装色(外板
色)等の色を伴う物体をデザインするときの表現に本発
明を適用したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an expression when designing an object having a color such as a paint color (outer plate color) of an exterior of an automobile as an image output of the automobile.

【0018】すなわち、本実施の形態では、コンピュー
タ・グラフィクス(CG)で現実感のある自動車のイメ
ージ出力について、現実感を向上させるために、自動車
の部品を正確に表現したものである。なお、本実施の形
態では分光エリプソメータを用いて部品の複素屈折率を
測定し、これによってフレネルの反射係数を求めること
によって正確な映り込みを計算している。
That is, in the present embodiment, in order to improve the sense of reality of a car image output with a sense of reality using computer graphics (CG), parts of the car are accurately represented. In the present embodiment, accurate reflection is calculated by measuring the complex refractive index of the component using a spectral ellipsometer and calculating the reflection coefficient of Fresnel based on the measured complex refractive index.

【0019】自動車の外板色は、着色顔料を主成分とす
るソリッド塗料と、着色顔料と、光輝材を主成分とする
メタリック系塗料に大別される。ソリッド塗料は、光を
照射する方向や見る方向に依存せず、略一定の色を呈す
る。一方、メタリック系塗料は、光を照射する方向や見
る方向によって呈する色(特に明るさ)が変化すること
が特徴であり、この方向による色の変化の挙動が塗料の
重要な(デザイン上の)特性となる。近年では、新規な
光輝材の開発により、方向による色の変化の挙動のバリ
エーションが増加しつつあり、又、自動車市場おいても
メタリック系塗料の比率は増加している。本実施の形態
のコンピュータグラフィクス装置は、塗装物体(メタリ
ック系塗装)をCRT上に正確に再現(表示)する方法
を提供し、塗装のデザインや塗装材の開発を支援するこ
とが可能となる。
The color of the outer panel of an automobile is roughly classified into a solid paint containing a color pigment as a main component, a color pigment, and a metallic paint containing a glitter material as a main component. The solid paint exhibits a substantially constant color irrespective of the direction in which light is irradiated or viewed. On the other hand, metallic paints are characterized by the fact that the color (especially the brightness) changes depending on the direction of light irradiation and the direction of viewing, and the behavior of the color change due to this direction is important for the paint (on design). Characteristics. In recent years, with the development of a new glittering material, the variation in the behavior of color change depending on the direction is increasing, and the ratio of metallic paints is also increasing in the automobile market. The computer graphics device of the present embodiment provides a method of accurately reproducing (displaying) a painted object (metallic paint) on a CRT, and can support the design of paint and the development of paint materials.

【0020】塗装物体の塗装質感を光学特性から考える
と、塗装物体の見えは、塗膜の光反射特性(分光反射
率)で定まり、それは鏡面反射成分(正反射成分)と層
内拡散反射成分(拡散反射成分)に分類することができ
る。
Considering the coating texture of the coating object from the optical characteristics, the appearance of the coating object is determined by the light reflection characteristic (spectral reflectance) of the coating film, which is a specular reflection component (specular reflection component) and an intra-layer diffuse reflection component. (Diffuse reflection component).

【0021】本発明の実施の形態では、物体色を再現す
るために、その物体色を扱うための物理量として、物体
表面の分光反射率を用いる。なお、この分光反射率は、
複雑な形状の試料、例えば繊維やメタリック塗装等の面
では計測器の受光方向によって異なる値で計測されるこ
とがあるため、本実施の形態では、物体への入射角及び
物体で反射された光を受光する受光素子への受光角等を
変角することによる立体的な分光反射率である分光立体
角反射率を用いる。
In the embodiment of the present invention, in order to reproduce an object color, the spectral reflectance of the object surface is used as a physical quantity for handling the object color. Note that this spectral reflectance is
In the case of a sample having a complicated shape, for example, in the case of a surface such as a fiber or a metallic coating, measurement may be performed at different values depending on the light receiving direction of the measuring instrument. The spectral solid angle reflectance, which is a three-dimensional spectral reflectance obtained by changing a light receiving angle or the like to a light receiving element that receives light, is used.

【0022】図2に示すように物体色を表現するための
コンピュータグラフィクス装置は、パーソナルコンピュ
ータ16を備えている。このパーソナルコンピュータ1
6は、色データ等を入力するためのキーボード10、予
め記憶されたプログラムに従って所望の物体色を表現す
るための関連したデータを演算するコンピュータ本体1
2、及びコンピュータ本体12の演算結果である物体色
等を表示するCRT14から構成されている。コンピュ
ータ本体12は、CPU,ROM,RAMを含んで構成
されており、また、後述する分光立体角反射率等のデー
タを記憶するためのメモリを有している。
As shown in FIG. 2, the computer graphics device for expressing the object color includes a personal computer 16. This personal computer 1
Reference numeral 6 denotes a keyboard 10 for inputting color data and the like, and a computer main body 1 for calculating related data for expressing a desired object color in accordance with a program stored in advance.
2 and a CRT 14 for displaying an object color or the like, which is a calculation result of the computer main body 12. The computer main body 12 includes a CPU, a ROM, and a RAM, and further has a memory for storing data such as a spectral solid angle reflectance described later.

【0023】まず、本発明の概要を説明する。物体の色
は、その物体を目視したときの眼球への入射光の分光分
布(分光放射輝度)から求めることができる。分光放射
輝度I(λ)は、例えば太陽等の主要な光源(以下、主
光源という)、正反射光、及びその他の光の3つの光か
ら求めることができる(詳細は後述)。主光源を求める
ときに必要である分光立体角反射率、及びその他の光は
実測値を用いることができる。
First, the outline of the present invention will be described. The color of the object can be obtained from the spectral distribution (spectral radiance) of the light incident on the eyeball when the object is visually observed. The spectral radiance I (λ) can be determined from three lights, for example, a main light source such as the sun (hereinafter, referred to as a main light source), specularly reflected light, and other light (details will be described later). Actual measured values can be used for the spectral solid angle reflectance required for obtaining the main light source and other light.

【0024】一方、正反射光を求めるためには正反射率
が必要であるが、この正反射光は実測が困難であり、従
来は理論的に計算が可能なガラスの正反射率を代用して
いた。ところが、金属や光沢のある樹脂等はガラスとは
異なる正反射率を有するので、代用していたガラスの正
反射率による表現では再現が困難であった。すなわち、
正反射は光沢を有する物体の映り込みの度合いを決定す
る反射でもあり、物体を画像として表示したときの現実
感に大きく寄与するものでもある。
On the other hand, in order to obtain the specular reflection light, the regular reflectance is necessary. However, it is difficult to measure the regular reflection light, and conventionally, the specular reflectance of glass which can be calculated theoretically is used instead. I was However, since a metal, a glossy resin, or the like has a regular reflectance different from that of glass, it is difficult to reproduce the expression by using the regular reflectance of the glass instead. That is,
Specular reflection is also reflection that determines the degree of reflection of a glossy object, and also greatly contributes to the realism when the object is displayed as an image.

【0025】そこで、本発明者は、正反射率を正確に求
めるため、複素屈折率という概念を導入し、フレネルの
反射係数を求めることによって正確な映り込みを計算で
きる。
Therefore, the present inventor introduces the concept of a complex refractive index in order to accurately determine the regular reflectance, and can calculate an accurate reflection by determining the Fresnel reflection coefficient.

【0026】すなわち、本発明者は、コンピュータ・グ
ラフィクス(CG)で現実感のある自動車のイメージを
出力するために、屋外での光源及び材質の反射率の両方
を実測することにより、任意天候下でのものの見え方を
正確に表現できることを確認している。これによってデ
ザインの分野で形状や色の評価に有効に使うことができ
る。このようなCG画像を提示することで、宣伝カタロ
グ等に代用した場合、自動車の部品など細かな部分を実
車並に表現して全体の現実感をあげる必要がある。
That is, in order to output a realistic image of a car by computer graphics (CG), the present inventor measured both the light source and the reflectance of a material outdoors to obtain an image of a car under arbitrary weather conditions. We have confirmed that we can accurately represent the appearance of things on the screen. This can be used effectively for evaluation of shapes and colors in the field of design. When such a CG image is presented and used as a substitute for an advertising catalog or the like, it is necessary to express small parts such as automobile parts in the same way as an actual vehicle to enhance the overall sense of reality.

【0027】ものの見え方は主に、地の色と映り込みの
色に分けることができるが、地の色は拡散反射率を測定
することによって正確に表現できる。一方、映り込みの
色は正反射率を測定することによって正確に表現できる
が、正反射率を測定は拡散反射率を測定に比べ一般に難
しい。正反射率に注目すると、自動車のガラスや塗装面
の正反射率は、内部吸収を含まないので略同様である。
すなわち、屈折率が1.53前後のフレネルの反射係数
と一致する。ところが、自動車部品に多い金属メッキ類
や樹脂は内部吸収を伴うので、ガラスや塗装面の正反射
率とは明らかに異なるため、これを正確に求めることが
重要である。
The appearance of objects can be mainly classified into the ground color and the reflected color, and the ground color can be accurately represented by measuring the diffuse reflectance. On the other hand, the reflected color can be accurately represented by measuring the regular reflectance, but measuring the regular reflectance is generally more difficult than measuring the diffuse reflectance. Paying attention to the regular reflectance, the regular reflectance of the glass or painted surface of an automobile is almost the same because it does not include internal absorption.
That is, the refractive index coincides with the reflection coefficient of Fresnel around 1.53. However, since metal platings and resins, which are often present in automotive parts, have internal absorption, they are clearly different from the regular reflectance of glass and painted surfaces, and it is important to accurately determine this.

【0028】映り込みの色に関係する正反射率は、材質
内部の吸収も含めて考えるために、屈折率の表現を、複
素数の概念を導入して表現した。すなわち、実部を従来
と同様の屈折率で表現し、虚部を吸収係数で表現した。
この複素屈折率は分光エリプソメータによって測定した
反射光から偏光解析法によって求めた。これによって自
動車部品の正確なフレネルの反射係数を求めることがで
きるという知見を得た。
In order to consider the regular reflectance related to the color of reflection including the absorption inside the material, the expression of the refractive index is represented by introducing the concept of a complex number. That is, the real part was represented by the same refractive index as the conventional one, and the imaginary part was represented by the absorption coefficient.
The complex refractive index was determined from the reflected light measured by a spectroscopic ellipsometer by ellipsometry. As a result, it has been found that an accurate Fresnel reflection coefficient of an automobile part can be obtained.

【0029】ここで、本実施の形態では、物体の見え方
について反射方程式を用いている。この反射方程式につ
いて説明する。なお、ここでは、予め測定した分光立体
角反射率R(λ)と、正反射率fを用いた反射方程式を
説明する。また、分光立体角反射率R(λ)は、図7に
示すように、正反射方向を基準として角度φを変化させ
ながら測定した反射率をいう。
Here, in the present embodiment, a reflection equation is used for the appearance of an object. This reflection equation will be described. Here, a reflection equation using the previously measured spectral solid angle reflectance R (λ) and the regular reflectance f will be described. Further, as shown in FIG. 7, the spectral solid angle reflectance R (λ) refers to the reflectance measured while changing the angle φ with respect to the regular reflection direction.

【0030】図3(A)に示すように、立体角Δωsの
範囲から照射する入射光L(λ)が物体表面(Obje
ct)で反射したとき、視線への入射光の分光放射輝度
をLs(λ)、すなわち立体角Δωsによる入射光に対
する視線光Ls(λ)は、次の(1)式で表すことがで
きる。
As shown in FIG. 3A, the incident light L (λ) irradiated from the range of the solid angle Δωs is reflected on the object surface (Object).
When reflected at ct), the spectral radiance of the light incident on the line of sight is Ls (λ), that is, the line of sight light Ls (λ) with respect to the incident light at the solid angle Δωs can be expressed by the following equation (1).

【0031】[0031]

【数1】 (Equation 1)

【0032】但し、β(λ):分光放射輝度率Where β (λ) is the spectral radiance factor

【0033】また、図3(B)に示すように、物体表面
を完全拡散反射面に代えて考えると、完全拡散反射面
(Perfect reflecting diffuser)による反射光の分光
放射輝度JS(λ)は、次の(2)式で表すことができ
る。
As shown in FIG. 3B, when the object surface is replaced with a perfect diffuse reflecting surface, the spectral radiance J S (λ) of light reflected by the perfect reflecting diffuser is , Can be expressed by the following equation (2).

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】ここで、上記分光放射輝度率β(λ)は理
想値であるため現実には測定はできない。そこで、分光
放射輝度率β(λ)に代えて、測定可能な分光立体角反
射率R(λ)で代用する。(1)式でβ(λ)をR
(λ)で置き換えて、(2)式を代入すると、次の
(3)式になる。
Here, since the above-mentioned spectral radiance factor β (λ) is an ideal value, it cannot be actually measured. Therefore, a measurable spectral solid angle reflectance R (λ) is used instead of the spectral radiance factor β (λ). In equation (1), β (λ) is R
Substituting equation (2) for (λ), the following equation (3) is obtained.

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】但し、L(λ)、Js(λ)、Ls(λ)
の単位は(W・sr-1・m-2・nm -1)である。
Where L (λ), Js (λ), Ls (λ)
The unit of (W · sr-1・ M-2・ Nm -1).

【0038】上記(3)式において立体角ΔωSをdωS
として右辺を積分すると、立体角Ωよる入射光に対する
視線光の分光放射輝度I(λ)を求めることができ、こ
の分光放射輝度I(λ)(W・sr−1・m−2・nm
−1)は、次の(4)式で表すことができる。
In the above equation (3), the solid angle Δω S is defined as dω S
Then, by integrating the right side, the spectral radiance I (λ) of the line-of-sight light with respect to the incident light at the solid angle Ω can be obtained, and this spectral radiance I (λ) (W · sr−1 · m−2 · nm)
-1) can be expressed by the following equation (4).

【0039】[0039]

【数4】 (Equation 4)

【0040】ここで、ε(λ)は物体自体が発光する光
として一般的な必要項であるが、塗装面は自ら発光する
ことがないので、ε(λ)=0と設定できる。また、透
過についても同様のため、以下説明を簡単にするために
反射のみを考え、透過に関する数式及び説明は省略す
る。
Here, ε (λ) is a general necessary term as light emitted from the object itself, but ε (λ) = 0 can be set since the painted surface does not emit light by itself. Since the same applies to transmission, only reflection is considered for the sake of simplicity, and mathematical expressions and descriptions relating to transmission are omitted.

【0041】図4に示すように、立体角Ωを、正反射方
向の立体角ΩR、主光源(ここでは太陽)方向の立体角
ΩS、その他の方向の立体角ΩGの3つに分離して考える
と、次式で表すことができる。
As shown in FIG. 4, the solid angle Ω is converted into three solid angles Ω R in the regular reflection direction, solid angle Ω S in the main light source (here, the sun) direction, and solid angles Ω G in the other directions. If considered separately, it can be expressed by the following equation.

【0042】[0042]

【数5】 (Equation 5)

【0043】但し、添字R、S、Gはそれぞれ、正反射
方向、主光源方向、及びその他の方向の光源に対する反
射率と光源を意味するものである。このように、主光
源、正反射光、その他の光の3つの光について考えるこ
とができる。
Here, the suffixes R, S, and G mean the reflectance and the light source for the light sources in the regular reflection direction, the main light source direction, and other directions, respectively. As described above, three types of light, the main light source, the specular reflection light, and the other light can be considered.

【0044】ここで、f(λ)を入射角θRにおける正
反射率とすると、正反射率f(λ)は分光放射輝度LR O
(λ)を入射光の分光放射輝度LR(λ)で除算したも
のであるため、次の(5)式に形式的に変形することが
できる。
Here, if f (λ) is the regular reflectance at the incident angle θ R , the regular reflectance f (λ) is the spectral radiance L R O
Since (λ) is divided by the spectral radiance L R (λ) of the incident light, it can be formally transformed into the following equation (5).

【0045】[0045]

【数6】 (Equation 6)

【0046】ところが、次の(6)式に示すRR(λ)
の定義によって、正反射率f(λ)は(7)式で表すこ
とができる。
However, R R (λ) shown in the following equation (6)
According to the definition, the regular reflectance f (λ) can be expressed by Expression (7).

【0047】[0047]

【数7】 (Equation 7)

【0048】従って、視線光の分光放射輝度I(λ)
は、次の(8)式で表すことができる。
Therefore, the spectral radiance I (λ) of the line-of-sight light
Can be expressed by the following equation (8).

【0049】[0049]

【数8】 (Equation 8)

【0050】ここで、塗装面では正反射率f(λ)は波
長に依存せず、次の(9)式に定めることが可能であ
る。一方、金属や色ガラスではf(λ)は波長に依存す
る。
Here, on the painted surface, the regular reflectance f (λ) does not depend on the wavelength, and can be determined by the following equation (9). On the other hand, for metal and colored glass, f (λ) depends on the wavelength.

【0051】f(λ)≡f ・・・(9) このように、本反射方程式には、測定した分光立体角反
射率と光源を正確に組み込むことができる。従って、物
体の色を正確に計算することができる。
F (λ) ≡f (9) As described above, the measured spectral solid angle reflectance and the light source can be accurately incorporated into the present reflection equation. Therefore, the color of the object can be accurately calculated.

【0052】次に、視点から視線方向に逆にたどり物体
面との交点を見出す幾何学的手法として知られるレイト
レーシングについて説明する。
Next, ray tracing, which is known as a geometrical technique for finding an intersection with the object plane by tracing in the direction of the line of sight from the viewpoint, will be described.

【0053】なお、ここでは説明を簡単にするため、波
長λは省略する。図5に示すように、光が面1,2,
3,...,i,...,と順に正反射するものとし、
視線光をI1 とすると、面1に対しては次の(10)式
が成立する。
Here, the wavelength λ is omitted for the sake of simplicity. As shown in FIG.
3,. . . , I,. . . , And regular reflection, and
Assuming that the line-of-sight light is I 1 , the following equation (10) holds for the surface 1.

【0054】[0054]

【数9】 (Equation 9)

【0055】同様に、面iに対しては次の(11)式が
成立する。
Similarly, the following equation (11) holds for the surface i.

【0056】[0056]

【数10】 (Equation 10)

【0057】従って、上記の(10)式、(11)式か
ら視線光I1を逐次的に求めると次の(13)式を得る
ことができる。
Therefore, the following equation (13) can be obtained by sequentially calculating the line-of-sight light I 1 from the above equations (10) and (11).

【0058】[0058]

【数11】 [Equation 11]

【0059】以上のことにより、視線光の分光分布I1
(λ)が求めることができる。ところで、色のみに注目
するのであれば、視線光は分光分布の形である必要がな
く、例えば三刺激値XYZで表すとデータ量が波長の分
割数(通常30前後)から僅か3つになって簡単にな
る。従って、視線光I1(λ)から三刺激値XYZをそ
の定義式に従って計算すると次の(14)式で表すこと
ができる。
From the above, the spectral distribution I 1 of the line of sight light is obtained.
(Λ) can be obtained. By the way, if attention is paid only to the color, the line-of-sight light does not need to be in the form of a spectral distribution. For example, when represented by tristimulus values XYZ, the data amount is only three from the number of wavelength divisions (usually around 30). Easy. Therefore, when the tristimulus value XYZ is calculated from the line-of-sight light I 1 (λ) according to the defining equation, it can be expressed by the following equation (14).

【0060】[0060]

【数12】 (Equation 12)

【0061】また、主光源方向及びその等の光源方向に
ついて、次の(15)式、(16)式と定義して、これ
らを事前に計算しておけば、上記(14)式は、毎回、
波長ごとの分光計算を行うよりも、高速に計算すること
ができる。また、視線が移動することがなく、例えば車
体色のように物体色のみを変更するのであれば(15)
式、(16)式を再計算するだけで良いので、計算の効
率化を図ることができる。
The following formulas (15) and (16) are used to define the main light source direction and the light source directions such as these, and if these are calculated in advance, the above formula (14) is calculated every time. ,
The calculation can be performed faster than performing the spectral calculation for each wavelength. If the line of sight does not move and only the object color is changed, for example, the color of the vehicle body (15)
Since it is only necessary to recalculate the expression (16), the efficiency of the calculation can be improved.

【0062】[0062]

【数13】 (Equation 13)

【0063】このように、従来のレイ・トレーシング
が、各ノードの物体上で光の輝度の計算を行うのに対し
て、上記の方法は三刺激値の計算を行うので、計算負荷
を増大させることなく、色を正確に計算することができ
る。
As described above, while the conventional ray tracing calculates the light intensity on the object at each node, the above method calculates the tristimulus value, so that the calculation load increases. The color can be calculated accurately without having to do it.

【0064】次に、正反射率について説明する。光沢を
有する物体表面の正反射率はフレネルの式を拡張した次
の(17)式で表すことができる。
Next, the regular reflectance will be described. The regular reflectance of the glossy object surface can be expressed by the following equation (17) which is an extension of the Fresnel equation.

【0065】[0065]

【数14】 [Equation 14]

【0066】ここで、sはs波のエネルギで、pはp波
のエネルギを意味する(光はその進行方向に垂直に振動
しているが、p波とは入射面に水平方向に振動する波
で、s波とは入射面に垂直方向に振動する波である)。
Here, s is the energy of the s-wave, and p means the energy of the p-wave (light vibrates perpendicularly to its traveling direction, but the p-wave vibrates horizontally on the incident surface. S-wave is a wave that oscillates perpendicular to the plane of incidence).

【0067】但し、無色透明のガラスの場合や、塗装面
の場合(塗装面は近似的に)、rs、rpは、次の(1
8)式、(19)式で表すことができる。
[0067] However, and the case of a glass of colorless and transparent, in the case of a painted surface (approximately painted surface), r s, r p is, the following (1
8) and (19).

【0068】[0068]

【数15】 (Equation 15)

【0069】ここでは、光が媒質1から媒質2に進むと
し、n1 とn2はそれぞれ媒質1と媒質2の屈折率とす
る。θ1は入射光の物体表面への入射角で、θ2は透過光
の物体内面への透過角である。θ1とθ2は次の(20)
式に示すスネルの法則に従うものとする。
Here, it is assumed that light travels from the medium 1 to the medium 2, and n 1 and n 2 are the refractive indexes of the medium 1 and the medium 2, respectively. theta 1 is at an angle of incidence to the surface of the object incident light, theta 2 is a transmission angle of the object inside surface of the transmitted light. θ 1 and θ 2 are given by the following (20)
It follows Snell's law shown in the equation.

【0070】[0070]

【数16】 (Equation 16)

【0071】この(20)式を用いると、フレネルの反
射率rs、rpをそれぞれ次の(21)式、(22)式で
表すことができる。
[0071] With this (20), the following equation Fresnel reflectance r s, the r p, respectively (21), can be expressed by equation (22).

【0072】[0072]

【数17】 [Equation 17]

【0073】図6はフレネルの式について角度と反射率
との関係を示したものである。一点鎖線のグラフはp波
とs波のフレネルの式の2等分線であり、従来の正反射
率である。偏光に対する正反射率は、p波とs波のフレ
ネルの式の内分点になり、従来式では誤差が生じること
が理解できる。
FIG. 6 shows the relationship between the angle and the reflectance with respect to the Fresnel equation. The dashed-dotted line is the bisector of the Fresnel equation for the p-wave and the s-wave, which is the conventional regular reflectance. It can be understood that the regular reflectance for the polarized light is an internal dividing point of the Fresnel equation of the p-wave and the s-wave, and an error occurs in the conventional equation.

【0074】しかしながら、金属、樹脂等の物体は、こ
れに従わないものも多い。これに対しては、後述する、
分光エリプソメータによる複素屈折率の測定と自動車部
品の表現による方法で、rs、rpを求め、正反射率fを
求める。
However, many objects such as metal and resin do not conform to the above. In response to this,
In the method according to representations of measurement and automotive parts of the complex refractive index by spectroscopic ellipsometer, r s, determine the r p, we obtain the regular reflectance f.

【0075】次に、分光エリプソメータによる複素屈折
率の測定と自動車部品の表現について説明する。
Next, the measurement of the complex refractive index by a spectroscopic ellipsometer and the expression of an automobile part will be described.

【0076】エリプソメータは、偏光解析装置ともい
い、エリプソメータを用いて試料を測定し偏光解析法に
よって、膜厚や屈折率を求めることをエリプソメトリと
いう。以下に簡単に原理を説明する。
The ellipsometer is also called an ellipsometer, and measuring a sample using an ellipsometer and obtaining a film thickness or a refractive index by an ellipsometry is called ellipsometry. The principle will be briefly described below.

【0077】媒質1から媒質2の物質表面(境界面)に
光を入射させると、その正反射光の偏光状態が変化す
る。ここで、光Eが入射角θ1で物質表面に入射すると
き、正反射光fは、次の(23)式で表される楕円偏光
になる。
When light is incident on the material surface (boundary surface) of the medium 1 from the medium 1, the polarization state of the specularly reflected light changes. Here, when the light E is incident on the material surface at an incident angle θ 1 , the regular reflection light f becomes elliptically polarized light represented by the following equation (23).

【0078】[0078]

【数18】 (Equation 18)

【0079】ここで、rs,rpはフレネルの法則にした
がうs波とp波の振幅反射率、tanψは振幅反射率
比、Δはs成分とp成分の位相差である。この入射角θ
1と位相差Δを高精度で測定するのがエリプソメータで
ある。これと物質の光学定数n,κとの間の関係を表す
次の(24)、(25)式から、媒質2の光学定数n2,
κ2を求めることができる。
[0079] Here, r s, r p is s-wave according to the laws of the Fresnel and p-wave amplitude reflectance of, tan is amplitude reflectance ratio, delta is the phase difference between the s-component and p-component. This incident angle θ
The ellipsometer measures 1 and the phase difference Δ with high accuracy. From the following equations (24) and (25) representing the relationship between this and the optical constants n and κ of the substance, the optical constants n 2 ,
it is possible to obtain the κ 2.

【0080】[0080]

【数19】 [Equation 19]

【0081】皮膜のある表面の場合、反射係数比ρは、
次の(26)式で表すことができる。
For a surface with a coating, the reflection coefficient ratio ρ is
It can be expressed by the following equation (26).

【0082】[0082]

【数20】 (Equation 20)

【0083】但し、反射係数比δは皮膜を一往復するこ
とによる位相の遅れであり、次の(27)式で表すこと
ができる。
However, the reflection coefficient ratio δ is a phase delay caused by one round trip of the film, and can be expressed by the following equation (27).

【0084】 δ=4πdn2cosθ2 ・・・(27) 但し、d:薄膜の厚さ θ2:媒質2の屈折角 これらから、膜の厚さと屈折率を求めることができる。
以上がエリプソメトリの原理である。
Δ = 4πdn 2 cos θ 2 (27) where d: thickness of the thin film θ 2 : refraction angle of the medium 2 From these, the thickness and the refractive index of the film can be obtained.
The above is the principle of ellipsometry.

【0085】次に、複素屈折率からフレネルの反射係数
を算出する方法を説明する。本実施の形態では媒質1と
媒質2の複素屈折率を各々次の(28)、(29)式で
定義する。
Next, a method for calculating the Fresnel reflection coefficient from the complex refractive index will be described. In the present embodiment, the complex refractive indexes of the medium 1 and the medium 2 are defined by the following equations (28) and (29), respectively.

【0086】 m1=n1−iκ1 ・・・(28) m2=n2−iκ2 ・・・(29) 但し、n1、n2はそれぞれ媒質1と媒質2の複素屈折率
の実部、κ1、κ2はそれぞれ媒質1と媒質2の複素屈折
率の虚部であり、吸光係数などと呼ばれている。iは虚
数単位(i2=−1)である。また、θ1を媒質1から媒
質2への光線の入射角、θ2 を媒質2内での光線の屈折
角とする。
M 1 = n 1 −iκ 1 (28) m 2 = n 2 −iκ 2 (29) where n 1 and n 2 are the complex refractive indexes of the medium 1 and the medium 2, respectively. The real part, κ 1 and κ 2 are the imaginary parts of the complex refractive index of the medium 1 and the medium 2, respectively, and are called extinction coefficients and the like. i is an imaginary number unit (i 2 = −1). Further, θ 1 is an incident angle of a light beam from the medium 1 to the medium 2, and θ 2 is a refraction angle of the light beam in the medium 2.

【0087】このとき、次の(30)式で表されるスネ
ルの法則により(31)式を導くことができる。
At this time, Equation (31) can be derived by Snell's law expressed by the following Equation (30).

【0088】[0088]

【数21】 (Equation 21)

【0089】上記(31)式の右辺について、実部及び
虚部を次の(32)、(33)式と定義すると、(3
1)式は(34)式で表現できる。
When the real part and the imaginary part of the right side of the above equation (31) are defined as the following equations (32) and (33), (3)
Equation (1) can be expressed by equation (34).

【0090】[0090]

【数22】 (Equation 22)

【0091】従って、次の(35)式に変形できる。Therefore, it can be transformed into the following equation (35).

【0092】[0092]

【数23】 (Equation 23)

【0093】これにより、上記(35)式から(3
8)、(39)式に変形できる。
Thus, from the above equation (35), (3
8) and (39).

【0094】[0094]

【数24】 (Equation 24)

【0095】この(39)式について、右辺項を(4
0)、(41)と定義すると、(39)式は(42)式
で表現できる。
In the equation (39), the right-hand side term is expressed as (4
If defined as (0) and (41), equation (39) can be expressed by equation (42).

【0096】[0096]

【数25】 (Equation 25)

【0097】このとき、(34)式、(42)式を用い
ると、(43)式を導くことができ、次の(44)式を
導出できる。
At this time, by using the expressions (34) and (42), the expression (43) can be derived, and the following expression (44) can be derived.

【0098】[0098]

【数26】 (Equation 26)

【0099】一方、rpは次の(47)式で表せる。On the other hand, r p can be expressed by the following equation (47).

【0100】[0100]

【数27】 [Equation 27]

【0101】ここで、(47)式の右辺項のうち一部を
(48)式で置き換え、(34)式、(42)式を用い
ると、(49)式を導出できる。
Here, if a part of the right-hand side term of the equation (47) is replaced by the equation (48) and the equations (34) and (42) are used, the equation (49) can be derived.

【0102】[0102]

【数28】 [Equation 28]

【0103】そして、(49)式の右辺項を次の(5
0)式と定義する。
Then, the right side term of the equation (49) is changed to the following (5)
0) is defined.

【0104】[0104]

【数29】 (Equation 29)

【0105】これによって、rpは、次の(53)式で
表すことができ、次の(54)式を導出することができ
る。
As a result, r p can be expressed by the following equation (53), and the following equation (54) can be derived.

【0106】[0106]

【数30】 [Equation 30]

【0107】以上説明した概要及び理論に従って、本実
施の形態の作用を説明する。コンピュータグラフィクス
装置の電源が投入され、パーソナルコンピュータ16が
動作を開始すると、図1に示す処理ルーチンが実行さ
れ、ステップ100へ進む。ステップ100では、物体
の分光立体角反射率を入力する。この物体の分光立体角
反射率は、分光立体角反射率計測器で測定してもよく、
また、測定値を記憶したデータを読み取ってもよく、ま
たキーボードから入力してもよい。次のステップ102
では、ステップ100で入力された分光立体角反射率を
用いて主光源の分光分布を求め、次のステップ104に
おいて主光源を求める。
The operation of the present embodiment will be described according to the outline and theory described above. When the power of the computer graphics device is turned on and the personal computer 16 starts operating, the processing routine shown in FIG. In step 100, the spectral solid angle reflectance of the object is input. The spectral solid angle reflectance of this object may be measured by a spectral solid angle reflectometer,
Further, the data storing the measured values may be read, or may be input from a keyboard. Next step 102
Then, the spectral distribution of the main light source is determined using the spectral solid angle reflectance input in step 100, and the main light source is determined in the next step 104.

【0108】次のステップ106では、ステップ100
で入力された分光立体角反射率を用いてその他の光源の
分光分布を求め、次のステップ108においてその他の
光を求める。次のステップ110では、エリプソメータ
を用いて複素屈折率を計測し、計測値を入力する。な
お、入力する複素屈折率の値は、予めエリプソメータで
計測した計測値を記憶したデータを読み取ってもよく、
またキーボードから入力してもよい。次のステップ11
2では、上記ステップ110で入力された複素屈折率を
用いてフレネル係数rs,rpを求める。次に、ステップ
114において正反射率fを求めた後に、ステップ11
6で正反射光を求める。次のステップ118では、上記
で求めた主光源、その他の光、及び正反射光を用いて物
体の色を演算し、本ルーチンを終了する。
In the next step 106, step 100
The spectral distribution of the other light source is determined using the spectral solid angle reflectance input in step (1), and other light is determined in the next step. In the next step 110, the complex refractive index is measured using an ellipsometer, and the measured value is input. The value of the complex refractive index to be input may be obtained by reading data that stores measurement values measured by an ellipsometer in advance,
Alternatively, it may be input from a keyboard. Next Step 11
In 2, the Fresnel coefficients r s using a complex refractive index input in step 110, determine the r p. Next, after obtaining the regular reflectance f in step 114, step 11
In step 6, specular reflection light is obtained. In the next step 118, the color of the object is calculated using the main light source, the other light, and the specularly reflected light obtained as described above, and this routine ends.

【0109】なお、上記のステップ110では、(2
8)式及び(29)式に示した媒質1の屈折率及び媒質
2の屈折率、媒質1から媒質2への光線の入射角θ1
入力する。ステップ112では、(32)式のA値、
(33)式のB値、(36)式のγ値、(37)式のψ
値、(40)式のC値、(41)式のD値、(45)式
のE値、(46)式のF値、(51)式のG値、(5
2)式のH値を求める。そして、(44)式のs波のエ
ネルギ反射率(rs)、(54)式のp波のエネルギ反
射率rpを求めて出力とする。
In the above step 110, (2
8) and (29) the refractive index of the medium 1 shown formula and the refractive index of the medium 2, and inputs the incident angle theta 1 of the light beam from the medium 1 to the medium 2. In step 112, the A value of equation (32),
B value in equation (33), γ value in equation (36), ψ in equation (37)
Value, C value of expression (40), D value of expression (41), E value of expression (45), F value of expression (46), G value of expression (51), (5
2) Find the H value in the equation. Then, equation (44) s-wave energy reflectance of the (r s), and determines and outputs the energy reflectance r p of p wave (54) below.

【0110】このように、本実施の形態では、自動車の
部品の複素屈折率を用いて、フレネルの反射係数を求め
ることによって正確な映り込みを計算することができる
ため、光沢を有する自動車の部品であっても、その部品
を正確に表現することができ、コンピュータ・グラフィ
クス(CG)で現実感のある自動車のイメージ出力が可
能となる。
As described above, in the present embodiment, since accurate reflection can be calculated by calculating the reflection coefficient of Fresnel using the complex refractive index of the automobile component, the glossy automobile component can be calculated. However, the parts can be accurately represented, and a computer image (CG) can be used to output a realistic image of an automobile.

【0111】次に、本実施の形態のコンピュータ・グラ
フィクスで求めた物体の色と従来の色とを比較した比較
結果を説明する。この比較は、自動車の部品のうち金属
部品の例について実験を行った結果を示したものであ
る。表1は、自動車金属部品のある波長に対する光学定
数n,κである。ここでは、グリルなどに使われる銀メ
ッキと、エンブレムなどに使われる金メッキを採用し
た。
Next, the result of comparison between the color of the object obtained by the computer graphics of the present embodiment and the conventional color will be described. This comparison shows the results of an experiment conducted on an example of a metal part among automobile parts. Table 1 shows the optical constants n and κ for certain wavelengths of the metal parts for automobiles. Here, silver plating used for grills and the like and gold plating used for emblems and the like were adopted.

【0112】[0112]

【表1】 [Table 1]

【0113】図8、図9はそれぞれ銀メッキ11CR0
1の分光複素屈折率とフレネルの反射率である。図1
0、図11はそれぞれ銀メッキ11CR01の分光複素
屈折率とフレネルの反射率である。
FIGS. 8 and 9 show silver plating 11CR0, respectively.
1 is the spectral complex refractive index and the Fresnel reflectance. FIG.
0 and FIG. 11 show the spectral complex refractive index and Fresnel reflectance of the silver plating 11CR01, respectively.

【0114】[0114]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
測が容易な分光立体角反射率に基づいて、主光源及びそ
の他の光源の分光分布を求め、内部吸収を考慮するため
に物体の表面材質の内部吸収を含む屈折率情報に基づい
て求めた正反射光から物体の表示データを作成している
ので、金属や光沢を有する樹脂等のようにガラスと異な
る正反射率を有する物体であっても忠実に表現すること
ができる、という効果がある。
As described above, according to the present invention, the spectral distributions of the main light source and other light sources are determined based on the spectral solid angle reflectivity which is easily measured, and the object light is taken into consideration in consideration of internal absorption. Since the display data of the object is created from the specularly reflected light obtained based on the refractive index information including the internal absorption of the surface material, it can be used for objects having a regular reflectance different from that of glass, such as metals and glossy resins. Even if there is, there is an effect that it can be faithfully expressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態にかかるコンピュータグラ
フィクス装置の処理の流れを示すフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a flowchart showing a processing flow of a computer graphics device according to an embodiment of the present invention.

【図2】パーソナルコンピュータを含む物体色を再現す
るためのコンピュータグラフィクス装置の概略構成図で
ある。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a computer graphics device for reproducing an object color including a personal computer.

【図3】視線光を説明するためのイメージ図であり、
(A)は物体表面の反射を示し、(B)は完全拡散反射
面の反射を示している。
FIG. 3 is an image diagram for explaining gaze light;
(A) shows the reflection on the object surface, and (B) shows the reflection on the perfect diffuse reflection surface.

【図4】立体角の分離を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining solid angle separation.

【図5】レイトレーシングを説明するための説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining ray tracing.

【図6】フレネルの式を説明するための線図である。FIG. 6 is a diagram for explaining Fresnel's equation.

【図7】分光立体角反射率を説明するためのイメージ図
である。
FIG. 7 is an image diagram for explaining spectral solid angle reflectance.

【図8】複素屈折率に関係する光学定数の特性を示す線
図である。
FIG. 8 is a diagram showing characteristics of optical constants related to a complex refractive index.

【図9】フレネルの反射率に関係する特性を示す線図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing characteristics related to the reflectance of Fresnel.

【図10】複素屈折率に関係する光学定数の特性を示す
線図である。
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of optical constants related to a complex refractive index.

【図11】フレネルの反射率に関係する特性を示す線図
である。
FIG. 11 is a diagram showing characteristics related to the reflectance of Fresnel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 キーボード 12 コンピュータ本体 14 CRT 16 パーソナルコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Keyboard 12 Computer main body 14 CRT 16 Personal computer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体の分光立体角反射率を入力し、 前記分光立体角反射率に基づいて、前記物体を照明する
主光源の分光分布を求めると共に、該主光源以外の他光
源の分光分布を求め、 前記物体の表面材質の内部吸収を含む屈折率情報を入力
し、 前記屈折率情報を用いて正反射光の分光分布を求め、 求めた主光源の分光分布、他光源の分光分布及び正反射
光の分光分布に基づいて前記物体の表示データを作成
し、 前記表示データに基づいて前記物体の画像を表示する、 物体画像表示方法。
1. A spectral solid angle reflectance of an object is input, and a spectral distribution of a main light source illuminating the object is determined based on the spectral solid angle reflectance, and a spectral distribution of another light source other than the main light source is obtained. The refractive index information including the internal absorption of the surface material of the object is input, and the spectral distribution of the specularly reflected light is determined using the refractive index information.The calculated spectral distribution of the main light source, the spectral distribution of the other light source and An object image display method, comprising: creating display data of the object based on a spectral distribution of specular reflection light; and displaying an image of the object based on the display data.
【請求項2】 前記屈折率情報は、前記物体の表面材質
の屈折率を表す実数部及び表面材質の内部吸収を表す虚
数部で構成された複素屈折率を入力することを特徴とす
る請求項1に記載の物体画像表示方法。
2. The method according to claim 1, wherein the refractive index information includes a complex refractive index including a real part representing a refractive index of a surface material of the object and an imaginary part representing an internal absorption of the surface material. 2. The object image display method according to 1.
【請求項3】 前記複素屈折率は、光の入射角と、偏光
のs波及びp波の位相差との関係を予め求め、該関係に
基づいて求めることを特徴とする請求項2に記載の物体
画像表示方法。
3. The complex refractive index according to claim 2, wherein the relationship between the incident angle of light and the phase difference between the s-wave and the p-wave of polarized light is determined in advance, and the complex refractive index is determined based on the relationship. Object image display method.
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