JP4123111B2 - コンピュータグラフィックス表示装置と表示方法とプログラム - Google Patents

Description

本発明は、物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する技術に関する。

工業デザインの分野では、物体に塗装を施したときに得られる物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する必要が存在する。多くの塗料は光輝材を含有しており、その塗装面の色彩は見る角度によって変化する。塗装面に直交する方向から見たときに見える色彩と、斜めの角度で見たときに見える色彩は相違する。通常の物体は平面と曲面を組み合わせた表面を持ち、同じ塗料を用いても物体形状によって見える色彩は変化する。例えば１０×１０センチの塗装見本が存在しても、その塗装見本から、それを物体に塗装したときに得られる物体の塗装色は理解することは容易でない。例えば、１０×１０センチの５種の塗装見本から１種類を選択する場合には、その塗装見本から選択することが困難であり、５台の物体をそれぞれに塗装し、５台の色見本から選択する必要がある。小さな色見本から、平面と曲面を組み合わせた表面を持つ物体形状に塗布したときに見える塗装色をコンピュータグラフィックス表示することができれば、物体に実際に塗布する必要がなくなる。
特許文献１には、小さな色見本を利用して変角分光反射率を測定し、その変角分光反射率を用いて計算することによって、物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する技術が開示されている。この技術では、実測した変角分光反射率を用いてコンピュータグラフィックス表示を行なうため、見る角度によって見える色彩が変化する事象を織り込んで、平面と曲面を組み合わせた表面を持つ物体形状に塗布したときに見える塗装色をコンピュータグラフィックス表示することができる。
特開平１０−１１５５５５号公報

特許文献１で測定される変角分光反射率は、所定面積内の平均的な波長別反射率の角度変化を示している。このため、光輝材を含有する塗装面のフリップフロップ性（見る角度によって色が変化する現象）を表現することができる。
しかしながら、物体塗装色をコンピュータグラフィック表示する場合、フリップフロップ性だけではなく、光輝材の粒子性（光輝材によって得られるつぶつぶ感）までもがコンピュータグラフィック表示されることが重要である。
このニーズに鑑みて、例えば非特許文献１に、コンピュータグラフィック画像に光輝材の粒子性を表示する技術が開示されている。
株式会社インテグラ 塗色設計支援用ソフトウェア『ＦＯＲＭＵＬＡ II（フォーミュラ・ツー）』 インターネット＜http://www.integra.co.jp/webpages/formula2/index.html＞

上記非特許文献１では、仮想の塗料組成モデルに基づいて光輝材含有塗装面の見え方を計算によって求め、計算によって求められた見え方を利用して、物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する。すなわち、実際の塗装面を測定して得られた実データに基づいて、コンピュータグラフィックス表示するわけではない。したがって、コンピュータグラフィックス表示された物体の塗装色を実現する塗料を実際に製造しようとしてもできない場合がある。

本発明では、実装面の実測データに基づいて、その塗料を物体に塗布したときに得られる塗装色を、光輝粒子性までをも含めて、コンピュータグラフィック表示する技術を実現する。

（課題を解決するための一つの手段）
本発明によって、物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する装置が創作された。
この装置は、物体の形状を記憶している手段と、所定面積の光輝材含有塗装面の変角分光反射率を記憶している手段と、所定面積の光輝材含有塗装面内の単位面積毎の光輝度のヒストグラムを記憶している手段とを備える。また、記憶しているヒストグラムを用いて所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する手段と、記憶しているヒストグラムを用いて所定面積の平均光輝度に対する光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する手段とを備える。さらに、変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する手段と、物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する手段と、物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用するとともに、物体形状から得られる物体塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する手段とを備える。その上に、画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する手段を備える。

（その作用と効果）
物体形状記憶手段は、光輝材含有塗装色の見え方をシミュレーションしたい物体（例えば、自動車、冷蔵庫等）の形状を記憶している。また、変角分光反射率記憶手段は、メタリック系光輝材（例えば、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）および／またはマイカ系光輝材（ホワイトマイカ、干渉マイカ、着色マイカ等）を含む塗料が塗布された所定面積の塗装面の変角分光反射率を記憶している。所定面積とは、物体塗装面よりも小さい面積、例えば塗料を塗布した試料等の面積である。変角分光反射率は、所定面積の塗装面に照明光を照射し、反射方向（受光方向）を所定の角度間隔で段階的に変化させ、各角度で得られる反射光の波長別反射率を測定することによって得られる。さらに、光輝度分散記憶手段は、変角分光反射率が取得されたのと同じ塗装面の単位面積毎の光輝度のヒストグラム（分散）を記憶している。光輝度とは、塗装面のキラキラ感や干渉作用の強度を定量的に表すものである。光輝度は、塗装面に照明光を照射し、所定の反射方向での光輝度を測定することによって取得される。取得された光輝度から、塗装面の光輝度のヒストグラムを計算することができる。
本装置は、所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する。単位面積とは、所定面積をさらに細分化した面積である。例えば、所定面積中において、ある閾値より低い光輝度レベルの単位面積比率は６０％であり、閾値より高い光輝度レベルの単位面積比率は４０％であるということが計算される。また本装置は、所定面積の平均光輝度に占める光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する。例えば、低光輝度レベルの光輝度がＡであり、高光輝度レベルの光輝度がＢであり、所定面積の平均光輝度がＣである場合は、平均光輝度Ｃに対する光輝度Ａの比率（Ａ／Ｃ）と、光輝度Ｂの比率（Ｂ／Ｃ）を計算する。また本装置は、変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する。例えば、変角ｘ，ｙ，ｚのときのそれぞれの変角分光反射率Ｘ，Ｙ，Ｚに、低光輝度レベルの比率（Ａ／Ｃ）を乗算することによって、各変角の低光輝度レベルの変角分光反射率を計算し、高光輝度レベルの比率（Ｂ／Ｃ）を乗算することによって、各変角の高光輝度レベルの変角分光反射率を計算する。また、物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する。例えば、自動車の塗装面を単位面積に細かく分割し、低光輝度レベルの面積比率（４０％）と高光輝度レベルの面積比率（６０％）に応じて、自動車の塗装面全体の単位面積群を低光輝度レベルと高光輝度レベルに分類する。また本装置は、物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用する。例えば、低光輝度レベルに分類された自動車の塗装面の各単位面積には、低光輝度レベルの変角分光反射率を適用し、高光輝度レベルに分類された自動車の塗装面の各単位面積には、高光輝度レベルの変角分光反射率を適用する。それとともに、自動車の形状から得られる塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する。例えば、単位面積の変角がｘであり、その単位面積が低光輝度レベルに分類されていれば、変角ｘでの低光輝度レベルの分光反射率を適用して、その画素の表示色を計算し、単位面積の変角がｙであり、その単位面積が低光輝度レベルに分類されていれば、変角ｙでの低光輝度レベルの分光反射率を適用して、その画素の表示色を計算し、単位面積の変角がｚであり、その単位面積が高光輝度レベルに分類されていれば、変角ｚでの高光輝度レベルの分光反射率を適用して、その画素の表示色を計算する。その上で、本装置は、画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する手段を備えている。
本装置は、光輝材含有塗料の塗装面を実際に測定して得た変角分光反射率と光輝度を利用して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する。したがって、得られたコンピュータグラフィックスは実現可能であり、それを実現する塗料は製造可能である。また本装置では、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベルに分類し、分類された各単位面積の光輝度レベルに応じた変角分光反射率を適用する。したがって、光輝材含有塗装色の光輝粒子性を的確に表示することができる。

（一つの好ましい手段）
光輝度レベルを色材主体部レベルと光輝材主体部レベルのいずれかに分類することが好ましい。
（その効果）
色材を主体として含有する単位面積と光輝材を主体として含有する単位面積とが明確に区別され、光輝粒子性をよく表現することができる。

（一つの好ましい手段）
光輝度レベルを３以上にレベル分けすることが好ましい。
（その効果）
光輝粒子性をより一層精密に表現することができる。

（一つの好ましい手段）
物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する手段は、所定面積に含まれる単位面積群を光輝度レベル毎の面積比率に比例する確率に従って光輝度レベルに分類することが好ましい。
（その作用と効果）
例えば、低光輝度レベルの面積比率が６０％、高光輝度レベルの面積比率が４０％の場合は、これらの比率に比例する確率に従って、低光輝度レベルの単位面積群と高光輝度レベルの単位面積群を所定面積中に分散させる。これにより、光輝度レベル毎に分類された単位面積群が所定面積中の一部に偏ってしまうことがなく、リアルな光輝粒子性を表現することができる。

（課題を解決するための一つの手段）
本発明によって、物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する方法が創作された。
この方法は、物体の形状を取得する工程と、所定面積の光輝材含有塗装面の変角分光反射率を取得する工程と、所定面積の光輝材含有塗装面内の単位面積毎の光輝度のヒストグラムを取得する工程とを備える。また、取得したヒストグラムを用いて所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する工程と、取得したヒストグラムを用いて所定面積の平均光輝度に対する光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する工程とを備える。さらに、変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する工程と、物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する工程と、物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用するとともに、物体形状から得られる物体塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する工程とを備える。その上で、画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する工程を備える。
（その作用と効果）
本方法では、光輝材含有塗料の塗装面を実際に測定して得た変角分光反射率と光輝度を利用するため、得られたコンピュータグラフィックスは実現可能であり、それを実現する塗料は製造可能である。また、光輝度レベルによって物体塗装面の単位面積群を分類し、分類された各単位面積の光輝度レベルに応じた変角分光反射率を適用するため、光輝材含有塗装色の光輝粒子性をコンピュータグラフィックスで的確に表示することができる。

（課題を解決するための一つの手段）
本発明によって、物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示するためのプログラムが創作された。
このプログラムは、コンピュータに、物体の形状を取得する処理と、所定面積の光輝材含有塗装面の変角分光反射率を取得する処理と、所定面積の光輝材含有塗装面内の単位面積毎の光輝度のヒストグラムを取得する処理とを実行させる。また、取得したヒストグラムを用いて所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する処理と、取得したヒストグラムを用いて所定面積の平均光輝度に対する光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する処理とを実行させる。さらに、変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する処理と、物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する処理と、物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用するとともに、物体形状から得られる物体塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する処理とを実行させる。その上で、画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する処理を実行させる。
（その作用と効果）
本プログラムでは、光輝材含有塗料の塗装面を実際に測定して得た変角分光反射率と光輝度を利用するため、得られたコンピュータグラフィックスは実現可能であり、それを実現する塗料は製造可能である。また、光輝度レベルによって物体塗装面の単位面積群を分類し、分類された各単位面積の光輝度レベルに応じた変角分光反射率を適用するため、光輝材含有塗装色の光輝粒子性をコンピュータグラフィックスで的確に表示することができる。

以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１）単位面積毎の光輝度は、所定面積の光輝材含有塗装面の画像データを複数のピクセルに分解し、ピクセル毎の光輝度を計算することで得られる。
（形態２）色材主体部と光輝材主体部は、単位面積毎の光輝度を所定面積で合計した光輝度の平均値を閾値として、分類される。
（形態３）光輝材主体部は、単位面積毎の光輝度を所定面積で合計した光輝度の平均値に応じて設定される閾値を境にして、複数に分類される。

本実施例では、自動車のボディカラーを開発するデザイナーが、コンピュータグラフィックス（以下、「ＣＧ」という）によって意図するボディカラーをデザインするときに、本発明の技術を用いて実現可能なボディカラーを表示する。本技術が、自動車のボディカラー以外にも適用できることは自明である。

最初に図１を参照して、本発明を具現化したＣＧ表示装置の構成について説明をする。ＣＧ表示装置１は、光輝材含有塗料の塗装色が塗布された所定面積の試料の変角分光反射率を測定して変角分光反射率を取得する変角分光反射率測定装置２と、変角分光反射率測定装置２によって取得された変角分光反射率を記憶する変角反射率記憶部４と、光輝材含有塗料の塗装色が塗布された試料の光輝度をカメラで測定して画像データを取得し光輝度を計算する光輝度測定装置６と、光輝度測定装置６によって測定された光輝度を記憶する光輝度記憶部８と、物体の形状を記憶している物体形状記憶部２４と、変角分光反射率記憶部４に記憶された変角分光反射率と、光輝度記憶部８に記憶された光輝度と、物体形状記憶部２４に記憶された物体形状とを利用して、ＣＧで光輝粒子性がよく表示されるように処理を行なうＣＧ表示処理装置１０とから構成される。

変角分光反射率測定装置２として、例えば、一般的に知られている「株式会社村上色彩技術研究所」によって製作・市販されている変角分光反射率システム等を使用することができる。変角分光反射率測定装置２は、図２（１）（２）に示すように、主に光源２２と受光素子２６等から構成される。変角分光反射率測定装置２は、試料２０に対して、光源２２から放射された照明光を照射し、受光素子２６の観測方向を変化させ、複数の観測方向から受光したそれぞれの反射光の分光反射率の測定を行なって変角分光反射率を取得する。ここで試料２０は、メタリック系光輝材（例えば、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）および／またはマイカ系光輝材（例えば、ホワイトマイカ、干渉マイカ、着色マイカ等）を含む塗装色が塗布された所定面積の板状の塗装面（例えば、金属板、プラスチック板等）である。
図２（１）（２）は、変角分光反射率測定装置２の光源２２から放射された照明光が入射方向２３から角度θ１で入射していることを示している。このときの試料２０での正反射方向は、試料法線２１を挟んでθ１と同角度をなす矢印２４で示される。試料２０の反射光を破線２７で示される方向から観測した場合、試料法線２１と破線２７で示される観測方向のなす角度θ２が受光角である。また、破線２７で示される観測方向と矢印２４で示される正反射方向のなす角度θ３が変角である。受光角θ２と変角θ３は、受光素子２６の観測方向を動かすことによって変化する。
図２（１）では本実施例において変角θ３が３０度の場合（入射角度θ１が６０度、受光角θ２が３０度の場合）を示し、（２）では本実施例において変角θ３が１２０度の場合（入射角度θ１が６０度、受光角θ２が−６０度の場合）を示している。本実施例では、受光素子２６の観測方向を（１）から段階的に１度ずつ（２）まで動かして、１度毎の変角θ３の分光反射率を取得する。

上記のように取得された変角分光反射率は、図１の変角分光反射率記憶部４に記憶される。図３に、変角反射率記憶部４に記憶された変角分光反射率の例を示す。ここでの測定条件は、波長が４１０〜７３０ｎｍ、受光角θ２が３０〜−６０度（変角θ３が３０度〜１２０度）である。変角分光反射率は、変角と波長の既存の所定の関数で求められる。図２（１）に示したように、受光角θ２が最大の３０度のとき（変角θ３が最小の３０度のとき）に最も大きい分光反射率が得られ、図２（２）に示したように、受光角θ２が最小の−６０度のとき（変角θ３が最大の１２０度のとき）に最も小さい分光反射率となったことがわかる。

光輝度測定装置６は、図４に示すように、主に光源６２とＣＣＤ（Charge Couple Device）カメラ６６と、ＣＣＤカメラと接続されたコンピュータ６８等から構成される。光輝度測定装置６は、変角分光反射率測定装置２で変角分光反射率が測定されたものと同じ試料２０に対して、光源６２から放射された照明光を照射し、矢印６４で示される正反射方向ではない観測方向６７から、試料２０をＣＣＤカメラ６６で撮影し、画像データを取得する。本実施例においては、入射角θ４を２５度、受光角θ５を１０度、変角θ６を１５度に固定して、撮影を行なう。

取得した画像データは、コンピュータ６８に送信され、コンピュータ６８によって光輝度が計算される。上記のように取得された画像データを、図５（ａ）と（ｂ）に例示する。２つの９ｍｍ×９ｍｍの試料の画像データを、５１２×５１２個のピクセルに分解した例がそれぞれ示されている。（ａ）は「ぎらぎら」と官能評価されるシルバーメタリックの試料の画像データの例であり、（ｂ）は「緻密」と官能評価されるシルバーメタリックの試料の画像データの例である。
このような画像データからピクセル毎の光輝度を計算することができ、図１の光輝度記憶部８記憶される。

図１の物体形状記憶部２４は、塗装色のシミレーションを行う対象物体の形状を記憶している。例えば、図１０（１）に示すように、塗装色のシミレーションを行う対象の自動車のボディーの形状を記憶している。

図１のＣＧ表示処理装置１０は、コンピュータで構成される。ＣＧ表示処理装置１０は、図１に示すように、光輝度記憶部８の光輝度を取得して光輝度の分散の計算処理を行なう光輝度分散計算部１２と、光輝度分散計算部１２で計算された光輝度分散を記憶する光輝度分散記憶部１４と、変角分光反射率記憶部４に記憶された変角分光反射率と、光輝度分散記憶部１４に記憶された光輝度分散と、物体形状記憶部２４に記憶された物体形状とを利用して、ＣＧ表示用の塗装色を計算するＣＧ表示用塗装色計算部１６と、ＣＧ表示用塗装色計算部１６で計算されたＣＧ表示用塗装色を記憶するＣＧ表示用塗装色記憶手段１８を備えている。また、ＣＧ表示用塗装色記憶手段１８に記憶された塗装色と、物体形状記憶部２４に記憶された物体形状とを利用して、自動車のボディーのレンダリングを行うレンダリング部２０と、レンダリング部２０で生成された自動車のボディーのＣＧを表示するＣＧ表示部２２を備えている。

次に、図１１のフローチャートを参照して、ＣＧ表示装置１のＣＧ表示処理装置１０が実行するＣＧ表示処理について説明をする。
最初に、光輝度分散計算部１２が、光輝度記憶部８から試料のピクセル毎の光輝度を取得する（ステップＳ２）。

次に、光輝度分散計算部１２が、光輝度分散計算処理を行なう（ステップＳ４）。光輝度の分散は、上記取得されたピクセル毎の光輝度をヒストグラム処理することによって計算される。ヒストグラムの例が、図６（ａ）と（ｂ）に示されている。図６（ａ）は図５（ａ）の画像データに基づくピクセル毎の光輝度をヒストグラム化したものである。図５（ａ）においては光輝度が極端に大きい部分が点在しているために、図６（ａ）では偏った分散となっている。一方、図６（ｂ）は図５（ｂ）の画像データに基づくピクセル毎の光輝度をヒストグラム化したものである。図５（ｂ）においては光輝度が均等であるために、図６（ｂ）では平均を中心にして左右対称の幅の狭い分散となっていることがわかる。
計算された光輝度分散は、光輝度分散記憶部１４に記憶される。

図１１のステップＳ６では、ＣＧ表示用塗装色計算部１６が、変角分光反射率記憶部４から変角分光反射率を、物体形状記憶部２４から物体形状を取得する。

続く図１１のステップＳ８では、ＣＧ表示用塗装色計算部１６が、ＣＧ表示用塗装色の計算処理を行なう。この処理について、図１２のフローチャートを参照してさらに詳細に説明をする。
最初にステップＳ８２では、光輝度レベル毎のピクセル数の比率を計算する。まず、本実施例での光輝度レベルの分類について説明する。例えば、ある試料について図７のようなヒストグラムが得られた場合、全ピクセルで合計した光輝度の平均がＡと計算されている。またＢは、平均光輝度Ａ以上の高光輝度レベルのピクセルをさらに２つに分類するポイントであり、Ａ＋αで表わされる。ここでαの値は任意に設定可能であり、所定の固定値や、あるいは、Ａの値に伴って変化する係数に設定してもよく、本実施例ではαはＡ＋１５００の固定値に設定されている。これらの光輝度Ａ，Ｂは、下記に説明する光輝度レベル毎の光輝度比率を決定するキー値となり、特にＢの決定手法が光輝粒子性を精度良く表現するために重要となる。このように計算された光輝度Ａ，Ｂを閾値として、Ａ以下のＸを色材主体部、Ａ以上Ｂ以下のＹを光輝材主体部、Ｂ以上のＺを高光輝材主体部とし、光輝度レベル毎に分類する。これらのピクセル数の比率は、図７のヒストグラム曲線と横軸で囲まれた部分（斜線部分）のうち、色材主体部Ｘに属するピクセル数の試料面積に占める比率と、光輝材主体部Ｙに属する試料面積に占めるピクセル数の比率と、高光輝材主体部Ｚに属する試料面積に占めるピクセル数の比率を計算することで求められる。本実施例では、図８の右側に示すように、Ｘの割合が６０％、Ｙの割合が３５％、Ｚの割合が５％と計算されている。
次に、図１２のステップＳ８４では、光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する。この光輝度比率は、ピクセル数比率で分類された各ピクセルの変角分光反射率をＣＧ用に修正するものであり、Ａ，Ｂの値を基にして計算される。まず、図７に示すように、Ａ以下の色材主体部Ｘに属するピクセルの光輝度の平均光輝度ｃを計算し、Ａ以上Ｂ以下の光輝材主体部Ｙに属するピクセルの光輝度の平均光輝度ｄを計算し、Ｂ以上の高光輝材主体部Ｚに属するピクセルの光輝度の平均光輝度ｅを計算する。すると、図８の左側に示すように、全ピクセルの平均光輝度Ａに対する光輝度比率を計算することができる。本実施例では、ｃ／Ａの光輝度比率が０．８、ｄ／Ａの光輝度比率が１．２、ｅ／Ａの光輝度比率が３．５と計算されている。
続く図１２のステップＳ８６では、光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する。図８に示すように、試料Ｗについて変角分光反射率測定装置２で取得した変角分光反射率に、ステップＳ８４で計算された光輝度比率を乗算し、３つに分類されたＸ，Ｙ，Ｚの変角分光反射率を計算する。すなわち、Ｗの変角分光反射率にＸの光輝度比率（ｃ／Ａ＝０．８）を乗算してＸの変角分光反射率を計算し、Ｗの変角分光反射率にＹの光輝度比率（ｄ／Ａ＝１．２）を乗算してＹの変角分光反射率を計算し、Ｗの変角分光反射率にＺの変角分光反射率（ｅ／Ａ＝３．５）を乗算してＺの変角分光反射率を計算する。その結果が図９に例示されており、例えばＷの変角分光反射率がＷ１のときは、Ｘの変角分光反射率がＸ１、Ｙの変角分光反射率がＹ１、Ｚの変角分光反射率がＺ１と計算されている。また、Ｗの変角分光反射率がＷ２のときは、Ｘの変角分光反射率がＸ２、Ｙの変角分光反射率がＹ２、Ｚの変角分光反射率がＺ２と計算されている。
なお、図９に示す変角分光反射率測定装置２で取得した分光反射率では、Ｗ１のときは受光角θ２は１０度とされており、光輝度測定装置６で取得した光輝度の受光角θ５の１０度（図４を参照）と一致する。このため、光輝度測定装置６で取得した光輝度に基づく光輝度比率を、Ｗ１に適用することには異論がない。一方、Ｗ２のときは分光反射率の受光角θ２は２５度とされており、光輝度の受光角θ５の１０度と一致しない。しかしながら、光輝度の分散はどの受光角においても同様な形を示すと考えられるため、一つの受光角θ５の光輝度に基づく光輝度比率を、各受光角θ２における各Ｗに適用できると考えられる。このようにして、３０〜−６０度の１度毎に取得した各受光角θ２ついて、Ｘ，Ｙ，Ｚのそれぞれの変角分光反射率が計算される。
図１２のステップＳ８８では、物体塗装面をピクセルに分割し、各ピクセルを光輝度レベル毎に分類する。例えば、図１０（２）は、（１）の自動車のボディーの１０１の部分を拡大しており、１０１の部分をピクセルに分割して示している。このようにして塗装面全部をピクセルに分割する。そして、分割された各ピクセルを光輝度レベル毎に分類する。分類に際しては、例えば図８の例示のように、光輝材主体部Ｙや高光輝材主体部Ｚに分類されたピクセルについては、ピクセル数比率に比例する確率に従って、ピクセル数をランダムに寄せ集めたランダムパターン（ｐで示されている）で表現し、光輝材のリアルな粒子性を表示できるようにする。
最後に図１２のステップＳ９０では、ピクセル毎のＣＧ表示用塗装色を計算する。この場合、ステップＳ８８で分類された各ピクセルの光輝度レベルに応じて、ステップＳ８６で計算されたその光輝度レベルの変角分光反射率を適用する。すなわち、色材主体部Ｘに分類されたピクセルにはＸの変角分光反射率を適用し、光輝材主体部Ｙに分類されたピクセルにはＹの変角分光反射率を適用し、高光輝材主体部Ｚに分類されたピクセルにはＺの変角分光反射率を適用する。この際、物体形状から得られる物体塗装面内のピクセルの変角を加味して、ピクセル毎のＣＧ表示用塗装色を計算する。例えば、図１０（３）に示すように、自動車のボディーの１０１の部分に含まれる１つのピクセルの変角がθ３１であり、そのピクセルがＸに分類された場合は、そのピクセルには変角θ３１の変角分光反射率に対してＸの変角分光反射率を適用し、１０２の部分に含まれる１つのピクセルの変角がθ３２であり、そのピクセルがＹに分類された場合は、そのピクセルには変角θ３２の変角分光反射率に対してＹの変角分光反射率を適用する。このようにして、塗装面全体の全てのピクセルについて変角分光反射率を計算し、ＣＧ表示用塗装色を算出する。
以上のように計算されたＣＧ表示用塗装色は、図１のＣＧ表示用塗装色記憶手段１８に記憶される。

最後に図１１のステップＳ１０では、レンダリング部２０が、ＣＧ表示用塗装色記憶手段１８に記憶されたＣＧ表示用塗装色と、物体形状記憶部２４に記憶された物体形状を取得し、ステップＳ１２でＣＧ表示用塗装色に基づいて、ＣＧ表示を行なう。ＣＧ表示処理は、レンダリング部２０が、ＣＧ表示用塗装色と物体形状と、照明条件や照明環境を指定する照明環境情報とに基づいて、３次元ＣＧによってデザイナーが意図する光輝材含有塗装色の自動車のボディのカラー画像を生成し、カラーディスプレイやカラープリンタ等のＣＧ表示部２２に表示する。上記のように計算されたＣＧ表示用塗装色に基づいてカラー画像を生成するため、実現可能なボディカラーを表示することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
・本実施例では、光輝度測定装置６のコンピュータ６８が、ＣＧ表示処理装置１０と別個とされていたが、これに限るものではない。ＣＧ表示処理装置１０を光輝度測定装置６のコンピュータとして兼用してもよい。
・本実施例では、ＣＧ表示装置１が、変角分光反射率記憶部４や、光輝度記憶部８を備えていたが、これに限るものではない。変角分光反射率や光輝度を測定しながらＣＧ表示を行なうときは、記憶手段に記憶させることなく、測定装置からデータを直接ＣＧ表示処理装置１０送信してもよい。
また、光輝度分散記憶部１４も必須の構成ではなく、光輝度分散の計算とＣＧ表示用塗装色の計算を連続して行なうときは、光輝度分散計算分１２から計算結果を直接ＣＧ表示用塗装色計算部１４に送信してもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

ＣＧ表示装置の構成を示す図である。 変角分光反射率の測定方法を例示する図である。 変角分光反射率の測定結果を例示する図である。 光輝度の測定方法を例示する図である。 光輝度の測定画像データを例示する図である。 光輝度分散のヒストグラムを例示する図である。 光輝度レベルの分類を説明する図である。 ピクセル数比率と光輝度比率を説明する図である。 光輝度レベル毎の変角分光反射率を例示する図である。 物体形状を例示する図である。 ＣＧ表示処理の手順を説明するフローチャートである。 ＣＧ表示用塗装色計算処理の手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

２ ：変角分光反射率測定装置、
４ ：変角分光反射率記憶部、
６ ：光輝度測定装置、
８ ：光輝度記憶部、
１０：ＣＧ表示処理装置、
１２：光輝度分散計算部、
１４：光輝度分散記憶部、
１６：ＣＧ表示用塗装色計算部、
１８：ＣＧ表示用塗装色、
２０：レンダリング部、
２２：ＣＧ表示部、
２４：物体形状記憶部

Claims (6)

1. 物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する装置であり、
   物体の形状を記憶している手段と、
   所定面積の光輝材含有塗装面の変角分光反射率を記憶している手段と、
   所定面積の光輝材含有塗装面内の単位面積毎の光輝度のヒストグラムを記憶している手段と、
   記憶しているヒストグラムを用いて、所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する手段と、
   記憶しているヒストグラムを用いて、所定面積の平均光輝度に対する光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する手段と、
   変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する手段と、
   物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する手段と、
   物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用するとともに、物体形状から得られる物体塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する手段と、
   画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する手段と、
   を備えるコンピュータグラフィックス表示装置。
2. 光輝度レベルを色材主体部レベルと光輝材主体部レベルのいずれかに分類することを特徴とする請求項１のコンピュータグラフィックス表示装置。
3. 光輝度レベルを３以上にレベル分けすることを特徴とする請求項１のコンピュータグラフィックス表示装置。
4. 物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する手段は、所定面積に含まれる単位面積群を光輝度レベル毎の面積比率に比例する確率に従って光輝度レベルに分類することを特徴とする請求項１から３のいずれかのコンピュータグラフィックス表示装置。
5. 物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示する方法であり、
   物体の形状を取得する工程と、
   所定面積の光輝材含有塗装面の変角分光反射率を取得する工程と、
   所定面積の光輝材含有塗装面内の単位面積毎の光輝度のヒストグラムを取得する工程と、
   取得したヒストグラムを用いて、所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する工程と、
   取得したヒストグラムを用いて、所定面積の平均光輝度に対する光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する工程と、
   変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する工程と、
   物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する工程と、
   物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用するとともに、物体形状から得られる物体塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する工程と、
   画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する工程と、
   を備えるコンピュータグラフィックス表示方法。
6. 物体の塗装色をコンピュータグラフィックス表示するためのプログラムであり、コンピュータに下記の処理、すなわち、
   物体の形状を取得する処理と、
   所定面積の光輝材含有塗装面の変角分光反射率を取得する処理と、
   所定面積の光輝材含有塗装面内の単位面積毎の光輝度のヒストグラムを取得する処理と、
   取得したヒストグラムを用いて、所定面積中に占める光輝度レベル毎の単位面積数の比率を計算する処理と、
   取得したヒストグラムを用いて、所定面積の平均光輝度に対する光輝度レベル毎の光輝度の比率を計算する処理と、
   変角分光反射率に光輝度レベル毎の光輝度比率を乗算して光輝度レベル毎の変角分光反射率を計算する処理と、
   物体塗装面を単位面積に分割し、光輝度レベル毎の面積比率に応じて、物体塗装面の単位面積群を光輝度レベル毎に分類する処理と、
   物体塗装面の各単位面積の光輝度レベルに応じてその光輝度レベルの変角分光反射率を適用するとともに、物体形状から得られる物体塗装面内の各単位面積の変角を加味して、コンピュータグラフィックスの画素毎の表示色を計算する処理と、
   画素毎に計算された表示色を画素毎に表示する処理と、
   を実行させるプログラム。

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