JP3998084B2 - 異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、繊維潜り角の分布を現す二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンによってエンボス加工した場合、どのような照り、あるいは照りの移動が発現されるかをシミュレートする異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁紙や床材等の建材の表面装飾や、家具の表面装飾のために用いる化粧シートにおいては、照りと称される光沢模様を表現するために、万線パターンを直接化粧シートにエンボス加工したり、あるいは透明なシートに万線パターンをエンボス加工してエンボスシートを作成し、そのエンボスシートを木目柄等の模様を印刷した化粧シートに貼り付けて積層構造とすることが広く行われている。
【０００３】
このように、万線パターンをエンボス加工することによって照り、あるいは照りの移動が表現できる原理は概略次のようである。
図５は、万線パターンをエンボス加工して万線条溝Ｇが形成されたシートＥの斜視図であり、この例では、幅Ｗ１の万線条溝ＧがＷ２の間隔で多数形成されている。シートＥの全体の厚みＤ１に対して、万線条溝Ｇは深さＤ２の溝を形成しており、多数の万線条溝Ｇがほぼ平行に配置されている。このような万線条溝Ｇからなるパターンは、幅Ｗ１をもった凹部と幅Ｗ２をもった凸部との二段階の段差構造を有している。
【０００４】
このような万線条溝Ｇが形成されたシートＥは、その表面から得られる反射光の強度が位置によって異なることが知られている。つまり、異方性反射を行うのである。そして、このようなシートＥを見る視線を連続的に変化させると、強く反射する箇所、即ち輝度が高く、明るく光る箇所が変化していく。これが照りの移動と称されるものである。
【０００５】
さて、上述したような照り、及び照りの移動を表現する万線パターンとしては、エンボス加工を行った場合に、天然の木材が発現するような自然な照り、及び照りの移動を表現できるものが望ましいことは当然である。そこで、天然の木材が照り、及び照りの移動を発現する原理を考えると、それは、木材表面における繊維潜り角に起因していることが知られている。概略説明すると次のようである。
【０００６】
図６は、材木板表面の繊維質の配向性と鏡面反射率との関係を説明する図である。いま、材木板１００の表面（切断面Ｊ）に、図に繊維方向ベクトルＦ→（電子出願の制約から、本来符号の上部に付記するベクトル記号“→”を符号右側に付記することにする）として示すような配向性をもって繊維Ｆが配置されているものとする。このとき、切断面Ｊと繊維Ｆとのなす角ξは繊維潜り角と呼ばれている。
【０００７】
そして、材木板１００の上方に仮想光源２００（面光源）を仮定し、この仮想光源２００から材木板１００の表面（切断面Ｊ）に対して垂直な光線が照射され、この表面からの拡散反射光および鏡面反射光を観察することを考える。この場合、観察される拡散反射光の強度は、材木板１００の表面の木目模様の色成分によって左右され、この拡散反射光による画像は、いわゆる着色された模様として認識されることになる。一方、観察される鏡面反射光の強度Ｗ（光沢度）は、繊維潜り角ξによって左右され、通常、図７のグラフに示すような関係となる。より正確には、各部における鏡面反射光強度は、光の照射方向と繊維潜り角ξとの双方によって決定される。即ち、図６に示すように、切断面Ｊ上の点Ｐにおいて、光線方向ベクトルＬ→と繊維方向ベクトルＦ→とを図のように定義すれば、両ベクトルの交錯角φによって点Ｐにおける鏡面反射光強度が決定されることになる。上述の例のように、光線方向ベクトルＬ→が切断面Ｊに対して垂直であるモデルの場合、ベクトル交錯角φ＝90°−ξとなり、図７のグラフに示すように、φ＝90°のときに鏡面反射光強度が最高になり、φ＝ 0°のときに最低となる。
【０００８】
実際の天然木から切り出した材木板の表面に照り模様が見られるのは、切断面上の各部分ごとに異なる繊維潜り角ξが得られるからであり、この部分毎に異なる繊維潜り角ξに基づいて照り模様が現れることになるのである。また、以上のことから、例えば図６において観察位置を変えずに仮想光源２００を移動させた場合、あるいは仮想光源２００の位置を固定して観察位置を変えた場合には、材木板１００の照りが発現する位置が変化することになることは明らかであろう。これが照りの移動である。
【０００９】
そこで、近年では、適宜な手法を用いてコンピュータにより繊維潜り角の二次元分布を求めて、繊維潜り角の二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したり、あるいは、天然の木材から各位置での繊維潜り角を抽出して二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したりすることが行われている。
【００１０】
なお、繊維潜り角の二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成する方法については種々の方法が考えられる。例えば、一つの方法としては、一つの万線パターンについて始点、及び描画する長さを定め、まず、始点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画し、更にその描画した線の終点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画していく処理を、定められた長さになるまで繰り返していく方法が考えられる。これにより一つの万線パターンが描画されることになり、このような処理を所望の数の万線パターンについて行えばよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何等かの手法により繊維潜り角の二次元スカラ場を作成したとしても、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工を行った場合に、デザイナーが意図する通りの照り、及び照りの移動が得られるかどうかは全く判らず、実際に万線パターンを作成し、エンボス加工を行ってみないと判らないものであった。
しかし、実際にエンボス加工を行わないと作成した二次元スカラ場の良否が判断できないのでは、時間もかかり、作り直し等を行うとコストも高くなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、作成した二次元スカラ場の良否を判断、評価するための異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の異方性反射のシミュレーション方法は、各画素位置（ｘ，ｙ）に対して繊維潜り角ξが書き込まれた二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション方法であって、仮想的な光源からの光が各画素位置（ｘ，ｙ）に対して、各画素位置（ｘ，ｙ）での法線から反時計回りにδの角度方向から入射するとしたときの、前記二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）からの異方性反射による反射強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を、θ＝δ−ξで与えられる角度θの関数として定義し、その定義した関数に基づいて角度δのときの二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）での異方性反射の反射光強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記角度δを順次変更しながら行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の異方性反射のシミュレーション装置は、各画素位置（ｘ，ｙ）に対して繊維潜り角ξが書き込まれた二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション装置であって、仮想的な光源からの光が各画素位置（ｘ，ｙ）に対して、各画素位置（ｘ，ｙ）での法線から反時計回りにδの角度方向から入射するとしたときの、前記二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）からの異方性反射による反射強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を、θ＝δ−ξで与えられる角度θの関数として定義する手段と、前記手段によって定義した関数に基づいて角度δのときの二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）での異方性反射の反射光強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記角度δを順次変更しながら行う手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る異方性反射のシミュレーション装置の一実施形態を示す図であり、図中、１は二次元スカラ場入力装置、２はパラメータ設定装置、３は画像入力装置、４はレンダリング処理装置、５は画像合成装置、６は画像表示装置を示す。
【００１６】
まず、図１に示す構成の各装置の概略について説明する。
二次元スカラ場画像入力装置１は、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を入力するものである。この二次元スカラ場の入力は、当該二次元スカラ場がフロッピーディスク等の適宜な記憶媒体に記憶されている場合には、当該記憶媒体から読み出せばよく、また、二次元スカラ場を生成する装置とネットワークで接続されている場合には、このネットワークを介して取り込めばよい。なお、入力される二次元スカラ場は各画素に対して繊維潜り角が書き込まれたものであることは当然であり、どのような方法で作成されたものでもよい。
【００１７】
パラメータ設定装置２は、二次元スカラ場入力装置１から入力した二次元スカラ場の異方性反射のシミュレーションをレンダリング処理により行うための種々のパラメータを設定するためのものであり、例えば、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度ｃ、その鋭さｎ、レンダリング処理を行う際に用いる仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ 、その入射光強度Ｉ、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）を定義する関数あるいはグラフ、画像合成装置５によって合成された画像に加えるノイズ量Ｄ、そのノイズ量Ｄに乗算する乱数ｒｎｄ（-1≦ｒｎｄ≦+1）、及びシミュレーションの結果を画像表示装置６に表示する際の表示画像サイズ、後述するステップＳ６の判断処理で用いる終了条件等の設定を行う。このパラメータ設定装置２は、キーボード等で構成できる。
【００１８】
上記のパラメータのうち、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）については、ここでは次の式で定義するものとする。
Ｌc（ｘ，ｙ）＝ｃ・cosnθ・ｌ …(1)
ここで、θは、二次元スカラ場の位置（ｘ，ｙ）における繊維の法線方向ベクトルと、当該位置における仮想的な光源からの光の正反射方向ベクトルとのなす角度であるが、図４を参照して説明すると次のようである。
いま、図４に示すように、木材中にＰＱで示す方向に延びている繊維があるとし、この繊維が図のＰで示す位置で木材表面に現れているとすると、図の線分ＰＱと木材表面とのなす角度がＰ点での繊維潜り角ξとなる。従って、Ｐ点における当該繊維の法線方向ベクトルは図のｍ→で示すようになる。図４において破線で示すものは、点Ｐから木材表面に立てた垂線、即ちＰ点での法線である。
さて、図４において、図の矢印で示すように、仮想的な光源からの光が、Ｐ点での法線から反時計回りにδの角度方向から入射したとすると、Ｐ点における仮想的な光源からの光の正反射ベクトルｋ→は、図に示すように、Ｐ点での法線から時計回りにδの角度方向を向く。従って、(1) 式のθは、二次元スカラ場の位置（ｘ，ｙ）における繊維の法線方向ベクトルと、当該位置における仮想的な光源からの光の正反射方向ベクトルとのなす角度であるから、(1) 式の演算を行うには図中のθの角度を求めればよいことになるが、図から明らかなように
θ＝δ−ξ …(2)
で求めることができる。なお、(2) 式によりθを求めるについては、それぞれの角度は、それぞれの基準位置からの角度を正負を含めて使用することは当然である。
ところで、図４の角度δは、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ と関係する角度であるが、必ずしもdirＬ と同じ値ではなく、当該入射角度dirＬ がどのような角度として定義されるかによって異なる。即ち、例えば、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ が木材表面から反時計回りに測った角度として定義される場合には、δ＝dirＬ＋90° となり、また、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ が木材表面から時計回りに測った角度として定義される場合には、δ＝dirＬ−90° となり、更に、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ が木材表面の各位置における法線方向から反時計回りに測った角度として定義される場合には、δ＝dirＬ となる。この点については以下同じである。なお、以下においては、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ は、木材表面から反時計回りに測った角度として定義するものとする。
【００１９】
以上のようにして異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）を演算するのであるが、ここでは二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射光は白色であるとする。従って、上式により得られる反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）は輝度値となる。
【００２０】
なお、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）を定義するについては、上述したように適宜な関数を用いる他にも、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、所望の形状のグラフによって定義することも可能である。
【００２１】
画像入力装置３は、レンダリング処理装置４によって得られた、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像と合成するための下絵画像を入力するための装置である。この下絵画像としては、任意の画像を用いることができるが、二次元スカラ場入力装置１から入力した二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工する化粧シートに用いる絵柄とするのが望ましい。この下絵画像の入力は、当該下絵画像がフロッピーディスク等の適宜な記憶媒体に記憶されている場合には、当該記憶媒体から読み出せばよく、また、適宜な画像処理装置とネットワークで接続されている場合には、このネットワークを介して取り込めばよい。
【００２２】
レンダリング処理装置４は、二次元スカラ場入力装置１から入力された二次元スカラ場に対して、パラメータ設定装置２で設定されたパラメータによりレンダリング処理を施し、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像を作成するためのものである。
【００２３】
画像合成装置５は、レンダリング処理装置４によって作成された、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像と、画像入力装置３から入力された下絵画像を合成するための装置であり、この画像合成装置５で合成された画像は、カラーＣＲＴ等で構成される画像表示装置６に表示される。
【００２４】
なお、これらの二次元スカラ場入力装置１、パラメータ設定装置２、画像入力装置３、レンダリング処理装置４、画像合成装置５、及び画像表示装置６の各構成要素は、いずれもコンピュータを利用して構築される構成要素であり、最終的に、このコンピュータによって、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動の様子がシミュレーションされることになる。
【００２５】
以下、図１に示す異方性反射のシミュレーション装置の動作について、図３に示すフローチャートを参照して、異方性反射のシミュレーション方法と共に説明する。
【００２６】
まず、パラメータ設定装置２により所定のパラメータを設定し、二次元スカラ場入力装置１から繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を入力し、更に画像入力装置３から下絵画像を入力する（ステップＳ１）。二次元スカラ場入力装置１から入力された二次元スカラ場はレンダリング処理装置４に与えられ、画像入力装置３から入力された下絵画像は画像合成装置５に与えられる。また、ここでは、パラメータの設定としては、上述したように、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度ｃ、その鋭さｎ、レンダリング処理を行う際に用いる仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ 、その入射光強度ｌ、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ） を定義する上記の(1) 式の関数、画像合成装置５によって合成された画像に加えるノイズ量Ｄ、そのノイズ量Ｄに乗算する乱数ｒｎｄ（-1≦ｒｎｄ≦+1）、及びシミュレーションの結果を画像表示装置６に表示する際の表示画像サイズ、後述するステップＳ６の判断処理で用いる終了条件等の設定を行う。これらの設定されたパラメータのうち、表示画像サイズ、ノイズ量Ｄ、乱数ｒｎｄについては画像合成装置５に与えられ、また、ノイズ量Ｄ及び乱数ｒｎｄを除くパラメータはレンダリング処理装置４に与えられる。
【００２７】
二次元スカラ場及び設定されたパラメータを受けると、レンダリング処理装置４は、まず、二次元スカラ場の画素数と、パラメータ設定装置２から与えられた表示画像の画素数とを一致させる。二次元スカラ場の画素数が表示画像の画素数より大きい場合には所定の間引き法により間引いて両者の画素数を一致させ、二次元スカラ場の画素数が表示画像の画素数より少ない場合には所定の補間法により補間して両者の画素数を一致させる。
また、画像合成装置５も、下絵画像を受けると同様にして下絵画像の画素数を表示画像の画素数に一致させる。
【００２８】
そして、二次元スカラ場の画素数と表示画像の画素数とを一致させると、レンダリング処理装置４は、まず dirＬ＝ 0（ステップＳ２）としてレンダリング処理を行う（ステップＳ３）。即ち、二次元スカラ場の一つの画素位置（ｘ，ｙ）に着目して、当該画素位置における繊維潜り角と、仮想的な光源からの光の入射角dirＬ とに基づいて、上述したようにしてθを求め、そのθを用いて上記の(1) 式によって、当該画素位置における異方性反射の反射強度Ｌc（ｘ，ｙ） を計算する処理を、二次元スカラ場の全ての画素位置について行うのである。この処理によって、二次元スカラ場の各画素位置には、各画素位置における繊維潜り角に応じた反射強度が与えられることになるので、この場合には dirＬ＝ 0としたときの二次元スカラ場の各画素位置からの異方性反射による反射強度を表す画像が作成されることになる。そして、この画像は dirＬ＝ 0としたときの二次元スカラ場によって発現される照りを表す画像に他ならない。従って、以下においてはステップＳ３のレンダリング処理によって作成される画像を照り画像と称することにする。
【００２９】
このようにして dirＬ＝ 0のときの照り画像を作成すると、レンダリング処理装置４は当該照り画像を画像合成装置５に与える。画像合成装置５は、レンダリング処理装置４から与えられた照り画像と、画像入力装置３から与えられた下絵画像とを合成する（ステップＳ４）。その画像の合成は、例えば次のように行われる。
【００３０】
下絵画像の（ｘ，ｙ）の位置にある画素の赤色成分の値をｒ、緑色成分の値をｇ、青色成分の値をｂとし、照り画像の当該画素位置における反射強度、即ち輝度値をＬc とすると、当該画素位置における画像合成後の赤色成分の値ｒ′、緑色成分の値ｇ′、青色成分の値ｂ′を、それぞれ、
ｒ′＝ｒ＋Ｌc ＋Ｄ・ｒｎｄ …(3)
ｇ′＝ｇ＋Ｌc ＋Ｄ・ｒｎｄ …(4)
ｂ′＝ｂ＋Ｌc ＋Ｄ・ｒｎｄ …(5)
で定める。ここで、Ｄ、ｒｎｄはそれぞれパラメータ設定装置２で設定されたノイズ量、乱数である。なお、(3) 〜(5) 式の結果、ｒ′、ｇ′、ｂ′の値が正規化された範囲を越える場合には正規化された最大とする。即ち、例えば、合成画像の各色成分の値が 0〜 255の範囲であるとすると、ｒ′、ｇ′、ｂ′の値が 255の値を越えた場合には 255となされるのである。
【００３１】
このように、照り画像と下絵画像とを合成するに際して、乱数を乗算したノイズ成分を加えることは有効である。この乗算値に応じて、照りがくっきりしたり、ぼやけたりするからであり、従って、ノイズ量Ｄの値を任意に定めることによって種々の質感を表現することが可能となるからである。
【００３２】
このようにして照り画像と下絵画像とを合成すると、画像合成装置５は合成した画像を画像表示装置６に与える。そして、画像表示装置６はその合成画像を表示する（ステップＳ５）。このことによってオペレータは、dirＬ ＝ 0のときの照りを表す画像を観察することができる。
【００３３】
次に、レンダリング処理装置４は終了条件が満足されたか否かを判断する（ステップＳ６）。この終了条件は適宜に定めることができる。例えば、ステップＳ７で仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬを更新しながら順次シミュレーションを行っていき、角度θ＝ 360°の場合についてのシミュレーションが終了した時点で自動的に当該シミュレーションの処理を終了させるようにしてもよい。またパラメータ設定装置２からシミュレーションの終了を入力するようにしてもよい。
【００３４】
ステップＳ６で終了条件が満足されたのであれば当該シミュレーションの処理は終了となるが、そうでなければステップＳ７において仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬを△φだけ更新して、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を行う。この△φは任意に定めることができ、レンダリング処理装置４に固定的に設定されていてもよく、パラメータ設定装置２によって設定可能としてもよい。
【００３５】
このように、仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬを変化させていくことは、相対的には、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートに当てる光線方向の角度を一定にしておいて視線を順次変化させていくことと同じであり、あるいは、光線方向の角度及び視線を一定にしておいて、当該エンボス加工されたシートを回転させていくこととも同じであり、従って、このことによって、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートにおいて、どのような照りの移動が発現されるかをシミュレーションすることができるものである。
【００３６】
以上の処理を、ステップＳ６でｙｅｓと判断されるまで繰り返し行うと、画像表示装置６には、ステップＳ７において仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬが更新されるのに伴って、照りが移動していく様子がアニメーション的に表示されることになる。
【００３７】
以上のようであるので、この異方性反射のシミュレーション装置によれば、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を用いて、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートにおいて、どのような照りの移動が発現されるかというシミュレーションを、実際に二次元スカラ場から万線パターンを作成することなく、二次元スカラ場から直接行うことができるのであり、従来のように実際に万線パターンからエンボス版を作ってエンボス加工するという作業を行うことなく、作成した二次元スカラ場の良否判断、評価を行うことができる。
また、照り画像は下絵画像と合成されて表示されるので、オペレータは実際に製品になった場合のイメージを容易に把握することができる。
【００３８】
なお、パラメータ設定装置２で設定したパラメータは実際にエンボス製品を製造する工程に反映することができる。例えば、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度ｃ、及びその鋭さｎは、エンボス加工を施すシートの材料を選択する際等に反映することができる。
【００３９】
また、ノイズ量Ｄ及び乱数ｒｎｄについては、例えば、実際に化粧シートに印刷する画像に加えるノイズ量に反映させることもでき、あるいは、二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に各万線パターンに与える揺らぎの大きさに反映させることもできる。後者については次のようである。即ち、二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に万線パターンに揺らぎを与えると、その揺らぎの程度に応じて照りの様子が変化し、質感が異なってくることが知られており、従って二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に、各万線パターンに与える揺らぎの大きさを、ノイズ量Ｄと乱数ｒｎｄの乗算値による影響と同程度とすることによって、シミュレーション結果と同様なエンボス製品が得られることになるのである。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る異方性反射のシミュレーション装置の一実施形態を示す図である。
【図２】 二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）の定義の仕方の例を示す図である。
【図３】 図１に示す異方性反射のシミュレーション装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 (1) 式のθと、繊維潜り角ξ、及び仮想的な光源からの光の入射角度との関係を説明するための図である。
【図５】 万線パターンがエンボス加工されたシートの表面に形成された万線条溝Ｇの構造を示す斜視図である。
【図６】 一般的な材木板における繊維方向ベクトルＦ→と光線方向ベクトルＬ→との関係を示す側断面図である。
【図７】 一般的な材木板におけるベクトル交錯角φ（繊維潜り角ξ）と鏡面反射光強度Ｗとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…二次元スカラ場入力装置、２…パラメータ設定装置、３…画像入力装置、４…レンダリング処理装置、５…画像合成装置、６…画像表示装置。
【産業上の利用分野】
本発明は、繊維潜り角の分布を現す二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンによってエンボス加工した場合、どのような照り、あるいは照りの移動が発現されるかをシミュレートする異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁紙や床材等の建材の表面装飾や、家具の表面装飾のために用いる化粧シートにおいては、照りと称される光沢模様を表現するために、万線パターンを直接化粧シートにエンボス加工したり、あるいは透明なシートに万線パターンをエンボス加工してエンボスシートを作成し、そのエンボスシートを木目柄等の模様を印刷した化粧シートに貼り付けて積層構造とすることが広く行われている。
【０００３】
このように、万線パターンをエンボス加工することによって照り、あるいは照りの移動が表現できる原理は概略次のようである。
図５は、万線パターンをエンボス加工して万線条溝Ｇが形成されたシートＥの斜視図であり、この例では、幅Ｗ１の万線条溝ＧがＷ２の間隔で多数形成されている。シートＥの全体の厚みＤ１に対して、万線条溝Ｇは深さＤ２の溝を形成しており、多数の万線条溝Ｇがほぼ平行に配置されている。このような万線条溝Ｇからなるパターンは、幅Ｗ１をもった凹部と幅Ｗ２をもった凸部との二段階の段差構造を有している。
【０００４】
このような万線条溝Ｇが形成されたシートＥは、その表面から得られる反射光の強度が位置によって異なることが知られている。つまり、異方性反射を行うのである。そして、このようなシートＥを見る視線を連続的に変化させると、強く反射する箇所、即ち輝度が高く、明るく光る箇所が変化していく。これが照りの移動と称されるものである。
【０００５】
さて、上述したような照り、及び照りの移動を表現する万線パターンとしては、エンボス加工を行った場合に、天然の木材が発現するような自然な照り、及び照りの移動を表現できるものが望ましいことは当然である。そこで、天然の木材が照り、及び照りの移動を発現する原理を考えると、それは、木材表面における繊維潜り角に起因していることが知られている。概略説明すると次のようである。
【０００６】
図６は、材木板表面の繊維質の配向性と鏡面反射率との関係を説明する図である。いま、材木板１００の表面（切断面Ｊ）に、図に繊維方向ベクトルＦ→（電子出願の制約から、本来符号の上部に付記するベクトル記号“→”を符号右側に付記することにする）として示すような配向性をもって繊維Ｆが配置されているものとする。このとき、切断面Ｊと繊維Ｆとのなす角ξは繊維潜り角と呼ばれている。
【０００７】
そして、材木板１００の上方に仮想光源２００（面光源）を仮定し、この仮想光源２００から材木板１００の表面（切断面Ｊ）に対して垂直な光線が照射され、この表面からの拡散反射光および鏡面反射光を観察することを考える。この場合、観察される拡散反射光の強度は、材木板１００の表面の木目模様の色成分によって左右され、この拡散反射光による画像は、いわゆる着色された模様として認識されることになる。一方、観察される鏡面反射光の強度Ｗ（光沢度）は、繊維潜り角ξによって左右され、通常、図７のグラフに示すような関係となる。より正確には、各部における鏡面反射光強度は、光の照射方向と繊維潜り角ξとの双方によって決定される。即ち、図６に示すように、切断面Ｊ上の点Ｐにおいて、光線方向ベクトルＬ→と繊維方向ベクトルＦ→とを図のように定義すれば、両ベクトルの交錯角φによって点Ｐにおける鏡面反射光強度が決定されることになる。上述の例のように、光線方向ベクトルＬ→が切断面Ｊに対して垂直であるモデルの場合、ベクトル交錯角φ＝90°−ξとなり、図７のグラフに示すように、φ＝90°のときに鏡面反射光強度が最高になり、φ＝ 0°のときに最低となる。
【０００８】
実際の天然木から切り出した材木板の表面に照り模様が見られるのは、切断面上の各部分ごとに異なる繊維潜り角ξが得られるからであり、この部分毎に異なる繊維潜り角ξに基づいて照り模様が現れることになるのである。また、以上のことから、例えば図６において観察位置を変えずに仮想光源２００を移動させた場合、あるいは仮想光源２００の位置を固定して観察位置を変えた場合には、材木板１００の照りが発現する位置が変化することになることは明らかであろう。これが照りの移動である。
【０００９】
そこで、近年では、適宜な手法を用いてコンピュータにより繊維潜り角の二次元分布を求めて、繊維潜り角の二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したり、あるいは、天然の木材から各位置での繊維潜り角を抽出して二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したりすることが行われている。
【００１０】
なお、繊維潜り角の二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成する方法については種々の方法が考えられる。例えば、一つの方法としては、一つの万線パターンについて始点、及び描画する長さを定め、まず、始点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画し、更にその描画した線の終点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画していく処理を、定められた長さになるまで繰り返していく方法が考えられる。これにより一つの万線パターンが描画されることになり、このような処理を所望の数の万線パターンについて行えばよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何等かの手法により繊維潜り角の二次元スカラ場を作成したとしても、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工を行った場合に、デザイナーが意図する通りの照り、及び照りの移動が得られるかどうかは全く判らず、実際に万線パターンを作成し、エンボス加工を行ってみないと判らないものであった。
しかし、実際にエンボス加工を行わないと作成した二次元スカラ場の良否が判断できないのでは、時間もかかり、作り直し等を行うとコストも高くなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、作成した二次元スカラ場の良否を判断、評価するための異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の異方性反射のシミュレーション方法は、各画素位置（ｘ，ｙ）に対して繊維潜り角ξが書き込まれた二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション方法であって、仮想的な光源からの光が各画素位置（ｘ，ｙ）に対して、各画素位置（ｘ，ｙ）での法線から反時計回りにδの角度方向から入射するとしたときの、前記二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）からの異方性反射による反射強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を、θ＝δ−ξで与えられる角度θの関数として定義し、その定義した関数に基づいて角度δのときの二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）での異方性反射の反射光強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記角度δを順次変更しながら行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の異方性反射のシミュレーション装置は、各画素位置（ｘ，ｙ）に対して繊維潜り角ξが書き込まれた二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション装置であって、仮想的な光源からの光が各画素位置（ｘ，ｙ）に対して、各画素位置（ｘ，ｙ）での法線から反時計回りにδの角度方向から入射するとしたときの、前記二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）からの異方性反射による反射強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を、θ＝δ−ξで与えられる角度θの関数として定義する手段と、前記手段によって定義した関数に基づいて角度δのときの二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）での異方性反射の反射光強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記角度δを順次変更しながら行う手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る異方性反射のシミュレーション装置の一実施形態を示す図であり、図中、１は二次元スカラ場入力装置、２はパラメータ設定装置、３は画像入力装置、４はレンダリング処理装置、５は画像合成装置、６は画像表示装置を示す。
【００１６】
まず、図１に示す構成の各装置の概略について説明する。
二次元スカラ場画像入力装置１は、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を入力するものである。この二次元スカラ場の入力は、当該二次元スカラ場がフロッピーディスク等の適宜な記憶媒体に記憶されている場合には、当該記憶媒体から読み出せばよく、また、二次元スカラ場を生成する装置とネットワークで接続されている場合には、このネットワークを介して取り込めばよい。なお、入力される二次元スカラ場は各画素に対して繊維潜り角が書き込まれたものであることは当然であり、どのような方法で作成されたものでもよい。
【００１７】
パラメータ設定装置２は、二次元スカラ場入力装置１から入力した二次元スカラ場の異方性反射のシミュレーションをレンダリング処理により行うための種々のパラメータを設定するためのものであり、例えば、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度ｃ、その鋭さｎ、レンダリング処理を行う際に用いる仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ 、その入射光強度Ｉ、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）を定義する関数あるいはグラフ、画像合成装置５によって合成された画像に加えるノイズ量Ｄ、そのノイズ量Ｄに乗算する乱数ｒｎｄ（-1≦ｒｎｄ≦+1）、及びシミュレーションの結果を画像表示装置６に表示する際の表示画像サイズ、後述するステップＳ６の判断処理で用いる終了条件等の設定を行う。このパラメータ設定装置２は、キーボード等で構成できる。
【００１８】
上記のパラメータのうち、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）については、ここでは次の式で定義するものとする。
Ｌc（ｘ，ｙ）＝ｃ・cosnθ・ｌ …(1)
ここで、θは、二次元スカラ場の位置（ｘ，ｙ）における繊維の法線方向ベクトルと、当該位置における仮想的な光源からの光の正反射方向ベクトルとのなす角度であるが、図４を参照して説明すると次のようである。
いま、図４に示すように、木材中にＰＱで示す方向に延びている繊維があるとし、この繊維が図のＰで示す位置で木材表面に現れているとすると、図の線分ＰＱと木材表面とのなす角度がＰ点での繊維潜り角ξとなる。従って、Ｐ点における当該繊維の法線方向ベクトルは図のｍ→で示すようになる。図４において破線で示すものは、点Ｐから木材表面に立てた垂線、即ちＰ点での法線である。
さて、図４において、図の矢印で示すように、仮想的な光源からの光が、Ｐ点での法線から反時計回りにδの角度方向から入射したとすると、Ｐ点における仮想的な光源からの光の正反射ベクトルｋ→は、図に示すように、Ｐ点での法線から時計回りにδの角度方向を向く。従って、(1) 式のθは、二次元スカラ場の位置（ｘ，ｙ）における繊維の法線方向ベクトルと、当該位置における仮想的な光源からの光の正反射方向ベクトルとのなす角度であるから、(1) 式の演算を行うには図中のθの角度を求めればよいことになるが、図から明らかなように
θ＝δ−ξ …(2)
で求めることができる。なお、(2) 式によりθを求めるについては、それぞれの角度は、それぞれの基準位置からの角度を正負を含めて使用することは当然である。
ところで、図４の角度δは、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ と関係する角度であるが、必ずしもdirＬ と同じ値ではなく、当該入射角度dirＬ がどのような角度として定義されるかによって異なる。即ち、例えば、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ が木材表面から反時計回りに測った角度として定義される場合には、δ＝dirＬ＋90° となり、また、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ が木材表面から時計回りに測った角度として定義される場合には、δ＝dirＬ−90° となり、更に、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ が木材表面の各位置における法線方向から反時計回りに測った角度として定義される場合には、δ＝dirＬ となる。この点については以下同じである。なお、以下においては、仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ は、木材表面から反時計回りに測った角度として定義するものとする。
【００１９】
以上のようにして異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）を演算するのであるが、ここでは二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射光は白色であるとする。従って、上式により得られる反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）は輝度値となる。
【００２０】
なお、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）を定義するについては、上述したように適宜な関数を用いる他にも、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、所望の形状のグラフによって定義することも可能である。
【００２１】
画像入力装置３は、レンダリング処理装置４によって得られた、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像と合成するための下絵画像を入力するための装置である。この下絵画像としては、任意の画像を用いることができるが、二次元スカラ場入力装置１から入力した二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工する化粧シートに用いる絵柄とするのが望ましい。この下絵画像の入力は、当該下絵画像がフロッピーディスク等の適宜な記憶媒体に記憶されている場合には、当該記憶媒体から読み出せばよく、また、適宜な画像処理装置とネットワークで接続されている場合には、このネットワークを介して取り込めばよい。
【００２２】
レンダリング処理装置４は、二次元スカラ場入力装置１から入力された二次元スカラ場に対して、パラメータ設定装置２で設定されたパラメータによりレンダリング処理を施し、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像を作成するためのものである。
【００２３】
画像合成装置５は、レンダリング処理装置４によって作成された、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像と、画像入力装置３から入力された下絵画像を合成するための装置であり、この画像合成装置５で合成された画像は、カラーＣＲＴ等で構成される画像表示装置６に表示される。
【００２４】
なお、これらの二次元スカラ場入力装置１、パラメータ設定装置２、画像入力装置３、レンダリング処理装置４、画像合成装置５、及び画像表示装置６の各構成要素は、いずれもコンピュータを利用して構築される構成要素であり、最終的に、このコンピュータによって、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動の様子がシミュレーションされることになる。
【００２５】
以下、図１に示す異方性反射のシミュレーション装置の動作について、図３に示すフローチャートを参照して、異方性反射のシミュレーション方法と共に説明する。
【００２６】
まず、パラメータ設定装置２により所定のパラメータを設定し、二次元スカラ場入力装置１から繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を入力し、更に画像入力装置３から下絵画像を入力する（ステップＳ１）。二次元スカラ場入力装置１から入力された二次元スカラ場はレンダリング処理装置４に与えられ、画像入力装置３から入力された下絵画像は画像合成装置５に与えられる。また、ここでは、パラメータの設定としては、上述したように、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度ｃ、その鋭さｎ、レンダリング処理を行う際に用いる仮想的な光源からの光の入射角度dirＬ 、その入射光強度ｌ、二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ） を定義する上記の(1) 式の関数、画像合成装置５によって合成された画像に加えるノイズ量Ｄ、そのノイズ量Ｄに乗算する乱数ｒｎｄ（-1≦ｒｎｄ≦+1）、及びシミュレーションの結果を画像表示装置６に表示する際の表示画像サイズ、後述するステップＳ６の判断処理で用いる終了条件等の設定を行う。これらの設定されたパラメータのうち、表示画像サイズ、ノイズ量Ｄ、乱数ｒｎｄについては画像合成装置５に与えられ、また、ノイズ量Ｄ及び乱数ｒｎｄを除くパラメータはレンダリング処理装置４に与えられる。
【００２７】
二次元スカラ場及び設定されたパラメータを受けると、レンダリング処理装置４は、まず、二次元スカラ場の画素数と、パラメータ設定装置２から与えられた表示画像の画素数とを一致させる。二次元スカラ場の画素数が表示画像の画素数より大きい場合には所定の間引き法により間引いて両者の画素数を一致させ、二次元スカラ場の画素数が表示画像の画素数より少ない場合には所定の補間法により補間して両者の画素数を一致させる。
また、画像合成装置５も、下絵画像を受けると同様にして下絵画像の画素数を表示画像の画素数に一致させる。
【００２８】
そして、二次元スカラ場の画素数と表示画像の画素数とを一致させると、レンダリング処理装置４は、まず dirＬ＝ 0（ステップＳ２）としてレンダリング処理を行う（ステップＳ３）。即ち、二次元スカラ場の一つの画素位置（ｘ，ｙ）に着目して、当該画素位置における繊維潜り角と、仮想的な光源からの光の入射角dirＬ とに基づいて、上述したようにしてθを求め、そのθを用いて上記の(1) 式によって、当該画素位置における異方性反射の反射強度Ｌc（ｘ，ｙ） を計算する処理を、二次元スカラ場の全ての画素位置について行うのである。この処理によって、二次元スカラ場の各画素位置には、各画素位置における繊維潜り角に応じた反射強度が与えられることになるので、この場合には dirＬ＝ 0としたときの二次元スカラ場の各画素位置からの異方性反射による反射強度を表す画像が作成されることになる。そして、この画像は dirＬ＝ 0としたときの二次元スカラ場によって発現される照りを表す画像に他ならない。従って、以下においてはステップＳ３のレンダリング処理によって作成される画像を照り画像と称することにする。
【００２９】
このようにして dirＬ＝ 0のときの照り画像を作成すると、レンダリング処理装置４は当該照り画像を画像合成装置５に与える。画像合成装置５は、レンダリング処理装置４から与えられた照り画像と、画像入力装置３から与えられた下絵画像とを合成する（ステップＳ４）。その画像の合成は、例えば次のように行われる。
【００３０】
下絵画像の（ｘ，ｙ）の位置にある画素の赤色成分の値をｒ、緑色成分の値をｇ、青色成分の値をｂとし、照り画像の当該画素位置における反射強度、即ち輝度値をＬc とすると、当該画素位置における画像合成後の赤色成分の値ｒ′、緑色成分の値ｇ′、青色成分の値ｂ′を、それぞれ、
ｒ′＝ｒ＋Ｌc ＋Ｄ・ｒｎｄ …(3)
ｇ′＝ｇ＋Ｌc ＋Ｄ・ｒｎｄ …(4)
ｂ′＝ｂ＋Ｌc ＋Ｄ・ｒｎｄ …(5)
で定める。ここで、Ｄ、ｒｎｄはそれぞれパラメータ設定装置２で設定されたノイズ量、乱数である。なお、(3) 〜(5) 式の結果、ｒ′、ｇ′、ｂ′の値が正規化された範囲を越える場合には正規化された最大とする。即ち、例えば、合成画像の各色成分の値が 0〜 255の範囲であるとすると、ｒ′、ｇ′、ｂ′の値が 255の値を越えた場合には 255となされるのである。
【００３１】
このように、照り画像と下絵画像とを合成するに際して、乱数を乗算したノイズ成分を加えることは有効である。この乗算値に応じて、照りがくっきりしたり、ぼやけたりするからであり、従って、ノイズ量Ｄの値を任意に定めることによって種々の質感を表現することが可能となるからである。
【００３２】
このようにして照り画像と下絵画像とを合成すると、画像合成装置５は合成した画像を画像表示装置６に与える。そして、画像表示装置６はその合成画像を表示する（ステップＳ５）。このことによってオペレータは、dirＬ ＝ 0のときの照りを表す画像を観察することができる。
【００３３】
次に、レンダリング処理装置４は終了条件が満足されたか否かを判断する（ステップＳ６）。この終了条件は適宜に定めることができる。例えば、ステップＳ７で仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬを更新しながら順次シミュレーションを行っていき、角度θ＝ 360°の場合についてのシミュレーションが終了した時点で自動的に当該シミュレーションの処理を終了させるようにしてもよい。またパラメータ設定装置２からシミュレーションの終了を入力するようにしてもよい。
【００３４】
ステップＳ６で終了条件が満足されたのであれば当該シミュレーションの処理は終了となるが、そうでなければステップＳ７において仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬを△φだけ更新して、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を行う。この△φは任意に定めることができ、レンダリング処理装置４に固定的に設定されていてもよく、パラメータ設定装置２によって設定可能としてもよい。
【００３５】
このように、仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬを変化させていくことは、相対的には、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートに当てる光線方向の角度を一定にしておいて視線を順次変化させていくことと同じであり、あるいは、光線方向の角度及び視線を一定にしておいて、当該エンボス加工されたシートを回転させていくこととも同じであり、従って、このことによって、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートにおいて、どのような照りの移動が発現されるかをシミュレーションすることができるものである。
【００３６】
以上の処理を、ステップＳ６でｙｅｓと判断されるまで繰り返し行うと、画像表示装置６には、ステップＳ７において仮想的な光源からの光の入射角度 dirＬが更新されるのに伴って、照りが移動していく様子がアニメーション的に表示されることになる。
【００３７】
以上のようであるので、この異方性反射のシミュレーション装置によれば、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を用いて、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートにおいて、どのような照りの移動が発現されるかというシミュレーションを、実際に二次元スカラ場から万線パターンを作成することなく、二次元スカラ場から直接行うことができるのであり、従来のように実際に万線パターンからエンボス版を作ってエンボス加工するという作業を行うことなく、作成した二次元スカラ場の良否判断、評価を行うことができる。
また、照り画像は下絵画像と合成されて表示されるので、オペレータは実際に製品になった場合のイメージを容易に把握することができる。
【００３８】
なお、パラメータ設定装置２で設定したパラメータは実際にエンボス製品を製造する工程に反映することができる。例えば、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度ｃ、及びその鋭さｎは、エンボス加工を施すシートの材料を選択する際等に反映することができる。
【００３９】
また、ノイズ量Ｄ及び乱数ｒｎｄについては、例えば、実際に化粧シートに印刷する画像に加えるノイズ量に反映させることもでき、あるいは、二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に各万線パターンに与える揺らぎの大きさに反映させることもできる。後者については次のようである。即ち、二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に万線パターンに揺らぎを与えると、その揺らぎの程度に応じて照りの様子が変化し、質感が異なってくることが知られており、従って二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に、各万線パターンに与える揺らぎの大きさを、ノイズ量Ｄと乱数ｒｎｄの乗算値による影響と同程度とすることによって、シミュレーション結果と同様なエンボス製品が得られることになるのである。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る異方性反射のシミュレーション装置の一実施形態を示す図である。
【図２】 二次元スカラ場の（ｘ，ｙ）の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Ｌc（ｘ，ｙ）の定義の仕方の例を示す図である。
【図３】 図１に示す異方性反射のシミュレーション装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 (1) 式のθと、繊維潜り角ξ、及び仮想的な光源からの光の入射角度との関係を説明するための図である。
【図５】 万線パターンがエンボス加工されたシートの表面に形成された万線条溝Ｇの構造を示す斜視図である。
【図６】 一般的な材木板における繊維方向ベクトルＦ→と光線方向ベクトルＬ→との関係を示す側断面図である。
【図７】 一般的な材木板におけるベクトル交錯角φ（繊維潜り角ξ）と鏡面反射光強度Ｗとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…二次元スカラ場入力装置、２…パラメータ設定装置、３…画像入力装置、４…レンダリング処理装置、５…画像合成装置、６…画像表示装置。
Claims (2)
- 各画素位置（ｘ，ｙ）に対して繊維潜り角ξが書き込まれた二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション方法であって、
仮想的な光源からの光が各画素位置（ｘ，ｙ）に対して、各画素位置（ｘ，ｙ）での法線から反時計回りにδの角度方向から入射するとしたときの、前記二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）からの異方性反射による反射強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を、θ＝δ−ξで与えられる角度θの関数として定義し、その定義した関数に基づいて角度δのときの二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）での異方性反射の反射光強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記角度δを順次変更しながら行うことを特徴とする異方性反射のシミュレーション方法。 - 各画素位置（ｘ，ｙ）に対して繊維潜り角ξが書き込まれた二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション装置であって、
仮想的な光源からの光が各画素位置（ｘ，ｙ）に対して、各画素位置（ｘ，ｙ）での法線から反時計回りにδの角度方向から入射するとしたときの、前記二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）からの異方性反射による反射強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を、θ＝δ−ξで与えられる角度θの関数として定義する手段と、
前記手段によって定義した関数に基づいて角度δのときの二次元スカラ場の各画素位置（ｘ，ｙ）での異方性反射の反射光強度Ｌ c （ｘ，ｙ）を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記角度δを順次変更しながら行う手段と
を備えることを特徴とする異方性反射のシミュレーション装置。
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