JP2005100040A - テクスチャの生成システムおよびその生成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】経験および特別な知識がない人であっても、物体の表面のテクスチャを物理的に厳密に、かつ容易に生成することができるテクスチャの生成システムおよびその生成方法を提供する。
【解決手段】物体のテクスチャを生成するテクスチャの生成システムは、物体の表面形状の情報が登録された第１のデータベース、物体の素材の情報が登録された第２のデータベース、および物体の表面に入射する入射光の情報が登録された第３のデータベースを備えるデータベース部と、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報および入射光の情報に基づいて、物体およびその周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出し、物体の表面に対する所定の角度における前記散乱光の２次元的な強度分布を算出する演算部とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】物体のテクスチャを生成するテクスチャの生成システムは、物体の表面形状の情報が登録された第１のデータベース、物体の素材の情報が登録された第２のデータベース、および物体の表面に入射する入射光の情報が登録された第３のデータベースを備えるデータベース部と、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報および入射光の情報に基づいて、物体およびその周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出し、物体の表面に対する所定の角度における前記散乱光の２次元的な強度分布を算出する演算部とを有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、画像出力装置により出力されるプリントの被写体のテクスチャについて、物理的に厳密に簡易に生成するテクスチャの生成システムおよびその生成方法に関するものである。
従来、画像出力装置により出力されるプリントの被写体（物体）の表面の模様などのテクスチャをコンピュータグラフィックスで表現することがなされている。この場合、テクスチャは、実写に基づいて作成されるか、またはクリエイターの感性もしくは経験に基づいて作成されている（例えば、非特許文献１等参照）。
ＭｄＮ編集部、「ＤＴＰ＆グラフィックデザインのネタ帳」、株式会社エムディエヌコーポレーション、２００３年４月１日、ｐ．１４２
このように、従来、テクスチャは、実写またはクリエイターの感性もしくは経験に基づいて作成されているので、物理的厳密性が乏しく、さらにテクスチャを作成するに経験および特別な知識が必要とされるという問題点がある。
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、経験および特別な知識がない人であっても、物体の表面のテクスチャを物理的に厳密に、かつ容易に生成することができるテクスチャの生成システムおよびその生成方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、物体のテクスチャを生成するテクスチャの生成システムであって、複数の物体の表面形状の情報が登録されている第１のデータベース、複数の素材の情報が登録されている第２のデータベース、および前記物体の表面に入射する入射光の情報が複数登録されている第３のデータベースの少なくとも１つを備えるデータベース部と、少なくとも前記データベース部が備える前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報、ならびに前記物体のテクスチャを表示する表示部と、前記データベース部から出力された前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報に基づいて、前記物体および前記物体の周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出するとともに、前記物体の表面に対する所定の角度における前記散乱光の２次元的な強度分布を算出する演算部と、前記データベース部に備えられる第１のデータベース乃至第３のデータベースのいずれかが備えられていない場合には、前記備えられていない前記第１のデータベース乃至第３のデータベースのいずれかに登録されている前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報を前記演算部に入力する入力手段とを有することを特徴とするテクスチャの生成システムを提供するものである。
また、本発明の第２の態様は、物体のテクスチャを生成するテクスチャの生成方法であって、前記物体の表面形状の情報を取得する工程と、前記物体の素材の情報を取得する工程と、前記物体の表面に入射する入射光の情報を取得する工程と、前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報に基づいて、前記物体および前記物体の周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出する工程と、前記物体の表面に対する所定の角度における前記散乱光の２次元的な強度分布を算出する工程とを有することを特徴とするテクスチャの生成方法を提供するものである。
本発明において、前記物体の表面形状の情報を取得する工程は、複数の物体の表面形状の情報が登録されている第１のデータベースから選択するものであることが好ましい。
また、本発明において、前記物体の素材の情報を取得する工程は、複数の素材の情報が登録されている第２のデータベースから選択するものであることが好ましい。
さらに、本発明において、前記物体の素材の情報は、素材の誘電率および透磁率または素材の屈折率の情報を含むことが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記物体の表面に入射する入射光の情報を取得する工程は、前記物体の表面に入射する入射光の情報が複数登録されている第３のデータベースから選択することを含むことが好ましい。
本発明のテクスチャの生成システムによれば、物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報が登録された第１のデータベース〜第３のデータベース
を少なくとも１つ設け、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報を表示部に表示させるので、経験および特別な知識がない人であってもテクスチャを生成するに必要な情報を選択することができる。さらに、本発明にテクスチャの生成システムおいては、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報に基づいてマクスウェルの方程式により、物体およびその周辺領域の散乱光の強度分布を求めている。このため、物理的に厳密に物体の表面のテクスチャを、経験および特別な知識を有することなく、容易に生成することができる。
を少なくとも１つ設け、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報を表示部に表示させるので、経験および特別な知識がない人であってもテクスチャを生成するに必要な情報を選択することができる。さらに、本発明にテクスチャの生成システムおいては、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報に基づいてマクスウェルの方程式により、物体およびその周辺領域の散乱光の強度分布を求めている。このため、物理的に厳密に物体の表面のテクスチャを、経験および特別な知識を有することなく、容易に生成することができる。
本発明のテクスチャの生成方法によれば、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および物体の表面に入射させる入射光の情報を取得し、これらの物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報に基づいて、物体およびその周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出するので、物理的に厳密に物体の表面のテクスチャを生成することができる。
また、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および物体の表面に入射させる入射光の情報を取得は、例えば、第１のデータベース〜第３のデータベースから取得することにより、経験および特別な知識がない人であっても、物体の表面のテクスチャを容易に生成することができる。
また、物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および物体の表面に入射させる入射光の情報を取得は、例えば、第１のデータベース〜第３のデータベースから取得することにより、経験および特別な知識がない人であっても、物体の表面のテクスチャを容易に生成することができる。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のテクスチャの生成システムおよびその生成方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るテクスチャ生成システムを示す模式図である。
図１は、本発明の実施形態に係るテクスチャ生成システムを示す模式図である。
図１に示すように、テクスチャ生成システム（以下、生成システムという）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（表示部）１８とを有する。
データベース部１２は、表面形状のデータベース（以下、表面形状のＤＢという）２０（第１のデータベース）と、素材のデータベース（以下、素材のＤＢという）２２（第２のデータベース）と、入射光のデータベース（以下、入射光のＤＢという）２４（第３のデータベース）とを有する。
表面形状のＤＢ２０は、物体の表面形状の情報が複数個登録されているものである。この物体の表面形状とは、例えば、その物体の表面の断面における輪郭、または３次元で表現されたものである。
ここで、図２（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態の表面形状のデータベースに登録されている物体の表面形状を示す模式的断面図である。
図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、本実施形態の生成システム１０においては、表面形状のＤＢ２０に、例えば、６個の物体３０〜４０の表面形状が登録されている。なお、図２（ａ）〜（ｆ）に示す符号ｐは、物体３０〜４０の輪郭を示すものである。また、物体４０は、その内部に空洞ｖが形成されている。
ここで、図２（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態の表面形状のデータベースに登録されている物体の表面形状を示す模式的断面図である。
図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、本実施形態の生成システム１０においては、表面形状のＤＢ２０に、例えば、６個の物体３０〜４０の表面形状が登録されている。なお、図２（ａ）〜（ｆ）に示す符号ｐは、物体３０〜４０の輪郭を示すものである。また、物体４０は、その内部に空洞ｖが形成されている。
後述するように、この表面形状のＤＢ２０に登録されている物体３０〜４０は、画像として、制御部１６によりモニタ１８に表示される。表示された各物体３０〜４０の中から、例えば、入力手段１４によりユーザが希望するものが選択される。
なお、本実施形態においては、表面形状のＤＢ２０に登録する物体の表面形状の数を６個としたが、特に限定されるものではない。生成システム１０の容量が許容する範囲で最大とすることが好ましい。
なお、本実施形態においては、表面形状のＤＢ２０に登録する物体の表面形状の数を６個としたが、特に限定されるものではない。生成システム１０の容量が許容する範囲で最大とすることが好ましい。
素材のＤＢ２２は、複数の素材の情報が登録されているものである。素材とは、例えば、アルミニウム、またはチタンなどの金属、ベニアなどの木材、およびガラス、またはセラミックスなどの非金属などのことである。素材の情報とは、素材の誘電率および透磁率、または素材の屈折率のことである。本実施形態においては、後述するように、マクスウェルの方程式を用いるので、屈折率、または誘電率および透磁率のいずれかの情報があればよい。
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）は、縦軸に屈折率をとり、横軸に波長をとって各素材の情報を示すグラフである。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、素材毎に屈折率が異なり、また波長依存性も異なる。
また、後述するように、この素材のＤＢ２２に登録されている素材の情報は、制御部１６によりモニタ１８に、例えば、屈折率の波長依存性のグラフとして表示される。表示された各素材の情報の中から、例えば、入力手段１４によりユーザが希望するものが選択される。すなわち、素材に応じた屈折率が選択される。
なお、本実施形態においては、素材のＤＢ２２に登録する素材の情報の数を３個としたが、特に限定されるものではない。生成システム１０の容量が許容する範囲で最大とすることが好ましい。
また、素材の情報は、素材毎に規定してもよく、チタン、ガラス、または木材に対応させて各素材の情報を素材のＤＢ２２に登録し、モニタ１８には、素材名を表示させて、それをユーザの選択させるようにしてもよい。これにより、ユーザは、テクスチャを更に一層容易に得ることができる。
なお、本実施形態においては、素材のＤＢ２２に登録する素材の情報の数を３個としたが、特に限定されるものではない。生成システム１０の容量が許容する範囲で最大とすることが好ましい。
また、素材の情報は、素材毎に規定してもよく、チタン、ガラス、または木材に対応させて各素材の情報を素材のＤＢ２２に登録し、モニタ１８には、素材名を表示させて、それをユーザの選択させるようにしてもよい。これにより、ユーザは、テクスチャを更に一層容易に得ることができる。
入射光のＤＢ２４は、物体の表面に入射する入射光の情報が複数登録されているものである。この入射光の情報は、例えば、光源の分光分布により与えられるものである。なお、この入射光の情報には、入射角度が含まれていてもよい。
ここで、図４（ａ）〜（ｃ）は、縦軸に強度をとり、横軸に波長をとって、光源の分光分布を示すヒストグラムである。
図４（ａ）〜（ｃ）に示す波長分布を有する光源が、例えば、３個入射光のＤＢ２４に登録されている。
ここで、図４（ａ）〜（ｃ）は、縦軸に強度をとり、横軸に波長をとって、光源の分光分布を示すヒストグラムである。
図４（ａ）〜（ｃ）に示す波長分布を有する光源が、例えば、３個入射光のＤＢ２４に登録されている。
また、後述するように、この入射光のＤＢ２４に登録されている入射光の情報（図４（ａ）〜（ｃ））は、制御部１６によりモニタ１８に表示される。表示された入射光の情報の中から、例えば、入力手段１４によりユーザが希望するものが選択される。すなわち、ユーザが希望する光源に応じた分光分布が選択される。
なお、本実施形態においては、入射光のＤＢ２４に登録する入射光の情報の数を３個としたが、特に限定されるものではない。生成システム１０の容量が許容する範囲で最大とすることが好ましい。
なお、本実施形態においては、入射光のＤＢ２４に登録する入射光の情報の数を３個としたが、特に限定されるものではない。生成システム１０の容量が許容する範囲で最大とすることが好ましい。
また、入射光の情報は、光源の種類毎に登録してもよい。例えば、ＪＩＳ Ｚ８７２０−２０００で規定されている標準光源Ａ、標準光源Ｄ６５、常用光源Ｄ６５、常用光源Ｄ５０、常用光源Ｄ５５、および常用光源Ｄ７５、ならびにＪＩＳ Ｚ９１１２−１９９０で規定されている蛍光灯、および白熱電球（色温度が３２００Ｋのタングステン光）などに対応させて入射光の情報を入射光のＤＢ２４に登録するようにしてもよい。さらに、入射光の入射角度を登録してもよい。
この場合、モニタ１６には、入射光のＤＢ２４に登録されている光源の種類に対応させたボタンを表示させてマウスなどにより選択できるようにしてもよい。さらには、入射角度も選択できるようにしてもよい。これにより、ユーザは、テクスチャを更に一層容易に得ることができる。
この場合、モニタ１６には、入射光のＤＢ２４に登録されている光源の種類に対応させたボタンを表示させてマウスなどにより選択できるようにしてもよい。さらには、入射角度も選択できるようにしてもよい。これにより、ユーザは、テクスチャを更に一層容易に得ることができる。
なお、本実施形態においては、データベース部１２に表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４を設ける構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。また、本実施形態においては、表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４のうち、少なくとも１つ設けられていればよい。
入力手段１４は、光源の物体に表面に対する入射角度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、本発明においては、上述の如く、表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４のうち、少なくとも１つ設けられていればよい。このため、表面形状の情報、素材の情報、および入射光の情報のうち、後述する演算部２６に入力されないものが生じる。この場合、設けられていない表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、または入射光のＤＢ２４については、ユーザにより入力手段１４により演算部２６に入力される。また、入力手段１４により、入射光の入射角度、または物体の観察方向を入力することもできる。
なお、本発明においては、上述の如く、表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４のうち、少なくとも１つ設けられていればよい。このため、表面形状の情報、素材の情報、および入射光の情報のうち、後述する演算部２６に入力されないものが生じる。この場合、設けられていない表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、または入射光のＤＢ２４については、ユーザにより入力手段１４により演算部２６に入力される。また、入力手段１４により、入射光の入射角度、または物体の観察方向を入力することもできる。
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２６を備える。
この制御部１６は、データベース部１２（表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４）から演算部２６に物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報を出力させる。
また、制御部１６は、モニタ１８に、データベース部１２の表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４に登録されている表面形状の情報（図２（ａ）〜図２（ｆ）参照）、素材の情報（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）、および入射光の情報（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）を表示させる。
この制御部１６は、データベース部１２（表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４）から演算部２６に物体の表面形状の情報、物体の素材の情報、および入射光の情報を出力させる。
また、制御部１６は、モニタ１８に、データベース部１２の表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４に登録されている表面形状の情報（図２（ａ）〜図２（ｆ）参照）、素材の情報（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）、および入射光の情報（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）を表示させる。
演算部２６は、物体の表面の情報、物体の素材の情報、および物体に入射する入射光の情報に基づいて、物体の表面を含む所定の周辺領域における散乱光の強度分布を下記数式１〜数式４に示すマクスウェルの方程式により算出するものである。なお、下記数式５は、屈折率と誘電率および透磁率との関係を示すものである。
この演算部２６には、データベース部１２または入力手段１４からの物体の表面の情報、物体の素材の情報、および物体に入射する入射光の情報を記憶する記憶部（図示せず）が備えられており、計算に必要な１つの物体の表面の情報、物体の素材の情報、および物体に入射する入射光の情報がまとめで記憶される。
演算部２６における物体の表面の散乱光の強度分布の算出方法としては、例えば、差分法（ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法）、有限要素法、および境界要素法などが挙げられる。
演算部２６における物体の表面の散乱光の強度分布の算出方法としては、例えば、差分法（ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法）、有限要素法、および境界要素法などが挙げられる。
本実施形形態においては、演算部２６が、選択された計算方法に基づいて、選択された所定の表面形状を有する物体および表面、およびその周辺領域のメッシュモデルを作製する。そして、演算部２６が、物体の表面の情報、物体の素材の情報、および物体に入射する入射光の情報に基づいて、このメッシュモデルにおける散乱光の強度分布をマクスウエルの方程式を用いて算出する。これにより、３次元の散乱光の強度分布が得られる。
さらに、演算部２６が得られた散乱光の強度分布を物体の表面に対する所定の角度における散乱光の２次元的な強度分布を算出する。これにより、物理的に厳密な物体のテクスチャを得ることができる。
さらに、演算部２６が得られた散乱光の強度分布を物体の表面に対する所定の角度における散乱光の２次元的な強度分布を算出する。これにより、物理的に厳密な物体のテクスチャを得ることができる。
また、制御部１６は、演算部２６で最終的に得られた物体の表面のテクスチャをモニタ１８に表示させる。
なお、上記数式１〜数式５に示すＤは電束密度、ρは真電荷密度、Ｅは電場の強さ、Ｂは磁束密度、Ｈは磁場の強さ、ｉは伝導電流密度、ｎは屈折率、εは誘電率、μは透磁率、ε０は真空の誘電率、μ０は真空の透磁率である。
モニタ１８は、データベース部１２の表面形状のＤＢ２０、素材のＤＢ２２、および入射光のＤＢ２４に登録されている表面形状の情報（図２（ａ）〜図２（ｆ）参照）、素材の情報（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）、および入射光の情報（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）を、例えば、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。
本実施形態の生成システム１０においては、マクスウェルの方程式を用いて物体の表面の散乱光の強度分布を算出するので、物体の表面の物理的に厳密な散乱光の強度分布を得ることができる。加えて、データベース部に登録された表面形状の情報、素材の情報および入射光の情報をモニタに表示し、必要な情報は、表示画面から選択することができるので、散乱光の強度分布を容易に得ることができる。さらに、この散乱光の強度分布に基づいて物体の表面の所定の角度から観察する方向の２次元的な散乱光の強度分布を算出するので、物理的に厳密なテクスチャを容易に得ることができる。
次に、本実施形態のテクスチャの生成方法について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係るテクスチャの生成方法を工程順に示すフローチャートである。
図５は、本発明の実施形態に係るテクスチャの生成方法を工程順に示すフローチャートである。
図５に示すように、先ず、制御部１６（図１参照）により、モニタ１８（図１参照）に表面形状のＤＢ２０に登録されている表面形状の一覧（図２（ａ）〜図２（ｆ）参照）を表示させる（ステップＳ１）。
そして、モニタ１８に表示された表面形状の一覧からユーザにより、入力手段１４を用いて、例えば、図２（ｃ）に示す物体３４が選択される。この選択された物体３４の表面形状の情報を演算部２６に出力させて、演算部２６に記憶させる。
そして、モニタ１８に表示された表面形状の一覧からユーザにより、入力手段１４を用いて、例えば、図２（ｃ）に示す物体３４が選択される。この選択された物体３４の表面形状の情報を演算部２６に出力させて、演算部２６に記憶させる。
次に、制御部１６により、モニタ１８に素材のＤＢ２２に登録されている素材の情報の一覧（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）を表示させる（ステップＳ２）。
そして、モニタ１８に表示された素材の情報の一覧からユーザにより、入力手段１４を用いて、例えば、図３（ａ）に示す素材が選択される。この選択された素材は、物体３４に関連付けて演算部２６で記憶される。
そして、モニタ１８に表示された素材の情報の一覧からユーザにより、入力手段１４を用いて、例えば、図３（ａ）に示す素材が選択される。この選択された素材は、物体３４に関連付けて演算部２６で記憶される。
次に、制御部１６により、モニタ１８に入射光のＤＢ２４に登録されている入射光の情報の一覧（図４（ａ）〜（ｃ））を表示させる（ステップＳ３）。
そして、モニタ１８に表示された入射光の情報の一覧からユーザにより、入力手段１４を用いて、例えば、図４（ｂ）に示す分光分布を示す入射光が選択される。このとき、入射光の入射角度も入力される。
選択された入射光およびその入射角度は、物体３４に関連付けて演算部２６に記憶される。
そして、モニタ１８に表示された入射光の情報の一覧からユーザにより、入力手段１４を用いて、例えば、図４（ｂ）に示す分光分布を示す入射光が選択される。このとき、入射光の入射角度も入力される。
選択された入射光およびその入射角度は、物体３４に関連付けて演算部２６に記憶される。
次に、制御部１６により、モニタ１８に演算部２６により演算可能な計算方法の一覧（図示せず）を表示させる（ステップＳ４）。本実施形態においては、例えば、差分法、有限要素法、および境界要素法が表示される。
そして、モニタ１８に表示された計算方法の一覧から所望の計算方法がユーザにより、入力手段１４を用いて選択される。選択された計算方法は、物体３４に関連付けて演算部２６に記憶される。
そして、モニタ１８に表示された計算方法の一覧から所望の計算方法がユーザにより、入力手段１４を用いて選択される。選択された計算方法は、物体３４に関連付けて演算部２６に記憶される。
なお、これらの計算方法については、例えば、メッシュが立方体である場合には、差分法を選択することが好ましい。また、計算精度を高めたい場合には、有限要素法を選択することが好ましい。さらに、物体の大きさが大きい場合には、境界要素法を選択することが好ましい。
次に、選択された計算方法に基づいて解析できるように、選択した物体３４についてメッシュモデルを作製する（ステップＳ５）。
ここで、図６は、本実施形態の差分法または有限要素法を実施するためのメッシュモデルを示す模式的断面図である。
図６に示すように、差分法および有限要素法においては、メッシュモデル５０は、物体３４および物体３４の周辺領域ｓを含め、例えば、直交座標系による四角形要素で分割する。このメッシュの間隔は、入射光の波長のうち、最短の波長の１／１０以下とすることが好ましい。
ここで、図６は、本実施形態の差分法または有限要素法を実施するためのメッシュモデルを示す模式的断面図である。
図６に示すように、差分法および有限要素法においては、メッシュモデル５０は、物体３４および物体３４の周辺領域ｓを含め、例えば、直交座標系による四角形要素で分割する。このメッシュの間隔は、入射光の波長のうち、最短の波長の１／１０以下とすることが好ましい。
なお、図６は断面図であるので、物体３４およびその周辺領域ｓは、実際には立方体要素で分割されている。
また、有限要素法においては、分割要素は、直交座標系に限定されるものではなく、斜交座標系であってもよい。
また、図７に示すように、境界要素法においては、例えば、物体３４の輪郭ｐを●で示す節点で離散化してメッシュモデル５２とする。
なお、メッシュモデルの作製も、特に限定されるものではなく、公知のメッシュモデルの作製方法により作製すればよい。
また、有限要素法においては、分割要素は、直交座標系に限定されるものではなく、斜交座標系であってもよい。
また、図７に示すように、境界要素法においては、例えば、物体３４の輪郭ｐを●で示す節点で離散化してメッシュモデル５２とする。
なお、メッシュモデルの作製も、特に限定されるものではなく、公知のメッシュモデルの作製方法により作製すればよい。
次に、空間モデルにおける散乱光の強度分布をマクスウエルの方程式を用いて計算する（ステップＳ６）。これにより、物体３４の表面およびその周辺領域ｓの散乱光の強度分布が得られる。この得られた散乱光の強度分布は、３次元における強度分布である。
なお、この散乱光の強度分布は、選択された差分法、有限要素法または境界要素法による公知の数値計算方法により計算されるものであり、特に限定されるものではない。
なお、この散乱光の強度分布は、選択された差分法、有限要素法または境界要素法による公知の数値計算方法により計算されるものであり、特に限定されるものではない。
次に、ユーザにより、入力手段１４を用いて観察方向が、物体３４の表面に対する角度として入力される。この物体３４の表面に対する角度（観察方向）における物体３４の散乱光の２次元の強度分布を求めて、テクスチャを生成する（ステップＳ７）。
このように、本実施形態においては、テクスチャを生成するために必要な情報をモニタ１８に表示されたものから選択し、入射光の入射角度および物体の表面の観察方向を入力することにより、経験および特別な知識を必要とすることなく、物理的に厳密なテスクチャを容易に生成することができる。
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明のテクスチャの生成システムおよびその生成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、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。
１０ テクスチャ生成システム
１２ データベース部
１４ 制御部
１６ 入力手段
１８ モニタ
２０ 表面形状のデータベース
２２ 素材のデータベース
２４ 入射光のデータベース
２６ 演算部
３０〜４０ 物体
５０、５２ メッシュモデル
ｐ 輪郭
ｓ 周辺領域
１２ データベース部
１４ 制御部
１６ 入力手段
１８ モニタ
２０ 表面形状のデータベース
２２ 素材のデータベース
２４ 入射光のデータベース
２６ 演算部
３０〜４０ 物体
５０、５２ メッシュモデル
ｐ 輪郭
ｓ 周辺領域
Claims (6)
- 物体のテクスチャを生成するテクスチャの生成システムであって、
複数の物体の表面形状の情報が登録されている第１のデータベース、複数の素材の情報が登録されている第２のデータベース、および前記物体の表面に入射する入射光の情報が複数登録されている第３のデータベースの少なくとも１つを備えるデータベース部と、
少なくとも前記データベース部が備える前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報、ならびに前記物体のテクスチャを表示する表示部と、
前記データベース部から出力された前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報に基づいて、前記物体および前記物体の周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出するとともに、前記物体の表面に対する所定の角度における前記散乱光の２次元的な強度分布を算出する演算部と、
前記データベース部に備えられる第１のデータベース乃至第３のデータベースのいずれかが備えられていない場合には、前記備えられていない前記第１のデータベース乃至第３のデータベースのいずれかに登録されている前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報を前記演算部に入力する入力手段とを有することを特徴とするテクスチャの生成システム。 - 物体のテクスチャを生成するテクスチャの生成方法であって、
前記物体の表面形状の情報を取得する工程と、
前記物体の素材の情報を取得する工程と、
前記物体の表面に入射する入射光の情報を取得する工程と、
前記物体の表面形状の情報、前記物体の素材の情報、および前記入射光の情報に基づいて、前記物体および前記物体の周辺領域における散乱光の強度分布をマクスウェルの方程式を用いて算出する工程と、
前記物体の表面に対する所定の角度における前記散乱光の２次元的な強度分布を算出する工程とを有することを特徴とするテクスチャの生成方法。 - 前記物体の表面形状の情報を取得する工程は、複数の物体の表面形状の情報が登録されている第１のデータベースから選択するものである請求項２に記載のテクスチャの生成方法。
- 前記物体の素材の情報を取得する工程は、複数の素材の情報が登録されている第２のデータベースから選択するものである請求項２または３に記載のテクスチャの生成方法。
- 前記物体の素材の情報は、素材の誘電率および透磁率または素材の屈折率の情報を含む請求項２〜４のいずれか１項に記載のテクスチャの生成方法。
- 前記物体の表面に入射する入射光の情報を取得する工程は、前記物体の表面に入射する入射光の情報が複数登録されている第３のデータベースから選択することを含む請求項２〜５のいずれか１項に記載のテクスチャの生成方法。
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| JP2003332133A JP2005100040A (ja) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | テクスチャの生成システムおよびその生成方法 |
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|---|---|---|---|
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