JP2006284601A

JP2006284601A - コンピュータグラフィックス画像データから塗料配合を推定する方法

Info

Publication number: JP2006284601A
Application number: JP2006158353A
Authority: JP
Inventors: Hisao Asaba; 尚郎浅場; Koichi Kuwano; 浩一桑野
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】３次元ＣＧ画像をもたらした画像用データを利用して、直接その画像に対応する塗色の塗料配合をＣＣＭ技法を活用して推定する方法を提供する。
【解決手段】変角分光反射率分布に基づいて描かれたコンピュータグラフィックス画像の画像用データからコンピュータカラーマッチング技法に必要な分光反射率のデータを抽出し、上記抽出したデータを用いて、上記コンピュータグラフィックス画像の表示色に対応する塗色をもたらす塗料配合を上記コンピュータカラーマッチング技法により算出するコンピュータグラフィックス画像データから塗料配合を推定する方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、コンピュータグラフィックス画像データから塗料配合を推定する方法に関する。

３次元コンピュータグラフィックス（以下「３次元ＣＧ」という）技術は、画像処理や映像技術の分野で多用されている。一般に、コンピュータグラフィックスは、画像データをコンピュータ上で処理して得られるものであるので、色彩や形状等は自由に設定可能であり、必ずしも現実のものとの対応が確保されている必要はない。しかしながら、現実に存在する物体の色を対象とする工業デザイン分野等においては、コンピュータグラフィックスは、現実の物体色等と対応するものであることが要請される。

これに応えるものとして、３次元ＣＧを、物体色、例えば、実際の塗板からの変角分光反射率分布に基づいて描く技術が開発され、光輝材顔料や特殊な色彩効果を有する顔料を配合した塗料等であっても、現実の塗料を対象物に塗装した場合の色彩的効果をＣＲＴ画面上で確認することが可能となる段階に達しつつある。こうして、多様な顔料や光輝材を使用する自動車等のデザイン開発等の分野における高精度かつ高能率の色彩設計が現実のものとなりつつある。特に、単に色彩としてのみではなく、形状との適合性を評価し、物体の形状や照明状態に応じた色彩の変化等をも考慮する必要のある高精度の色彩設計を実行することが可能となりつつある。

一方、目標とする色彩を実現する塗料等の配合量を、コンピュータにより予測計算するコンピュータカラーマッチング（以下「ＣＣＭ」という）技法が知られている。この技法によれば、熟練を要する塗料等の調合作業を特別な訓練なしに容易に実行することが可能となることが期待されている。このＣＣＭにおいては、従来のいわゆるソリッド系塗色を対象とするものである場合、一つの受光角における分光測色のデータで塗料配合を予測することが可能である。しかしながら、近年、特に自動車等に広く用いられている光学的な異方性を有するメタリック系やパール系等の光輝材顔料含有塗色や微粒子酸化チタン、多彩色発色顔料等を含有する特殊な色彩効果を有する塗色を対象とする場合には、ＣＣＭ技法を実行するためには、目標色についての複数受光角度における測色データを必要とする。

ところで、上記３次元ＣＧ画像を現実の塗板の変角分光反射率データに基づいて描画したものや、更にそのものにデザイン上の加工を施したものが所期の目的にかなうものであった場合等において、その塗色を所望の被塗物上等で再現する必要がある場合には、その３次元ＣＧ画像をもたらした塗色の塗料配合を知る必要がある。上記ＣＣＭ技法をこの場合に用いようとすると、通常、その塗色を複数受光角度において測色してデータを得る作業が必要である。しかしながら、特に描画した画像をデザイン加工した場合等にあっては、このような実際の測色を実施することが事実上困難であることが現実の塗料設計業務においては少なくない。また、デザイン業務との連携や多様なニーズに対応する上で、煩雑な測色作業を繰り返す必要があることは障害となる。従って、ＣＣＭ技法の潜在的有効性にもかかわらずその利便性を充分に活用することができない場合があった。すなわち、端的に言えば、カラーデザイナーが３次元ＣＧを用いてデザインした自動車外板色等の色彩画像に対応する塗料配合を簡便に予測する手法が存在しなかった。

特開平７−１５００８１号公報には、塗料等を塗布して塗装面を得るときや塗装面をカラーＣＲＴ画面上に表示するときにデザイナー等が意図する塗装面の塗装色を再現する塗装色の再現方法が開示されており、それによれば、塗装色を再現するための色材及び光輝材顔料等の構成材料の量と反射率との対応である規定値を設定し、更にデザイナー等が所望する新規反射率が読み取られ、次にこの新規反射率に対する色材等の構成材料の量が、補間による逆推定法を用いた既知関係の反射率と構成材料の量とに基づいて計算され、色材混合装置等へ出力される。上記技術は、既知関係の反射率と構成材料の量とに基づいて補間対応関係等によって所望の新規反射率に対応する構成材料の量を導くものであって、通常のＣＣＭ技法を使用するものではない。従って、既存のＣＣＭ装置やそのためのデータベース等を活用するものではない。このため、３次元ＣＧ画像を現実の塗板の分光反射率データに基づいて描画したものが所期の目的にかなうものであった場合等において、その３次元ＣＧ画像をもたらした塗色の塗料配合を知る必要がある場合に、新たに既知関係の反射率と構成材料の量とに基づく対応関係を求める必要があり、既存の３次元ＣＧ用システムを活用することが困難である。また、既存のＣＣＭ技法を使用するものではないので、既存のＣＣＭ用カラーデータベースをそのまま活用することも困難である。

本発明は、上述の現状に鑑み、３次元ＣＧ画像をもたらした画像用データを利用して、直接その画像に対応する塗色の塗料配合をＣＣＭ技法を活用して推定する方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、変角分光反射率分布に基づいて描かれたコンピュータグラフィックス画像の画像用データからコンピュータカラーマッチング技法に必要な分光反射率のデータを抽出し、前記抽出したデータを用いて、前記コンピュータグラフィックス画像の表示色に対応する塗色をもたらす塗料配合を前記コンピュータカラーマッチング技法により算出することによりコンピュータグラフィックス画像データから塗料配合を推定する方法である。以下に本発明を詳述する。

本発明においては、変角分光反射率分布に基づいてコンピュータにより描いたコンピュータグラフィックス画像の画像用データからＣＣＭ用データを抽出して、上記コンピュータグラフィックス画像の表示色に対応する塗色をもたらす塗料配合を推定する。本明細書中、「変角分光反射率分布」とは、物体の表面からの反射光を受光する受光角を変化させた変角ごとの分光反射率からなる一組の変角分光反射率を意味する。また、上記分光反射率には、正反射方向におけるいわゆる鏡面反射率と、それ以外の方向における分光立体角反射率（拡散反射率ともいう）との両者が含まれる。以下、上記コンピュータグラフィックス画像の画像用データについて説明する。

変角分光反射率分布に基づくコンピュータグラフィックス画像は、光や色彩に関する物理理論に基づいて、光源から出た光が物体表面において反射、透過、散乱されて最終的に受光器又は受光器官に到達する過程の解析を行う光学・測色学の知見に基づいて、３次元ＣＧソフトウエアにより作成される。上記コンピュータグラフィックス画像用のデータは、一般に、像の形状を表す形状データ、形状の表面の色を表す色彩データ及び背景データや照明条件等からなる。このうち、色彩データは、形状の表面色彩を規定する。変角分光反射率分布に基づいて３次元ＣＧソフトウエアによりコンピュータグラフィックス画像を描く場合、この色彩データとして変角分光反射率分布が使用される。

本発明においては、上記色彩データは、変角分光反射率分布からなるものであればよく、原則的には、その変角分光反射率分布の由来を問わない。しかしながら、塗料配合の精度を高めるためには、上記変角分光反射率分布は、現実の塗板を変角分光光度計によって測色して得た変角分光反射率データからなるものであることが好ましい。上記変角分光反射率データは、測光波長λ、並びに、適当な直角座標系における光の入射方向を記述する二つの角θ₁ 及びθ₂ 、光の反射方向を記述する二つのθ₃ 及びθ₄ の５つの自由度をもつ複数の反射率の値からなる。上記変角分光反射率データは、所望により光輝材を含む塗料が塗布された試料に対して、所定の光源から放射された照明光を照射したうえで、複数の反射方向についてそれぞれ反射光の分光測色を行って分光測色値データを採取することにより得ることができる離散的な値である。

アルミフレーク顔料、金属メッキしたガラスフレーク顔料、板状酸化鉄顔料、グラファイト等のメタリック系光輝材顔料；ホワイトマイカ、干渉マイカ、着色マイカ等のマイカ系光輝材顔料；ＭＩＯ等の光輝材顔料等の光輝材顔料含有塗料や、微粒子酸化チタン、多彩色発色顔料等の特殊色彩効果を有する顔料を含有する塗料は、ソリッド系塗料と比較して反射方向によって分光反射率が大きく変化する。すなわち、ソリッド系塗料の場合には、正反射方向以外のあらゆる方向において分光反射率は事実上一定であるのに対して、光輝材顔料含有塗料や特殊色彩効果を有する顔料を含有する塗料は、一般に、正反射方向から離れるに従って分光反射率が大きく変化する。本明細書中、このように反射方向によって分光反射率が変化する塗料を「光輝材を含む塗料」と称する。従って、これには、上述したメタリック系光輝材顔料等を含有する光輝材顔料含有塗料のみならず、上述の微粒子酸化チタン、多彩色発色顔料等の特殊色彩効果を有する顔料を含有する塗料もまた含まれる。上記角度パラメータを変化させて多くの角度について分光反射率データを測色して得られる変角分光反射率分布を使用することにより、メタリック系光輝材顔料等を含有する光輝材顔料含有塗料や特殊色彩効果を有する顔料を含有する塗料についても、その塗色の分光反射特性を正確に規定するができ、対象物の形状とマッチングした精度の高い質感表現等が可能となる。

上記変角分光反射率データは、光輝材顔料等を含有しない塗色についてであってもよく、光輝材を含む塗料の塗色についてであってもよい。光輝材を含む塗料の塗色を対象とするものである場合には、本発明によって、光輝材を含む塗料の塗色についても、その３次元ＣＧ画像用データを利用して光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法によりその塗料配合を推定することが可能となる。

上記変角分光反射率データが、光輝材を含む塗料が塗布された試料に対して得られるものである場合には、その測色方法としては、例えば、所定の光源から放射された照明光の入射光面内において、反射光の反射方向と正反射方向とがはさむ角で定義される偏角を所定の増分角でもって段階的に変化させつつ、各段階でそれぞれ反射光の分光測色を行い、上記入射光面内における複数の反射方向への反射光についての分光測色値データを採取する工程〔１〕と、入射光面に対して所定のあおり角だけ傾斜した少なくとも１つのあおり面内において、反射光の反射方向と準正反射方向とがはさむ角で定義される準偏角を所定の増分角でもって段階的に変化させつつ、各段階でそれぞれの反射光の分光測色を行い、上記あおり面内における複数の反射方向への反射光についての分光測色値データを採取する工程〔２〕とを含んでいて、上記工程〔１〕において、偏角が所定値以下の領域では増分角を比較的小さい値に設定する一方、該偏角が上記所定値を超える領域では増分角を比較的大きい値に設定し、上記工程〔２〕において、準偏角が所定値以下の領域では増分角を比較的小さい値に設定する一方、該準偏角が上記所定値を超える領域では増分角を比較的大きい値に設定するようにして測色する方法であることが好ましい。上記測色方法により得たデータを用いることにより、特に光輝材を含む塗料について質感差異を表現しうる精密なレンダリングを行うことができるので、高精細の３次元ＣＧ画像を描くことができる。従って、このような画像に対応する塗色の塗料配合を推定する場合に、本発明の効果をよく発揮することができる。

上記変角分光反射率分布は、また、現実の塗板を変角分光光度計によって測色して得た少なくとも一組の変角分光反射率データに基づいて、デザイナー等がコンピュータ上で創作した３次元ＣＧ画像から算出したものであってもよい。この場合、デザイナー等は、現実の塗板に基づく少なくとも一組の変角分光反射率データを基礎として所望のカラーデザインを３次元ＣＧ画像として創作し、その創作されたカラーデザインに対応する変角分光反射率分布がコンピュータ上で形成される。本発明においては、このようにしてデザイナー等がコンピュータ上で創作した３次元ＣＧ画像から算出した変角分光反射率分布を対象とすることにより、デザイナー等がコンピュータ上で創作した３次元ＣＧ画像を実現する塗料配合を、現実の塗板上に塗布された塗料の配合として推定することが可能となる。

本発明においては、上記変角分光反射率分布からＣＣＭ技法に必要なＣＣＭ用データを抽出する。本明細書において、上記「ＣＣＭ技法」とは、予め入力してある複数の着色顔料、光輝材顔料、微粒子酸化チタン、多彩色発色顔料等の特殊色彩効果をもたらす顔料等の分光反射率データから、複数の着色顔料、光輝材顔料や特殊色彩効果をもたらす顔料等をある一定の配合量で混合した場合の分光反射率を適当な混色予測法に基づいて予測計算し、この予測計算された分光反射率と所定の見本色の分光反射率とを比較して、見本色の分光反射率と予測計算された分光反射率とが一致するように修正計算を繰り返すことにより、所定の見本色を実現することができる塗料配合を算出する技法をいう。

この場合において、光輝材顔料等を含有しない塗色については、一般には、クベルカ−ムンクの光学濃度の理論式及びダンカンの混色式等を用いて、各着色顔料についての複数の可視光波長における吸収係数と散乱係数とを計算し、これらの値から、予測分光反射率を計算することにより塗料配合を求めることができる。

一方、メタリック系塗料やパール系塗料等の光輝材を含む塗料の塗色においては、正反射角以外の角度においても、特に正反射近傍では、反射率が１．０以上となる場合があり、この場合には上記クベルカ−ムンクの光学濃度の理論式を用いて分光反射率を予測計算することができない。このような光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法の場合には、他の適当な推論モデルによって分光反射率を予測計算する必要がある。

本発明は、ＣＣＭ技法として、上記いずれの場合を対象とするものであってもよいことは当然である。なお、本発明においては、上記ＣＣＭ技法は、上記予測計算や修正計算をファジイ理論やニューロ理論等に基づいて実行するものであってもよい。

上記のクベルカ−ムンクの光学濃度の理論式に基づくＣＣＭ技法以外の、光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法においては、見本色の分光反射率データ及び塗料配合を算出するための基礎データ等の上記分光反射率データは、通常、複数の受光角において測光された分光反射率からなる（以下「多角度分光反射率」ともいう）。通常、これらの複数の受光角における分光反射率は、例えば、多角度分光光度計によって測色することができる。なお、上記多角度分光光度計としては、例えば、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製ＭＡ−６８、ミノルタ社製ＣＭ５１２、マクベス社製ＣＥ−７４１ＧＬ等を挙げることができる。本発明においては、上記見本色の分光反射率データを、あらたに多角度分光光度計等によって測色することなく、３次元ＣＧ画像から算出するか、又は、上記変角分光反射率分布から抽出して利用する。

本発明においては、上記ＣＣＭ技法は、塗板から、少なくとも２つの受光角において分光測色された複数の分光反射率の値を、塗料配合を算出するための基礎データとするコンピュータカラーマッチング技法であって、少なくとも１種の光輝材顔料又は特殊色彩効果をもたらす少なくとも１種の顔料を含有する塗料の顔料配合割合を推定することができるシステムであってもよい。この場合には、光輝材を含有する塗色についての３次元ＣＧ画像用データを利用して、直接光輝材を含む塗料の塗料配合を推定することが可能となる。

上記光輝材としては、上述した各種の光輝材顔料や上記特殊色彩効果をもたらす顔料等を挙げることができる。

本発明によって、既存の３次元ＣＧ装置及びＣＣＭ装置を使用して塗料配合の推測システムを容易に構成することができる。本発明によって、デザイナー等の意図する３次元ＣＧ画像に対応する塗色の塗料配合を容易に推定することができるので、高精度かつ高品質の色彩設計を簡便に実施することができる。また、光輝材を含む塗料の塗色についてもその塗料配合を推定することを可能とするものであるので、自動車等のデザイン分野において極めて効率的に業務を遂行することが可能となる。

変角分光反射率は、波長λの自由度と角度についての４つの自由度の合わせて５つの自由度をもつが、座標系によって表現のしかたは異なり、また、測色方法によっても規定されるパラメーターは異なる。例えば、光源の入射角、受光角、入射面と受光面のなす方位角及び試料の方向性を表す回転角として表すことができるし、光源と照射点と受光器で定まる平面を基準にすると、この平面内で受光器の位置を表す角度と、試料平面の法線ベクトルのもつ３つの自由度によって表すこともできる。また、測色器として、光源及び受光器を固定した装置を用いる場合は、試料の２つの直交する回転軸のまわりの回転角によって規定される。変角分光反射率を規定するパラメーターの表現方法は任意である。また、全ての自由度について変化させる必要は必ずしもない。

通常用いられている変角分光測色装置は、図２に示すように、照光器２と試料回転台３と分光器４とで構成されている。照光器２にはハロゲンランプ５が設けられ、このハロゲンランプ５から放射された照明光の一部は、第一投光ミラー６と第一投光レンズ７とを介して試料回転台３に案内され、試料照明光Ｒ１として試料１０に照射される。また、所謂拡散反射領域では、ハロゲンランプ５から放射された照明光の他の一部は、第二投光ミラー８と第二投光レンズ９とを介して試料回転台３に案内され、白色拡散板照明光Ｒ２として白色拡散板１１に照射される。

試料回転台３の所定の位置には、試料１０と白色拡散板１１とが取り付けられている。試料１０に照射された試料照明光Ｒ１の所定の受光方向への反射光である試料反射光Ｂ１は分光器４に導かれる。他方、白色拡散板１１に照射された白色拡散板照明光Ｒ２の上記所定の受光方向への反射光である白色拡散板反射光Ｂ２も分光器４に導かれる。すなわち、この変角分光測色装置１は、試料１０及び白色拡散板１１について、照明光Ｒ１、Ｒ２の光軸方向と、反射光Ｂ１、Ｂ２の光軸方向とは固定されている。もちろん、これらの両光軸方向は、必要により所定の範囲内で任意に変更可能である。

図３に示すように、試料１０と白色拡散板１１とが取り付けられている試料回転台３は、図示しない駆動機構により鉛直軸Ｌ₁ のまわりと水平軸Ｌ₂ のまわりとにおいて回転可能である。試料回転台８を鉛直軸Ｌ₁ のまわりに回転させることにより、入射光面内において、受光方向と正反射方向とがはさむ角として定義される偏角を任意に変化させることができるようになっている。

また、試料回転台３を水平軸Ｌ₂のまわりに回転させることにより、あおり角を任意に変化させることができる。入射光面に対して所定のあおり角だけ傾斜した面を、あおり面と称する。試料回転台３を、更に鉛直軸Ｌ₁ のまわりに回転させると、あおり面内において、受光方向と準正反射方向とがはさむ角として定義される準偏角を任意に変えることができる。ここで、上記準正反射方向とは、正反射方向をあおり角だけ回転させてあおり面上へ移したもの、すなわちあおり面内において正反射光に最も近い位置にある直線を意味する。

図２に示すように、試料回転台３の鉛直軸Ｌ₁のまわりの回転角と水平軸Ｌ₂のまわりの回転角とに対応するあおり角と偏角又は準偏角とで規定される試料１０からの試料反射光Ｂ１は、分光器４に導入された後、必要により第一減光板１２を介して第一受光ミラー１３によりセクター１４に案内される。セクター１４を通過した試料反射光Ｂ１は、受光レンズ１５とスリット１６とを介して回折格子１７に導かれ、所定の波長毎に分光された後、受光素子１８により光電変換される。

白色拡散板１１からの白色拡散板反射光Ｂ２は、第二減光板１９、第二受光ミラー２０を介してセクター１４に案内され、試料反射光Ｂ１と同様にして光電変換される。なお、鏡面反射領域における測色の場合は、白色拡散板反射光Ｂ２に代えて光源光が直接セクター１４に案内される。すなわち、所定の反射方向への試料の反射光の分光測色値を、拡散反射領域では同一条件下における白色拡散板の反射光の分光測色値に対する相対値で表し、鏡面反射領域では同一条件下における受光量の入射光量に対する比、すなわち鏡面反射率で表す。

上記３次元コンピュータグラフィックス画像用変角分光反射率データとしては、例えば、偏角が１０°以下の所謂正反射近傍領域では増分角を１°に設定し、偏角が１０°を超える領域では増分角を５°に設定し、あおり面内で分光測色値データを採取する場合には、あおり角を５°としたうえで、準偏角が１０°以下の所謂準正反射近傍領域では増分角を１°に設定し、準偏角が１０°を超える領域では、増分角を５°に設定し、また、更に第二、第三等のあおり面についても分光測色値データを採取する場合には、あおり角を順次所定の増分角、例えば、５°づつ増加させて、同様の操作を繰り返して測色して得たもの等を使用することができる。

かくして、変角分光測色装置２を用いて、あおり角と偏角又は準偏角とを、それぞれ所定の増分角で段階的に変化させつつ、それぞれの角度で分光測色を行うことにより、上記３次元コンピュータグラフィックス画像用変角分光反射率データを得る。なお、上記変角分光測色装置としては、具体的には、例えば、村上色彩技術研究所社製変角分光測光システムＧＣＭＳ−４型等を挙げることができる。

上記３次元コンピュータグラフィックス画像用変角分光反射率データは、波長、あおり角及び偏角又は準偏角によって規定され、コンピュータ内においては、デジタル化されたこれらの角度値の一組によって一つの可視光領域の分光反射率の値が規定されている。そして、一つの試料についてのこれら全ての反射率からなる一組が、一つの変角分光反射率分布をなす。３次元コンピュータグラフィックスにおいては、より現実に近い画像を描画するために、可視光領域の多数の測光波長について、上記あおり角及び偏角又は準偏角のうち少なくとも１つを変化させた各組み合わせについての反射率データが入力される。これらのデータを使用して、３次元コンピュータグラフィックスソフトウェアにより３次元の形状曲面上にレンダリング画像がコンピュータによって生成される。なお、このようにしてレンダリングされた形状曲面上の各部分においては、それぞれ光学的反射率が指定されるのであるが、実際の画像の色彩表示は、表示装置又は表示方法の特性によって異なることがあり、必ずしも画像の色彩表示そのものがもとになった塗色の色彩を物理学的に正確に再現しない場合もある。しかしながら、本発明においては、画像を作成する変角分光反射率のデータそのものを対象として、その表示色に対応する塗色の塗料配合を推定するものであり、より正確な塗料配合の算出が可能となる。

光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法に必要な多角度分光反射率データは、上記変角分光反射率データから抽出する。通常、この多角度分光反射率データは、上記変角分光反射率データの部分集合をなしており、これらの変角分光反射率データのうち、特定のセットの複数のパラメーターについて、必要とする精度に応じて所望の数の離散的パラメーター値を指定して、対応する反射率値を選択して抽出することにより、光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法に必要な多角度分光反射率データを確保することができる。

光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法において用いられる多角度分光反射率は、通常、試料面に対して４５°の入射角で照射光を入射し、正反射方向を基準にして、入射光軸と正反射光軸とを含む平面内で、複数の角度において受光して反射率を測色して得たものである。この場合、試料面と入射光軸と正反射光軸とを含む平面との関係は固定されている。すなわち、変角分光反射率における４つの角度の自由度のうち、ひとつの自由度のみを受光角として変化させたものが、ＣＣＭにおいて用いられる多角度分光反射率である。従って、変角分光反射率分布は、多角度分光反射率のデータを全て含んでいることになる。偏角、準偏角及びあおり角で規定された分光反射率の場合は、あおり角が０°であって、偏角が、例えば、２５°、４５°、７５°、１１０°等のデータを含んでいる。これらのデータを必要に応じて選択して抽出し、見本色のデータとして利用すればよい。こうすることにより、もとの画像の変角分光反射率分布をそのまま利用することができ、特別な手法を用いることなく、容易に通常のＣＣＭ用装置により塗料配合を計算することができる。

上記３次元ＣＧ画像用のデータからＣＣＭ技法に必要な多角度分光反射率データを抽出して塗料配合を推定する手順は、以下のとおりである。まず、３次元ＣＧ画像用のデータからＣＣＭ技法に必要な多角度分光反射率データを抽出するプロトコルを実行する。このために、３次元ＣＧ画像用のデータから変角分光反射率データを読み込み、つぎに、抽出パラメーターの設定を行う。そして、読み込んだ３次元ＣＧ画像用変角分光反射率データから、所定の多角度分光反射率データを抽出する。こうして抽出したデータは、必要に応じて保存されるか、又は、外部へ出力される。次に、ＣＣＭ装置に上記抽出データを転送又は入力する。そして、ＣＣＭ計算プロトコルの実行をする。その結果、塗料配合の推定値が得られ、必要に応じて、これを保存又は外部へ出力する。

上記抽出角度としては、通常光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法において用いられている角度を設定することができ、上記抽出すべき角度は、ＣＣＭ技法においてコンピュータが利用できる塗料データベースと整合するように設定すればよい。具体的には、例えば、メタリック塗色又はパールマイカ塗色等の光輝材顔料含有塗色については、入射角４５°とし、正反射面内において受光角を正反射方向から時計回りに２５°、４５°及び７５°の偏角とする場合や、１５°、２５°、４５°、７５°及び１１０°の偏角とする場合等を設定することができる。また、これら以外にも、ＵＳＰ４４７９７１８にアルマンが開示の角度、ＵＳＰ４３５９５０４にトロイが開示の角度、ＵＳＰ４５７２６７２にオーチャード及びテイラーが開示の角度、ＵＳＰ４７１１５８０にベナブルが開示の角度等を挙げることができる。

上記３次元ＣＧ画像用変角分光反射率分布からの多角度分光反射率データの抽出は、パーソナルコンピュータ上で上記３次元ＣＧ画像用変角分光反射率分布から上記手順中における設定パラメーターのデータを選択するアルゴリズムを実行可能なソフトウエアによって実行することができる。上記３次元ＣＧ画像用変角分光反射率分布は、偏角、準偏角、あおり角等を所定の増分角だけ変化させて各波長について測色されるので、各波長について、通常、約１０００〜１万程度の反射率データを有している。一方、光輝材を含む塗料用のＣＣＭ技法において必要とされる多角度分光反射率データは、各波長について、通常、４〜５程度の受光角における分光反射率の値で充分である。従って、上記ソフトウエアは、少なくともこのような規模のデータから所定の条件を満たす比較的少数の値を選択する機能を有する必要がある。

ＣＣＭ技法の精度は、使用する色材のデータベースの精度と量とに依存する。従って、高精度のＣＣＭ技法を実施するためには、多くの色材等について、多角度分光反射率データを確保する必要がある。また、一度に配合対象とすることができる色材の種類は多い程、正確なカラーマッチングができる。従って、精度の高いＣＣＭ技法を実行するためには、多くの色材データを取り扱うことができる必要がある。このため、色材データベースと、膨大な情報量の変角分光反射率分布とを切り離しておくことが、高速な演算を実行するうえで有利である。

ＣＣＭ技法は、通常、クベルカ−ムンクの式Ｋ／Ｓ＝（１−Ｒ）² ／２Ｒ（式中、Ｋは、各波長での吸収係数を表し、Ｓは、各波長での散乱係数を表し、Ｒは、その波長での分光反射率を表す。）を理論的基本式とし、ダンカンの混色理論式やサンダーソンの補正式を使用するもの等があり、また、上記方法の各種の改良式を使用するもの等がある。そして、これらの基本式に基づいて、アイソメタメリックマッチ及びメタメリックマッチを行い、計算反射率と目標反射率との色差を計算する。ファジィ理論を用いたＣＣＭ技法においては、これらの計算において、色差修正等にファジィ推論を利用するものである。

一方、非線型領域にも適用可能なＣＣＭ技法として、ニューロＣＣＭ技法がある。これは、上記クベルカ−ムンクの式に基づく理論とは異なり、ニューラルネットワークへの学習とその学習結果を基にして色処方計算を行う過程とからなる。そして、この色処方計算において、目標色に合致する色処方が出力される。

上記ＣＣＭ装置としては、着色顔料や光輝材顔料等の多角度分光反射率データベース、ＣＣＭ計算プロトコルを実行するためのソフトウエアを搭載するコンピュータ、多角度分光光度計、及び、上記コンピュータの出力によって着色顔料や光輝材顔料等を秤量することができる電子秤量装置や自動配合装置からなるもの等を挙げることができる。

本発明におけるコンピュータグラフィックス画像データから塗料配合を推定する方法を概念的に示すブロック図。変角分光測色装置の概略構成を示す模式図。図２に示す変角分光測色装置の試料回転台の回転可能な方向を示す模式図。

符号の説明

Ｒ１試料照明光
Ｒ２白色拡散板照明光
Ｂ１試料反射光
Ｂ２白色拡散板反射光
１変角分光測色装置
２照光器
３試料回転台
４分光器
５ハロゲンランプ
１０試料
１１白色拡散板

Claims

物体の３次元コンピュータグラフィックス画像の色彩データから、予め入力してある複数の顔料の多角度分光反射率を用いるコンピュータカラーマッチング技法に必要な分光反射率を抽出し、前記抽出した分光反射率を用いて、前記コンピュータグラフィックス画像の物体表面表示色に対応する塗料配合を前記コンピュータカラーマッチング技法により算出し、かくして得た塗料を被塗物に塗布することを特徴とするコンピュータグラフィックス画像の物体表面表示色を再現した塗装物の製造方法。
前記塗装物は自動車である請求項１記載の製造方法。
物体の３次元コンピュータグラフィックス画像の色彩データから、予め入力してある複数の顔料の多角度分光反射率を用いるコンピュータカラーマッチング技法に必要な分光反射率を抽出し、前記抽出した分光反射率を用いて、前記コンピュータグラフィックス画像の物体表面表示色に対応する塗料配合を前記コンピュータカラーマッチング技法により算出してなることを特徴とするコンピュータグラフィックス画像の物体表面表示色を再現する塗料組成物。
請求項３記載の塗料組成物により形成された塗膜。