JP4211956B2 - 画像作成方法及び画像作成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、木目柄パターンをもった印刷物にエンボス加工するための導管断面パターン、及び万線パターンを作成するための方法、及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁紙などの建材製品や、種々の商品のパッケージなどの模様として、木目柄パターンは広く利用されている。このような木目柄パターンをもった印刷物を作成する場合、通常は、天然木の材面をカメラなどで撮影し、この天然木のもつ木目柄パターンをそのまま利用する方法が採られる。また、近年では、印刷分野においてもコンピュータを利用した画像処理技術が普及してきているため、天然木の木目柄パターンをＣＣＤカメラなどで画像データとして取り込み、この画像データに対して、コンピュータを利用して必要な画像処理を施し、処理後の画像データに基づいて印刷を行うという手法も広く行われている。
【０００３】
ところで、一般に、木目柄パターンは、年輪パターンと導管断面パターンとを含んでいる。年輪パターンは、樹木の年ごとの成長に合わせて形成されるパターンである。通常は、樹木の成長環境における寒暖の差に基づいて濃淡の差が生じ、この濃淡の差がそのまま年輪パターンとして現れることになる。従って、１年毎の周期的な濃淡パターンになる。一方、導管断面パターンは、樹木の導管を切断することによって得られる断面パターンである。導管は、樹木が植物としての生理作用を営むために必要な器官であり、幹から梢に向かって伸びる細い管であり、その断面は細長い楕円状になるのが一般的である。したがって、天然木の板目に現れる木目柄パターンを観察すると、全体的には年輪パターンが認識されるが、細かく見ると、小さな導管断面パターンが多数配置されているのが認識される。
【０００４】
壁紙などでは、上述のような天然木の木目柄パターンの風合いをできるだけ忠実に再現するために、年輪パターンと導管断面パターンとを重畳して木目柄パターンを表現するのが一般的である。通常は、天然木の材面から、年輪パターンと導管断面パターンとをそれぞれ別個に撮影し、別個の版を作成し、印刷時に両者を合成する手法が採られる。年輪パターンと導管断面パターンとは、いずれも印刷によって塩化ビニルシートなどの媒体上に形成されることもあるし、年輪パターンを印刷によって、導管断面パターンをエンボス凹凸構造によって、それぞれ別個に形成することもある。元々、天然木についての導管断面は凹凸構造を有するため、導管断面パターンをエンボス凹凸構造として形成すれば、より天然木に近い質感が表現できるからである。
【０００５】
しかしながら、天然木の板目から導管断面パターンを抽出する作業は、かなり手間のかかる作業になる。意匠性の高いパターンを抽出するためには、意匠的に優れた導管断面パターンを有する板材を選定するところから始めなければならない。しかも、撮影によって鮮明なパターン抽出ができるように、パターンが明瞭に現れた板材を用意する必要があるが、天然木の板目から鮮明な導管断面パターンを抽出する作業は、技術的には非常に困難な作業になる。この作業は、通常は、カメラで板目を写真撮影し、スキャナ装置によってこの写真から導管断面パターンをデジタルデータとして取り込むか、あるいは、デジタルカメラで板目から直接導管断面パターンを取り込むことによって行われる。ところが、カメラやスキャナの空間解像度には限界があり、微小な導管断面の形状を忠実にパターンデータとして取り込むことは困難である。特に、天然木によっては、板目に現れた導管部と非導管部との色調差が微差である場合があり、このような板目に対しては、画像入力系の感度、ダイナミックレンジ、量子化ビット数、Ａ／Ｄビット数などの限界から、導管断面パターンを忠実に取り込むことは非常に困難になる。このような場合、導管部のみを染料などで着色した後に写真撮影するなどの手法も採られているが、導管部のみを正確に着色することは技術的に困難であり、また、着色という余分な工程が必要になるため、手間が増大するという問題が生じる。
【０００６】
このような問題に対処するため、コンピュータを利用して人為的に木目導管断面パターンを生成するための手法も提案されている。たとえば、特願平７−９９７１３号明細書には、三次元空間内に導管モデルを定義し、これを所定の切断面で切断することにより、木目導管断面パターンを得る手法が開示されている。しかしながら、従来提案されている手法では、天然木に近い自然な木目導管断面パターンや、意匠性の高い木目導管断面パターンを生成することが困難であり、特に、天然木に固有の木理（導管や繊維など軸方向要素の配向性）を考慮したパターンを生成することができない。
【０００７】
そこで、本出願人は、先に、特願平８−１６８５０５号（特開平９−３２７９６９号）において、天然木のもつ木理の要素を考慮した自然な木目導管断面パターンあるいは意匠性の高い木目導管断面パターンを、人為的に発生させることのできるパターンの作成方法および作成装置を提案した。
【０００８】
また、一般に、天然木にみられる木目模様には、上述した年輪パターン、導管断面パターン以外にも、「照り」と称される光沢模様が観察される。この照りは、材面からの反射光に基づいて生じる模様である。天然木の材面では、繊維質の配向性が部分ごとに異なっており、この配向性の分布が照り模様として観察されることになる。これは光の反射に基づいて生じる模様であるため、同一の材面であっても、光源からの光の入射方向および観察者による観察方向によって、異なった照り模様が現れることになる。つまり、照り模様は繊維質からの異方性反射によって生じるものであるということができる。
【０００９】
このように、照り模様は、光学的な観察条件によって変化するという特有の性質をもった模様であるため、塩化ビニールなどのシート上に木目柄を印刷した人工的な建材の場合、通常の印刷層のみによって表現することは困難である。そこで、木目柄を印刷した化粧シートにエンボス加工を施したり、あるいは化粧シートの上にエンボス加工を施したシートを形成した積層構造を採り、このエンボスシートの表面の凹凸構造により、照り模様を表現する技術が提案されている。
【００１０】
万線パターンをエンボス加工することによって照りが表現できる原理は概略次のようである。
図２８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。
【００１１】
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。
【００１２】
ところで、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。
【００１３】
図２９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。
【００１４】
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、この表面からの仮想光源方向へ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３０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２９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３０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。
【００１５】
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２９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。
【００１６】
以上のことから、導管断面パターンと、繊維潜り角に基づいて発生させた万線パターンとの両方をエンボス加工したエンボスシートを木目柄パターンをもつ印刷物に貼付する、あるいは木目柄パターンをもつ化粧シートに直接導管断面パターンと繊維潜り角に基づいて発生させた万線パターンの両方をエンボス加工することによって、木目柄パターンをもつ印刷物を、より自然な風合いをもち、意匠性の高いものとすることができることが分かる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ただ単に、導管断面パターンと、繊維潜り角に基づいて発生させた万線パターンをエンボス加工すればよいのではない。なぜなら、導管断面パターンと繊維潜り角とは密接な関係があるからである。即ち、上述したところから明らかなように、繊維潜り角は、繊維の延びる方向と木材表面とのなす角度であるが、導管も概ね繊維の方向に沿って延びていることが知られている。従って、図３１のＡで示すように繊維潜り角ξが大きい繊維の近傍では、木材表面に現れる導管断面は略点状なものとなるが、一方、図３１のＢで示すように繊維潜り角ξが小さい繊維の近傍では、木材表面に現れる導管は線状なものとなる。
【００１８】
このように、導管断面パターンと、繊維潜り角とは密接な関係があるものであるので、エンボス加工を施すための導管断面パターンと、万線パターンとは無関係なものではなく、同調したものでなければならない。即ち、ある箇所の万線パターンは当該箇所の導管断面パターンに対応したパターンでなければならず、逆に、ある箇所の導管断面パターンは当該箇所の繊維潜り角に対応したものでなければならない。
【００１９】
しかし、従来においては、このような同調した導管断面パターンと万線パターンを作成することはできないものであった。
【００２０】
そこで、本発明は、同調した導管断面パターンと万線パターンを作成することができる画像作成方法及び画像作成装置を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【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、本発明に係る画像作成方法は、天然木材の表面に現れる照りを表現するための万線パターンと、木目柄パターンに含まれる導管断面パターンとを作成するための画像作成方法であって、
ベクトル発生手段によって、木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築するための３次元ベクトル場を発生させる第１の工程と、
繊維潜り角演算手段により、第１の工程で発生させた３次元ベクトル場を所定の画像作成面で切断したときの当該画像作成面の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求めて、当該画像作成面上の各点に繊維潜り角を定義する第２の工程と、
方向ベクトル演算手段によって、第２の工程において画像作成面上の各点に定義された繊維潜り角を、それぞれ、所定の変換式を用いて、当該画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する第３の工程と、
パターン生成手段によって、万線パターンを描画する作成画像上に、所定の幅を有し、第３の工程で得られた方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら定義された万線から構成される２値画像パターンである万線パターンを生成する第４の工程と、
導管断面パターン作成手段により、第１の工程で発生された３次元ベクトル場の、第２工程で繊維潜り角を定義した画像作成面に現れる導管断面のパターンを求めて導管断面パターンを作成する第５の工程と
を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る画像作成装置は、天然木材の表面に現れる照りを表現するための万線パターンと、木目柄パターンに含まれる導管断面パターンとを作成するための画像作成装置であって、
木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築するための３次元ベクトル場を発生させるベクトル発生手段と、
所定の画像形成面によって、前記３次元ベクトル場を切断したときに、切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求め、前記画像形成面上の各点に繊維潜り角を定義する繊維潜り角演算手段と、
与えられた繊維潜り角を前記画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する所定の変換式に基づいて、前記画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角をそれぞれ方向ベクトルに変換する方向ベクトル演算手段と、
作成画像上に、所定の幅を有し、前記方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら万線パターンから構成される２値画像パターンを生成するパターン生成手段と、
前記ベクトル発生手段で発生された３次元ベクトル場の、前記繊維潜り角を定義した仮想切断面に現れる導管断面のパターンを求めて導管断面パターンを作成する導管断面パターン作成手段と
を備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施の形態について説明するが、本発明の実施形態の説明に先立って、まず、照り模様について説明する。
【００２４】
［１］天然木の材面に現れる照り模様の本質
本発明の主眼の一つは、天然木の材面に現れる自然な照り模様を、エンボスシートを用いて、あるいは直接エンボス加工を施すことによって人為的に再現することにある。そこで、まず、天然木の材面に現れる照り模様の本質について述べることにする。
【００２５】
既に述べたように、一般的な天然木の材面には、年輪模様、導管溝模様、照り模様が存在する。ここで照り模様は、入射光の角度や観察方向によって変化する特有の模様であり、一般に「照り」あるいは「もく」と呼ばれている。例えば、天然木から切り出した材木板をある方向から観察すると、図１（ａ）の網掛けして示す領域が白っぽく光って見え、観察方向を若干変えると、今度は、図１（ｂ）の網掛けして示す領域のように、別な領域が白っぽく光って見える。このように、照り模様のパターンが観察角度によって変化するのは、天然木の材面上では、繊維質の配向性が部分ごとに異なっているためである。天然木の内部には、植物としての営みを行うために、細胞、導管、繊維などの種々の要素が含まれており、これらの要素は全体的には樹木の成長方向を向いている。ここでは、このように樹木の成長方向に沿った軸方向要素を包括的に繊維質と呼ぶことにする。
【００２６】
このように、天然木の繊維質の配向性は、全体的には樹木の成長方向を向いているものの、部分的にはその配向性にバラツキを生じていることが多い。このような配向性は一般に「木理」と呼ばれており、配向性の状態により、波状木理、螺旋木理、交錯木理といった名称で呼ばれている。例えば、実際の天然木の成長方向が基準軸Ａの方向だとすると、天然木内部の繊維質は全体としてはこの基準軸Ａに沿った方向に伸びているが、部分的にはその配向性にバラツキが生じていることになる。このような部分的な配向性のバラツキが、材面上では照り模様として認識されることになるのである。
【００２７】
ここでは、この「木理」の概念を視覚的に把握できるように、図２に示すような基準繊維束モデルを考える。ここに示すモデルは、樹木内の導管や繊維などの軸方向要素の配向性を、多数の細長い円筒状繊維の束で示したものであり、樹木を構成する繊維質の流れの向きを示すものである。勿論、実際の天然木は、このような単純な円筒状繊維の束から構成されるわけではなく、細胞、導管、繊維など多数の要素を含んでいるが、ここではこれら多数の要素の軸方向要素の配向性を示すモデルとして、円筒状の繊維束モデルを用いることにする。基本的には、この図２に示すように、繊維束の配向性は成長方向を向いた基準軸Ａに沿ったものとなり、個々の繊維はいずれも基準軸Ａに平行に配置されるはずである。即ち、ある繊維上での着目点Ｐと、同じ繊維上の隣接点Ｑとの位置関係を考えると、点Ｐから点Ｑへ向かうベクトル（以下、繊維方向ベクトルと呼ぶ）は、基準軸Ａの方向を向いたものになる。しかしながら、自然界で成長する樹木には、その成長過程において、部分的に配向性が異なる現象が多くみられ、そのような配向性のバラツキ現象が「木理」として現れることになる。
【００２８】
例えば、図３の左側に示すように、基準軸Ａに対して垂直な方向をＢとし、基準軸Ａに沿った方向を示すベクトルにＢ方向の成分を部分的に付加することにより繊維方向ベクトルＦ１→を定義する。そして、個々の繊維がこの繊維方向ベクトルＦ１→に沿った方向を向くように、図２に示す基準繊維束モデルを歪ませると、図３の右側に示すような歪曲繊維束モデルが得られる。図２のモデルにおける点Ｐ，Ｑは、図３のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′へと変位しており、点Ｐ′から点Ｑ′へ向かうベクトルは、点Ｐ（もしくは点Ｐ′）の位置における繊維方向ベクトルＦ１→となる。このような歪曲繊維束モデルは、一般に波状木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００２９】
また、図４の左側に示すように、基準軸Ａの周囲を螺旋状に取り巻く繊維方向ベクトルＦ２→を定義し、個々の繊維がこの繊維方向ベクトルＦ２→に沿った方向を向くように、図２に示す基準繊維束モデルを歪ませると、図４の右側に示すような歪曲繊維束モデルが得られる。図２のモデルにおける点Ｐ，Ｑは、図４のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′へと変位しており、点Ｐ′から点Ｑ′へ向かうベクトルは、点Ｐ（もしくは点Ｐ′）の位置における繊維方向ベクトルＦ２→となる。このような歪曲繊維束モデルは、一般に螺旋木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００３０】
続いて、繊維質の配向性と照り模様との関係を考えてみると次のようである。いま、図２に示すような基準繊維束モデル、即ち、繊維質の配向性がすべて基準軸Ａに沿ったモデルを、図５に示すように、基準軸Ａに垂直な切断面Ｊで切った場合と、図６に示すように、基準軸Ａに平行な切断面Ｊで切った場合について、それぞれ切断面Ｊの鏡面反射光強度（光沢度）を比べてみる。一般に、図５に示すように、樹木の成長方向（基準軸Ａの方向）に対して垂直な切断面で天然木を切断したときに現れる切り出し面は「木口面」と呼ばれており、図６に示すように、樹木の成長方向（基準軸Ａの方向）に対して平行な切断面で天然木を切断したときに現れる切り出し面は「柾目面」と呼ばれている。なお、より正確には、「柾目面」とは、特に中心軸を通る面で切断した場合の切り出し面をいい、切断面が成長方向に平行ではあるが、中心軸からはずれている場合は「板目面」というのであるが、ここではこれらを総称して「柾目面」と称することにする。
【００３１】
図５に示すような「木口面」による切断を行うと、材木板表面に対して、個々の繊維は垂直に潜るような配向性を有することになり、照射された光は材木板内部で吸収されやすくなり、外部に出てきにくくなる。従って、表面の鏡面反射率は低くなり、光沢感のない面になる。これに対し、図６に示すような「柾目面」による切断を行うと、材木板表面に対して、個々の繊維は水平に寝るような配向性を有することになり、照射された光の多くは材木板内部へは浸透せずに表面で反射することになる。従って、表面の鏡面反射率は高くなり、光沢感のある面になる。勿論、観察者から見た光沢感は、表面の鏡面反射率だけでなく、光源の方向および観察方向に基づいて定まることはいうまでもない。
【００３２】
そして、図２９に示す材木板表面の繊維質の配向性と鏡面反射率との関係を用いると、図５に示す「木口面」による切断の場合、繊維潜り角ξ＝90°となり、図６に示す「柾目面」による切断の場合には、繊維潜り角ξ＝ 0°となる。また、観察される鏡面反射光の強度Ｗ（光沢度）と、繊維潜り角ξとの関係は図３０に示すようであり、図５に示す「木口面」による切断の場合、繊維潜り角ξ＝90°となるため鏡面反射光強度Ｗが小さくなり、光沢感が少なくなる。逆に、図６に示す「柾目面」による切断の場合、繊維潜り角ξ＝ 0°となるため鏡面反射光強度Ｗが大きくなり、光沢感が大きくなる。
【００３３】
ところで、図２に示すような基準繊維束モデルを平面で切断した場合、その切断方向によって、切断面全体の光沢感の大小は左右されるが、光沢感の部分的な大小分布は生じないので、いわゆる照り模様は発生しない。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、実際の天然木には、図３あるいは図４に示したような木理の要素が含まれているためである。このように、木理の要素を含んだ樹木を切断すると、切断面上の各部分ごとに異なる繊維潜り角ξが得られることになり、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。もっとも、天然木の木理に基づく繊維質の配向性の変化は、自然の揺らぎをもった緩やかなものであるため、材面の観察角度を変えることにより現れる照り模様の変化も、自然の揺らぎをもった緩やかなものになる。要するに、天然木には、木理による「繊維質の独特な流れ」が存在し、部分的に繊維質の流れが変わると、上述したように鏡面反射光の強度にも変化が現れるため、部分的に「反射ムラ」が生じることになり、いわゆる「照り模様」が現れることになるのである。
【００３４】
［２］本発明による照り模様再現へのアプローチ
上述したように、天然木の材面に現れる照り模様の本質は、木理に基く繊維潜り角ξの分布にあり、繊維潜り角ξがほぼ同じ領域が、ある特定の観察条件において同時に光って見えることになる。従って、天然木の照り模様を全く同じ原理で再現するためには、エンボス加工を施すシートの表面に種々の繊維潜り角ξをもった繊維質の構造を物理的に再現する必要がある。しかしながら、現在のエンボス加工技術では、商業用の建材製造プロセスに、このような実際の繊維質構造を再現するための複雑な工程を組み込むことは現実的ではない。現在、一般的に利用されているエンボス版の製造方法は、ダイレクトエッチング法と呼ばれる方法であり、この方法で作成されたエンボス版上には、凹部と凸部との二段階の段差構造が形成されるだけである。このダイレクトエッチング法を何回か繰り返し行えば、多段構造を得ることもできるが、種々の繊維潜り角ξをもった繊維質の構造を物理的に再現することは不可能である。
【００３５】
本発明における照り模様の表現の基本概念は、実際の天然木の材面に現れる繊維潜り角ξという要素を、エンボス加工を施すシート上では万線条溝の方向に置き換え、多数の万線条溝として、照り模様を表現する点にある。一般に、多数の細かな線からなるパターンは、万線パターンと称されており、この万線パターンを図２８に示すように、化粧シート等のシート上に凹凸構造をもった万線条溝として形成するのである。
【００３６】
図２８に示すような万線条溝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観察方向によって異なる、いわゆる異方性反射を行うことが知られている。このシートＥを、万線条溝Ｇに平行な面で切断した断面を図７（ａ）に示し、万線条溝Ｇに垂直な面で切断した断面を図７（ｂ）に示す。図７（ａ）に示すように、万線条溝Ｇに対して平行な方向から入射した光は、万線条溝Ｇの底面で反射して、そのまま万線条溝Ｇに沿った方向へと鏡面反射光として射出する。これに対して、図７（ｂ）に示すように、万線条溝Ｇに対して垂直な方向から入射した光は、万線条溝Ｇの壁面および底面で何回も反射して、最終的にバラバラな方向へ拡散反射光として射出する。このため、万線条溝Ｇに平行な方向から観察すると、強い鏡面反射光が得られるが、万線条溝Ｇに垂直な方向から観察すると、鏡面反射光は弱くなる。
【００３７】
万線条溝Ｇのこのような性質を利用すれば、照り模様を疑似的に表現することが可能になる。例えば、図８の平面図に示すように、シートＥの表面全体に渡って万線条溝Ｇを形成しておき、しかも、ある部分領域についての万線条溝Ｇの向きを異ならせておけば、この部分領域から得られる鏡面反射光の強度は、他の部分領域から得られる鏡面反射光の強度とは異なることになり、いわゆる照り模様が観察されることになる。なおこのとき、鏡面反射光の強度が強くなるか、弱くなるかは、観察方向によって変化することは上述した通りである。従って、このようなエンボスシートＥを透明材料によって構成しておき、図９に示すように、このエンボスシートＥを木目柄を印刷した印刷シートＳ上に積層するようにして壁紙や床材などの建材を構成すれば、照り模様をもった木目柄建材を得ることができる。また、このような万線条溝Ｇを木目柄を印刷したシートに直接エンボス加工してもよい。
【００３８】
もっとも、このような万線条溝ＧをもったエンボスシートＥを建材に用いて、照り模様を表現する手法自体は、既に述べたように、特開平５−２８９３０２号公報や特開平８−３２３９４８号公報に開示されている。しかしながら、従来の手法では、例えば正弦波を基調とした波状の万線条溝を形成したり、便宜的に複数の閉領域を定義して各閉領域ごとに所定の向きの万線条溝を形成したりしていたため、実際の天然木の材面に見られる自然な風合いをもった照り模様を十分に再現することが困難であったのである。
【００３９】
本発明の特徴は、［１］で述べた天然木の材面に現れる照り模様の本質を踏まえた上で、同様の照り模様を万線条溝によって疑似的に表現する点にある。天然木の材面に現れる照り模様は、繊維潜り角ξの分布に基づくものであるのに対し、万線条溝を有するエンボスシート上に現れる照り模様は、万線条溝の平面上での向き（方向ベクトル）の分布に基づくものである。そして、前者では、繊維潜り角ξがほぼ等しい領域が、ある状態において同時に白っぽく光っている様子が見られるのに対し、後者では、万線条溝の方向ベクトルがほぼ等しい領域が、ある状態において同時に白っぽく光っている様子が見られることになる。元々繊維潜り角ξは、図２９に示したように、平面と繊維ベクトルＦ→との交差角として定義されたものであるのに対し、万線条溝の方向ベクトルは、平面上での万線条溝の向きを示すものである。従って、繊維潜り角ξと万線条溝の方向ベクトルとは、理論的には全く異なる物理量ではあるが、両者はいずれも観察時の反射光強度を支配するパラメータとして機能するという共通点を有する。本発明者は、この共通点に着目し、実際の天然木の材面に現れる繊維潜り角ξという要素を、万線条溝の方向ベクトルという要素に関連付けることによって、より天然木に近い照り模様を表現することに想到したのである。
【００４０】
［３］本発明に係る万線パターンの作成方法
次に、図１０（ａ）のフローチャートを参照しつつ、より天然木に近い木調質感を表現できる万線パターンの作成方法の基本手順を説明する。まず、ステップＳ１０において、繊維潜り角を定義する。即ち、まず所定の画像形成面を定義し、この画像形成面上の各点に、それぞれ木材の繊維の配向性を示す繊維潜り角ξを定義する。その概念を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は、画像形成面Ｊ上の点Ｐに繊維ベクトルＦ→と画像形成面Ｊとのなす角度ξを繊維潜り角として定義した状態を示している。ステップＳ１０では、このように、画像形成面Ｊ上のすべての点に対して、それぞれ所定の繊維潜り角ξを定義する。もっとも、実際には、後の［４］で述べるように、最終的な万線パターンは個々の画素によって構成されることになるので、画像形成面Ｊ上に有限個の点を定義し、これらの各点について、それぞれ繊維潜り角ξを定義すればよい。
【００４１】
以下、繊維潜り角ξを定義する具体的な方法を述べる。最も好ましいと考えられる方法は、所定の基準軸に対する配向性が部分毎に異なる３次元ベクトル場を定義し、この３次元ベクトル場を画像形成面で切断し、切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を定義する方法である。例えば、図１１に示すような波状木理を表現した歪曲繊維束モデルを生成し、このモデルを所定の切断面Ｊ（この例では柾目面）で切断したとすると、図１２に示すように、切断面Ｊ上の任意の点Ｐについて繊維ベクトルＦ→を求めることができる。ここで、繊維ベクトルＦ→は、図１１に示す歪曲繊維束モデルを構成する繊維のうち、点Ｐに位置する繊維の向きを示すベクトルである。このような繊維ベクトルＦ→が求まったら、切断面Ｊと繊維ベクトルＦ→とのなす角ξを求めれば、この角ξが点Ｐにおける繊維潜り角となる。切断面Ｊを画像形成面とすれば、画像形成面上の各点に、それぞれ所定の繊維潜り角ξを定義することができる。
【００４２】
ところで、図１１に示す歪曲繊維束モデルは、図２に示す基準繊維束モデルを、図３の左側に示す繊維ベクトルＦ１→に沿って歪ませることにより得られたものであり、その本質は、３次元ベクトル場に他ならない。この３次元ベクトル場は、所定の方程式を用いて定義することができる。例えば、ＸＹＺ３次元座標系において、図２に示すような基準繊維束モデルを構成する各点の位置を座標値（ｘ，ｙ，ｚ）で定義しておき、
ｘ′＝ｘ＋α・ｓｉｎ（β・ｚ）
ｙ′＝ｙ
ｚ′＝ｚ
なる変換式（αおよびβは所定の定数、乱数もしくは関数）に基づいて、新たな座標値（ｘ′，ｙ′，ｚ′）を求め、座標値（ｘ，ｙ，ｚ）に位置していた点を、新たな座標値（ｘ′，ｙ′，ｚ′）へと移動させれば、移動後の点の集合によって図３に示すような波状木理の歪曲繊維束モデルが形成される。ここで、図２のモデルにおいて基準軸Ａに沿って配置されていた２点Ｐ，Ｑが、図３のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′に移動したとすれば、点Ｐ′から点Ｑ′に向かう方向を、例えば点Ｐ′におけるベクトル場の方向と定義することができる。別言すれば、上述の変換式によって、図３に示すような波状木理に相当する３次元ベクトル場を定義することができる。同様に、図４に示すような螺旋木理に相当する３次元ベクトル場は、θ0 およびβを所定の定数、乱数もしくは関数として、
ｘ′＝ｒ・ｃｏｓ（θ0 ＋θ）
ｙ′＝ｒ・ｓｉｎ（θ0 ＋θ）
ｚ′＝ｚ
ただし、ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
θ＝β・ｚ
なる座標変換式によって定義することができる。
【００４３】
結局、ステップＳ１０における繊維潜り角の定義の処理は、上述した座標変換式などを用いて３次元ベクトル場を定義し、この３次元ベクトル場内に所定の切断面Ｊ（画像形成面）を定義し、この切断面Ｊ上の各位置について、ベクトルと切断面とのなす角度ξを演算によって求める処理として実行することができる。いわば、この方法は、コンピュータ内に木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築し、これを仮想切断面で切断したときの繊維潜り角を求める処理ということができる。
【００４４】
このようにして画像形成面上の各点に繊維潜り角ξを定義した後は、続いてステップＳ２０において、画像形成面上の各点に方向ベクトルを生成する。そのためには、まず、与えられた繊維潜り角ξを画像形成面Ｊに沿った方向ベクトルに変換する変換式を定義しておく必要がある。その概念を図１０（ｃ）に示す。この図では、画像形成面Ｊ上の点Ｐの位置に、画像形成面Ｊに含まれる方向ベクトルＶ→が定義されている。ここでは、この方向ベクトルＶ→を、画像形成面Ｊ上に定義された参照線Ｒとのなす各θで表わすことにし、変換式としてθ＝ｆ（ξ）なる関数を用い、繊維潜り角ξを角度θに変換することにする。このような変換式を用いれば、ステップＳ１０において定義された全ての繊維潜り角ξを、角度θに変換することができ、画像形成面上の各点にそれぞれ所定の方向ベクトルＶ→を定義することができる。
【００４５】
図１３は、繊維潜り角ξを角度θに変換するための変換式の一例を示すグラフである。この例では、θ＝90°＋ξなる変換式を用いて線形変換を行っている。即ち、繊維潜り角ξ＝−90°に対しては角度θ＝ 0°が与えられ、繊維潜り角ξ＝ 0°に対しては角度θ＝90°が与えられ、繊維潜り角ξ＝90°に対しては角度θ＝ 180°が与えられる。勿論、本発明におけるξとθとの間の変換式は、図１３のグラフに示す変換式に限定されるものではなく、所定のξに対して何らかのθが定まれば、どのような変換式を用いてもかまわない。しかしながら、より効果的な照り模様を得るためには、繊維潜り角ξの増加に対して、角度θが単調増加もしくは単調減少するような変換式を用いるのが好ましいことが確認されている。
【００４６】
図１４及び図１５は、図１３のグラフに示す変換式を用いて、繊維潜り角ξを角度θに変換する処理の具体例を示す図である。図１４の斜視図に示すように、切断面Ｊ（画像形成面）上の所定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には、各位置における繊維ベクトルＦ１→，Ｆ２→，Ｆ３→（３次元ベクトル場における各点のベクトル）と切断面Ｊとのなす角として、それぞれ繊維潜り角ξ１＝60°，ξ２＝ 0°，ξ３＝−30°が定義されている。この場合、θ＝90°＋ξなる変換式を用いて、図１５の平面図に示すように、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各位置には、切断面Ｊ（画像形成面）に含まれる方向ベクトルＶ１→，Ｖ２→，Ｖ３→が定義されることになる。ここで、切断面Ｊの一片に参照線Ｒを定義すると、方向ベクトルＶ１→，Ｖ２→，Ｖ３→と参照線Ｒとのなす角は、それぞれθ１＝ 150°，θ２＝90°，θ３＝60°になる。
【００４７】
この具体例では、所定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３点についての例を示したが、実際には、［４］で後述するように、切断面Ｊ上に所定の解像度で画素配列を定義し、個々の画素位置、例えば各画素の中心位置に対応する有限個の点について、このような処理が実行されることになる。繊維潜り角ξは、−90°≦ξ≦90°の範囲をとるので、例えば、この例のように、θ＝90°＋ξなる変換式を用いた変換を行うと、角度θは、 0°≦θ≦ 180°の範囲をとる角度になり、図１５に示す参照線Ｒを基準にすると、方向ベクトルＶ→は、図の右方向（θ＝ 0°の場合）および左方向（θ＝ 180°の場合）の臨界方向を含めて、図の下方へ向かうベクトルになる。この方向ベクトルＶ→のとるべき方向の範囲は、定義すべき変換式次第で制御することが可能であり、例えば、θ＝90°＋ξ／2 なる変換式を定義すれば、角度θは、45°≦θ≦ 135°の範囲をとることになる。
【００４８】
こうして、切断面（画像形成面）Ｊ上の各点（個々の画素位置）にそれぞれ方向ベクトルＶ→が定義できたら、ステップＳ３０において、各方向ベクトルに沿った万線パターンが形成される。その概念を図１０（ｄ）に示す。この図には、点Ｐにおいて、方向ベクトルＶ→に沿った万線Ｍを形成した状態が示されている。
【００４９】
さて、画像形成面Ｊ上の各点に定義された方向ベクトルＶ→により、この面上には２次元ベクトル場が形成されている。ステップＳ３０の万線パターン形成のステップでは、この２次元ベクトル場に沿った多数の万線を形成する処理が行われることになる。その具体的な処理手順については、［４］において述べる。
【００５０】
［４］万線パターン形成処理の具体的な手順
ここでは、図１０の流れ図にステップＳ３０として示した万線パターン形成のステップの具体的な手法を述べる。図１６は、その具体的な手順を示す流れ図である。
まず、ステップＳ３１において、万線パターンを描画する作成画像のサイズを設定し、この作成画像の全ての画素の画素値を 0に設定しておく。ここでは幅をｗ（以下、ｘ方向とする）、高さをｈ（以下、ｙ方向とする）とする。このサイズは上述した画像形成面と同じサイズとすればよいが、異なるサイズであってもよい。ただし、画像形成面の位置と、作成画像の位置とは一対一に対応させる必要があるので、両者のサイズが異なっている場合には両者のサイズを正規化する等して両者の位置の一対一対応をとるようにすればよい。なお、以下においては、画像形成面の位置と、作成画像の位置とは一対一対応がとれているものとする。
【００５１】
上述したように画像形成面上の各点にはそれぞれ所定の方向ベクトルＶ→が定義されているので、作成画像の任意の位置の画素Ｐ（ｉ，ｊ）に対して、画像形成面の（ｉ，ｊ）の位置に定義されている方向ベクトルＶ（ｉ，ｊ）を対応付けることができる。このように、ここで述べる方法では、画像形成面上の各画素についての方向ベクトルが定義できれば足りるので、図１０（ａ）のステップＳ１０で定義すべき繊維潜り角ξや、ステップＳ２０で定義すべき方向ベクトルＶ→（角度θ）は、いずれも各画素の中心点位置についてのみ求めておけば十分である。
【００５２】
次のステップＳ３２では、この画素配列の第１行目に、万線を形成するための代表画素の位置を定義すると共に、各代表画素の近傍に、連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する処理が行われる。そしてこのとき、代表画素及び画素帯の画素に画素値 1を書き込む。第１行目に代表画素を何画素、どのような配置で定義するかは任意であるが、互いに所定の間隔をおいて複数の代表画素を定義すればよい。
【００５３】
図１７にその例を示す。図１７は、作成画像の第１行目に配置された多数の画素の中から、代表画素Ｒ１１，Ｒ１２を定義した状態を示している。この図の例では、第７列目の画素Ｐ（１，７）を最初の代表画素Ｒ１１と定義し、以下、１０画素ピッチで現れる画素Ｐ（１，１７），画素Ｐ（１，２７），画素Ｐ（１，３７），…を代表画素Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，…と定義するようにしている。そして、これら各代表画素の近傍に、画素帯を定義する。例えば、図１８は、各代表画素の左右に隣接する各２画素を含めた全５画素からなる画素帯Ｈ１１，Ｈ１２，…を定義した状態を示している。この実施形態では、画素帯は常に代表画素を中心とした全５画素からなる画素群によって構成されるような設定を行っている。勿論、個々の画素帯は連続配置された複数の画素から構成されていれば、いくつの画素から構成してもかまわない。例えば、全７画素により個々の画素帯を構成してもよいし、全８画素により個々の画素帯を構成してもよい。ここでは、画素帯を構成する画素については、内部にハッチングを施して示すことにし、特に、代表画素については、中心に黒丸を付して示すことにする。
【００５４】
次のステップＳ３３では、作成画像の画素配列の行数を示すパラメータｙが初期値１に設定され、以下、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返し実行される。即ち、ステップＳ３６において、パラメータｙ＝ｎ−１（ただし、ｎは全行数）と判断されるまで、ステップＳ３７においてパラメータｙが１ずつ更新され、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返されることになる。
【００５５】
ステップＳ３４では、第ｙ行目の各代表画素について、これら各代表画素内の点に定義された方向ベクトルの示す方向に位置する第（ｙ＋１）行目の画素を求め、求めたこれらの画素を第（ｙ＋１）行目の代表画素と定義し、これら第（ｙ＋１）行目の代表画素の近傍に、連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する処理が実行される。例えば、ｙ＝１の場合、図１９に示すように、第１行目の代表画素Ｒ１１，Ｒ１２，…に基づいて、第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２，…が決定され、図２０に示すように、この第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２に基づいて、第２行目の画素帯Ｈ２１，Ｈ２２，…が定義されることになる。第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２は、図１９に示すように、第１行目の代表画素Ｒ１１，Ｒ１２について定義されている方向ベクトルＶ１１→，Ｖ１２→に基づいて決定される。具体的には、第２行目の画素のうち、方向ベクトルＶ１１→に最も近い中心点を有する画素が代表画素Ｒ２１として選択され、同様に、方向ベクトルＶ１２→に最も近い中心点を有する画素が代表画素Ｒ２２として選択される。また、第２行目の画素帯Ｈ２１，Ｈ２２は、この例では、各代表画素Ｒ２１，Ｒ２２の左右に隣接する各２画素を含めた全５画素からなる画素帯として定義されている。このとき、定義された代表画素及び画素帯の画素に対して画素値 1が書き込まれることは当然である。
【００５６】
このように、ステップＳ３４において、第２行目の代表画素および画素帯の定義が行われると、続くステップＳ３５で調整処理が行われる。この調整処理については後述する。続いて、ステップＳ３６，Ｓ３７を経て、ｙ＝２に更新され、再びステップＳ３４の処理が実行されることになる。今度は、第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２，…に定義されている方向ベクトルＶ２１→，Ｖ２２→に基づいて、第３行目の代表画素Ｒ３１，Ｒ３２，…が決定され、これら代表画素Ｒ３１，Ｒ３２に基づいて、第３行目の画素帯Ｈ３１，Ｈ３２，…が定義されることになる。以上の処理をｙ＝ｎ−１になるまで繰り返していけば、最終的に得られた画素帯の集合によって、例えば、図２１に示すような万線Ｍ１，Ｍ２，…が形成されることになる。結局、上述の繰り返し処理は、個々の万線を図の下方へと伸ばしていく処理ということになる。
【００５７】
こうして得られた万線の特徴は、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもっている、という点にあり、万線によって示される流れは、ステップＳ２０において定義された方向ベクトルの流れを示すものになる。
【００５８】
なお、方向ベクトルの流れをより高い精度で表現した万線を形成するには、方向ベクトルの始点を、前の行の方向ベクトルの終点に連結させるようにするとよい。例えば、図２２に示すように、第ａ行目の代表画素Ｒａ内の点Ｑａを始点として、この画素について定義された方向ベクトルＶａ→を考えた場合、この方向ベクトルＶａ→と第ｂ行目の中心線（図に一点鎖線で示す）との交点Ｑｂを方向ベクトルＶａ→の終点とする。そして、この第ｂ行目の代表画素Ｒｂに基づいて、第ｃ行目の代表画素Ｒｃを求める際には、方向ベクトルＶａ→の終点を、代表画素Ｒｂについて定義された方向ベクトルＶｂ→の始点とするのである。そして、この方向ベクトルＶｂ→と第ｃ行目の中心線（図に一点鎖線で示す）との交点Ｑｃを方向ベクトルＶｂ→の終点とすればよい。勿論、各代表画素の中心点を常に方向ベクトルの始点とする方法を採ることもできるが、図２２に示すように、方向ベクトルを連結させていく方法を採れば、２次元ベクトル場の流れをより忠実に万線の流れとして表現することができる。
【００５９】
また、この図１６の流れ図に示す手法により万線を形成する場合には、図１０（ａ）の流れ図におけるステップＳ２０で定義される角度θの値は、 0°≦θ≦ 180°にしておく必要がある。このような設定にすれば、万線は、図の上方から下方へと伸びていくことになる。なお、第ｉ行目の代表画素に基づいて、第（ｉ＋１）行目の代表画素が決定できない場合（例えば、θ＝ 0°の場合や、θ＝ 180°の場合）は、第（ｉ＋１）行目には代表画素も画素帯も定義せず、第ｉ行目の画素帯をもって当該万線の終端とするようにする。
【００６０】
以上、各画素帯の中心位置に代表画素を定義する手法を述べたが、必ずしも代表画素が中心にくるように画素帯を構成する必要はなく、例えば、代表画素とその右に隣接する４画素との合計５画素により個々の画素帯を構成することもできる。あるいは、２つの代表画素によって１つの画素帯を定義するような手法を採ることも可能である。例えば、１つの画素帯の左端画素および右端画素をそれぞれ代表画素として、常に、両代表画素に挟まれた部分を画素帯とするような手法を採ることも可能である。
【００６１】
次に、図１６にステップＳ３５として示した調整処理について説明する。この調整処理の第１の目的は、新たな万線を発生させることにある。例えば、図２３に示す例のように、２本の万線Ｍ１，Ｍ２を図の下方へと徐々に伸ばしていったときに、両万線Ｍ１，Ｍ２の間隔が徐々に広がってきたとしよう。このような場合、そのまま放置しておくと、両万線Ｍ１，Ｍ２の間に、大きな空隙領域が発生することになり好ましくない。そこで、図示のように、両万線Ｍ１，Ｍ２間に、新たな万線Ｍ３を発生させる調整処理を行うのが好ましい。また、ステップＳ３５の調整処理の第２の目的は、互いに接近する一対の万線に挟まれた万線を終端させることにある。例えば、図２４に示す例のように、３本の万線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を図の下方へと徐々に伸ばしていったときに、両万線Ｍ１，Ｍ３の間隔が徐々に狭くなってきたとしよう。このような場合、そのまま放置しておくと、３本の万線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が互いに接触するようになり好ましくない。そこで、図示のように、中央の万線Ｍ２を終端させる調整処理を行うのである。
【００６２】
具体的には、ステップＳ３５では、ステップＳ３４で発生させた第（ｉ＋１）行目の画素帯について、次のようなチェックを行い、必要に応じて調整処理を行えばよい。まず、相互の間隔が所定の基準以上離れた一対の画素帯が存在するか否かをチェックする。そして、そのような画素帯が存在する場合には、この一対の画素帯の間に新たな代表画素を定義し、この新たな代表画素に基づいて新たな画素帯を発生させる調整処理を行う。図２３に示す例では、所定の基準をｄ１として、ｄ１＝１１画素なる設定を行っており、一対の画素帯Ｍ１，Ｍ２の間隔がｄ１以上となった第１２行目において、新たな代表画素ＲＲおよびこれを含む新たな画素帯を発生させ、新たな万線Ｍ３を発生させるようにしている。また、自己の左側に隣接する画素帯と自己の右側に隣接する画素帯との間隔が所定の基準以下に接近している画素帯が存在するか否かのチェックも行う。そして、そのような画素帯が存在する場合には、当該画素帯およびその代表画素を消滅させる調整処理を行う。図２４に示す例では、所定の基準をｄ２として、ｄ２＝１０画素なる設定を行っており、画素帯Ｍ２の左側に隣接する画素帯Ｍ１と、画素帯Ｍ２の右側に隣接する画素帯Ｍ３との間隔が、ｄ２以下となった第１１行目において、当該画素帯およびその代表画素ＲＲを消滅させている。
【００６３】
次に、１次元スカラ場を生成する（ステップＳ３８）。この１次元スカラ場は、次のステップＳ３９においてステップＳ３７までの処理で作成した各万線の形状を変形するためのものであるが、各万線の形状を変形するのは次のような理由による。
【００６４】
ステップＳ３７までの処理で作成された２値の万線パターンに基づいて、例えば一般的なダイレクトエッチング法によりエンボス版用のシリンダに凹凸を形成することができることは当然であるが、このようにして形成したエンボス版によって透明なシートにエンボス加工を施してエンボスシートを作成したり、あるいは木目柄を印刷した化粧シートに直接エンボス加工を施した場合、木目の照りを従来に比較して、よりリアルに表現できるのであるが、照りが鋭すぎてギラギラしたものとなり、天然の木目の穏やかな木質感を得ることは難しいものであった。
【００６５】
本発明者は種々の考察の結果、この原因は、上述した処理によって形成された万線の方向ベクトルが綺麗に揃い過ぎていることにあり、従って一つ一つの万線パターンを多少変形することによって万線パターンの方向ベクトルに揺らぎを持たせれば、照りの鋭さを緩和でき、以て天然の木目の持つ穏やかな木質感を表現できる万線パターンが得られることを見い出した。つまり、万線パターンを変形することによって艶消しを行うのである。
【００６６】
そのために用いるのが１次元スカラ場であり、この１次元スカラ場をそれぞれの万線パターンに作用させて変形させるのである。この１次元スカラ場としてはどのようなものを用いてもよいが、万線パターンを変形するためのものであり、その変形としては自然な揺らぎを持ったものとするのが望ましいので、１次元フラクタル場を用いるのがよい。１次元フラクタル場を生成するためには、例えば周知の中点変位法を用いればよい。
【００６７】
この１次元スカラ場のサイズは任意に設定することができる。また、その値域はどのようなものでもよいが、ここでは理解を容易にするために、［-1,1］の範囲に正規化されているものとする。
【００６８】
このようにして１次元スカラ場を用意したら、次にこの一次元スカラ場を各万線パターンに作用させて変形する（ステップＳ３９）。まず、作成した万線パターンの中の一つの万線パターンＭi を抽出し、図２５に示すように、この万線パターンのｙ方向の位置と１次元スカラ場の位置とを一対一に対応させる。このためには、両者の長さを正規化すればよい。そして、いまこの万線Ｍi のｐで示す位置が１次元スカラ場のｑで示す位置に対応しており、この位置でのスカラ値がＨ（ｑ）であるとすると、例えば、当該万線パターンのｐの位置の代表画素及び画素帯の位置を［ｋ・Ｈ（ｑ）］だけ移動させるようにする。ここで、［ｋ・Ｈ（ｑ）］はｋ・Ｈ（ｑ）を越えない最大の整数値をとるものとする。また移動方向については、ｋ・Ｈ（ｑ）が正の値であれば図の右方向、即ちｘ座標値が大きくなる方向に移動させ、負の値であれば図の左方向、即ちｘ座標値が小さくなる方向に移動させるようにすればよい。また、ｋは係数であり、適宜な値を用いることができるが、この場合のように１次元スカラ場の値域が［-1,1］の範囲に正規化されている場合には、ｋは代表画素及び画素帯の移動量の最大幅、即ち変形の大きさを定めるものとなるから、比較的小さな値とするのが望ましい。ｋの値を大きくすると万線パターンが大きく変形されることになり、このような万線パターンでは天然の木目の持つ穏やかな木質感を表現することができなくなる可能性があるからである。上述したように万線パターンの変形は方向ベクトルに多少の揺らぎを持たせるだけで足りるので、ｋの値は比較的小さな値でよいのである。
【００６９】
図２６は万線パターンの変形の例を示す図であり、当該万線パターンＭi のｐの位置の代表画素及び画素帯が図２６（ａ）の斜線で示すようであり、［ｋ・Ｈ（ｑ）］＝３であり、且つｋ・Ｈ（ｑ）が正の値であるとすると、この代表画素及び画素帯は図２６（ｂ）に示すように図の右方向に３画素だけ移動されることになる。
【００７０】
以上の処理を当該万線パターンＭi の全ての位置について行い、当該万線パターンＭi の変形処理が終了したら、他の万線パターンについても同様にして変形を行う。このようにしてステップＳ３７までの処理で形成した全ての万線パターンについて変形の処理を行えば、艶消し効果を有する万線パターンを得ることができ、天然の木目の持つ穏やかな木質感を表現できる万線パターンが得られることが確認されている。そして、この艶消しの度合いは、ステップＳ３８で生成する一次元スカラ場、あるいは係数ｋによって容易に制御することができる。
【００７１】
なお、上述した万線パターンの変形のための演算はあくまでも一例に過ぎないものであって、代表画素及び画素帯の移動量を決定するための演算は、生成する１次元スカラ場等に応じて適宜に定めることが可能であることは当然である。また、上記の説明では全ての万線パターンの変形に際して同じ係数ｋを用いるものとしたが、各万線パターンの変形に際して互いに異なる係数を用いるようにすることも可能である。そのためには、例えばステップＳ３９において万線パターンの数だけの係数を定めておけばよい。あるいは、ステップＳ３９において万線パターンの数だけの１次元スカラ場を生成し、万線パターンと１次元スカラ場を対応させ、ある万線パターンを変形するに際しては対応付けされた１次元スカラ場を作用させるようにしてもよい。
【００７２】
このようにして全ての万線パターンを変形したら、次に再度調整処理を行う（ステップＳ４０）。この調整処理はステップＳ３５の調整処理と同じである。ここで再び調整処理を行うのは、万線パターンを変形した結果、隣接する万線の間に大きな空隙領域が発生したり、あるいは隣接する万線が互いに接触するようになる可能性があるからである。そして、この調整処理が終了すると万線パターン形成処理は終了となり、艶消し効果を有する万線パターンが得られる。
【００７３】
［５］導管断面パターンの作成装置
以上、３次元の仮想樹木モデルをモデリングし、それを仮想切断面で切断したときの繊維潜り角を求め、その求めた繊維潜り角に基づいて万線パターンを作成する方法について説明したが、次に、導管断面パターンの作成について説明する。
【００７４】
上述したように、導管断面パターンと万線パターンとは同調している必要がある。そのためには、繊維潜り角を求めるために用いたと同じ３次元仮想樹木モデルの、同じ仮想切断面に現れる導管断面のパターンを演算により求めて作成すればよい。そして、そのための方法としては、例えば、前記の特開平９−３２７９６９号公報に示されている公知の方法をそのまま用いればよく、これによって、上述した方法によって作成された万線パターンと同調する導管断面パターンを作成することができる。なお、３次元仮想樹木モデルの仮想切断面に現れる導管断面パターンを求める方法については前記公開公報に詳細に説明されているので、ここでは説明を省略する。
【００７５】
［６］画像作成装置
以上、同調した万線パターンと導管断面パターンの作成方法について説明したが、次に、本発明に係る画像作成装置の一実施形態を、図２７のブロック図に基づいて説明する。この装置は、ベクトル場発生手段１０、繊維もぐり角演算手段２０、導管断面パターン作成手段２１、方向ベクトル演算手段３０、パターン生成手段４０、パターン変形手段４１、１次元スカラ場生成手段４２、刷版手段５０、エンボス加工手段６０によって構成されている。
【００７６】
ベクトル場発生手段１０は、天然木の木理を表現する３次元ベクトル場を発生させる機能をもった手段であり、たとえば、図３に示すような歪曲繊維束モデルに対応する３次元ベクトル場を発生させる機能を有する。具体的には、図３に示す繊維ベクトルＦ１→を示すための方程式を格納することができる手段であればよい。
【００７７】
繊維もぐり角演算手段２０は、所定の画像形成面によって、ベクトル場発生手段１０が発生した３次元ベクトル場を切断したときに、この切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求め、画像形成面上の各点に繊維潜り角を定義する演算を行う構成要素である。具体的には、ベクトル場発生手段１０内に格納されている３次元ベクトル場を示す方程式と、画像形成面を示す方程式とに基づいて、幾何学演算を実行し、画像形成面上の各点（たとえば、各画素の中心位置に対応する点など、後の演算で必要になる点）について、それぞれ繊維潜り角ξを求める処理を行う構成要素になる。
【００７８】
導管断面パターン作成手段２１は、ベクトル場発生手段１０が発生した３次元ベクトル場を切断したときに、例えば特開平９−３２７９６９号公報に示されている公知の方法によって、この切断面上に現れる導管断面のパターンを作成するものである。なお、この導管断面パターンを形成する切断面は、繊維潜り角演算手段２０で繊維潜り角を演算する切断面と同じであることは当然である。
【００７９】
方向ベクトル演算手段３０は、与えられた繊維潜り角ξを画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する所定の変換式を格納しており、この変換式に基づいて、画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角ξをそれぞれ方向ベクトルに変換する演算を行う。具体的には、方向ベクトルは所定の参照線Ｒとのなす角度θによって表現される。たとえば、θ＝２×ξなる変換式を用意しておけば、この変換式に基づいて、画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角ξが角度θに変換されることになる。
【００８０】
パターン生成手段４０は、作成画像上に、所定の幅を有し、方向ベクトル演算手段３０によって求められた方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら万線から構成される２値画像パターンを生成する演算を行う。この演算処理の具体的な手法は、既に［４］の項で述べたとおりである。
【００８１】
パターン変形手段４１は、パターン生成手段４０によって生成された各万線パターンに対して１次元スカラ場生成手段４２によって生成された１次元スカラ場を作用させて変形する構成要素であり、その具体的な手法は［４］で上述した通りである。
【００８２】
１次元スカラ場生成手段４２は、パターン変形手段４１で万線パターンを変形するための作用素となる１次元スカラ場を生成するものであり、例えば中点変位法による１次元フラクタル場を生成するもので構成される。
【００８３】
これらのベクトル場発生手段１０、繊維潜り角演算手段２０、導管断面パターン作成手段２１、方向ベクトル演算手段３０、パターン生成手段４０、パターン変形手段４１、１次元スカラ場生成手段４２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、２値画像である万線パターンを示す画像データ、及び導管断面パターンを示す画像データが出力されることになる。
【００８４】
刷版手段５０は、導管断面パターン作成手段２１から出力された導管断面パターン、及びパターン変形手段４１から出力された２値のビットマップ形式の万線パターンに基づいて、凹凸パターンをもったエンボス版を作成する手段である。なお、エンボス版を作成する方法としては、例えばダイレクトエッチング法等を用いればよい。エンボス加工手段６０は、刷版手段５０によって作成されたエンボス版を用いて、エンボスシートを大量生産するための装置である。
【００８５】
ここで、エンボス加工を行う場合には、少なくとも次の二つの方法がある。一つは、透明シートの一方の面側に導管断面パターンを、他方の面側には万線パターンをそれぞれエンボス加工し、そのエンボス加工した透明シートを木目柄パターンを印刷した化粧シートに貼付する方法である。従って、この場合には、導管断面パターンと万線パターンとは別々のエンボス版に刷版されることになる。
【００８６】
もう一つの方法は、導管断面パターンと万線パターンとを合成して刷版手段５０により一つのエンボス版を作成し、そのエンボス版によりエンボス加工を施す方法である。なお、この場合には木目柄パターンを印刷した化粧シートに直接エンボス加工を施してもよく、または、透明シートにエンボス加工を施し、そのエンボス加工を施した透明シートを木目柄パターンを印刷した化粧シートに貼付するようにしてもよい。
【００８７】
以上の構成により、互いに同調した導管断面パターンと万線パターンとがエンボス加工された化粧シートを作成することができるので、木目柄パターンをもつ印刷物を、より自然な風合いをもち、意匠性の高いものとすることができる。
【００８８】
なお、化粧シートに印刷される木目柄パターンとしてコンピュータで発生させた人為的なパターンを用いる場合には、印刷された木目柄のパターンと、万線パターン、及び導管断面パターンとを、同一の３次元ベクトル場を用いたコンピュータ画像処理によって形成するのが好ましい。例えば、特開平８−２２５３８号公報には、コンピュータ内の３次元仮想空間内に３次元樹木モデルを定義し、この３次元樹木モデルを所定の切断面で切断したときに、切断面上に得られる２次元パターンに基づいて、木目柄模様を人為的に発生させる手法が開示されており、このような手法によって木目柄パターンを作成すれば、木目柄パターン、導管断面パターン、万線パターンの３つのパターンを同調させることができるので、望ましいものである。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。特に、上述の実施形態で示した具体的な数値は、一例として提示したものであり、本発明はこれらの数値によって何ら限定されるものではない。また、上記の説明では、一旦万線パターンを形成した後に１次元スカラ場を作用させて変形するものとしたが、図１６のステップＳ３１の段階で予め１次元スカラ場を生成しておき、ステップ３２、Ｓ３４の段階で代表画素を定義するときに１次元スカラ場を作用させて変形するようにすることも可能である。この場合には、各万線パターンがどのような長さになるのか定まっていないので、例えば、作成画像のｙ方向の位置、即ち各行の位置と１次元スカラ場の位置とを一対一に対応させ、方向ベクトルによって代表画素の位置を定めた後に１次元スカラ場を作用させて代表画素の位置を移動させ、その移動後の代表画素に対して画素帯を定義するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な天然木の材面に見られる照り模様を示す図である。
【図２】 繊維束がすべて基準軸Ａの方向を向いた基準繊維束モデルを示す斜視図である。
【図３】 繊維束の方向が波状木理に基づいて変化する歪曲繊維束モデルを示す斜視図である。
【図４】 繊維束の方向が螺旋木理に基づいて変化する歪曲繊維束モデルを示す斜視図である。
【図５】 図２に示す基準繊維束モデルを木口面で切断した状態を示す斜視図である。
【図６】 図２に示す基準繊維束モデルを柾目面で切断した状態を示す斜視図である。
【図７】 万線条溝Ｇにおける光の反射特性を示す断面図である。
【図８】 万線条溝を形成した本発明に係る木質感エンボスシートＥの基本構成を示す平面図である。
【図９】 木質感エンボスシートＥを、木目柄を印刷した印刷シートＳに積層することにより建材を構成する状態を示す斜視図である。
【図１０】 木調質感を表現できる万線パターンの作成方法の基本手順を示す流れ図である。
【図１１】 柾目面の切断を表現した斜視図であり、図１０の流れ図におけるステップＳ１０での繊維潜り角ξの定義方法の一例を示す斜視図である。
【図１２】 図１１に示す定義方法によって、画像形成面Ｊ上の点Ｐに定義された繊維潜り角ξを示す斜視図である。
【図１３】 図１０の流れ図におけるステップＳ２０で方向ベクトルを生成する際に用いるξ／θの変換式の一例を示すグラフである。
【図１４】 図１０の流れ図におけるステップＳ１０で、画像形成面Ｊ上に定義された繊維潜り角ξの一例を示す斜視図である。
【図１５】 図１４に示す繊維潜り角ξを、画像形成面Ｊに沿った方向ベクトルを示す角度θに変換した状態を示す平面図である。
【図１６】 図１０の流れ図におけるステップＳ３０の万線形成段階の詳細な処理手順を示す流れ図である。
【図１７】 図１６の流れ図におけるステップＳ３２で、第１行目に定義された代表画素を示す図である。
【図１８】 図１６の流れ図におけるステップＳ３２で、第１行目に定義された画素帯を示す図である。
【図１９】 図１６の流れ図におけるステップＳ３４で、第１行目の代表画素に基づいて、第２行目に定義された代表画素を示す図である。
【図２０】 図１６の流れ図におけるステップＳ３４で、第１行目の代表画素に基づいて、第２行目に定義された画素帯を示す図である。
【図２１】 図１６の流れ図に示す手順により生成された万線を示す図である。
【図２２】 図１６の流れ図に示す手順を、より高い精度で実行するための手法を示す図である。
【図２３】 図１６の流れ図におけるステップＳ３５の調整処理により、新たな万線Ｍ３が発生した状態を示す図である。
【図２４】 図１６の流れ図におけるステップＳ３５の調整処理により、万線Ｍ２が終端した状態を示す図である。
【図２５】 図１６の流れ図におけるステップＳ３９の万線パターンの変形の処理を説明するための図である。
【図２６】 図１６の流れ図におけるステップＳ３９の万線パターンの変形の処理によって代表画素及び画素帯が移動されて変形された場合の例を示す図である。
【図２７】 本発明に係る画像作成装置の一実施形態を示す図である。
【図２８】 エンボス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２９】 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３０】 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。
【図３１】 導管断面パターンと繊維潜り角とは密接な関係があることを説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ベクトル場発生手段
２０…繊維もぐり角演算手段
２１…導管断面パターン作成手段
３０…方向ベクトル演算手段
４０…パターン生成手段
４１…パターン変形手段
４２…１次元スカラ場生成手段
５０…刷版手段
６０…エンボス加工手段
１００…材木板
２００…仮想光源
Ａ…基準軸
Ｅ…エンボスシート
Ｆ…繊維
Ｆ→，Ｆ１→，Ｆ２→…繊維方向ベクトル
Ｇ…万線条溝
Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ２１，Ｈ２２…画素帯
Ｊ…切断面（画像形成面）
Ｌ→…光線方向ベクトル
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…万線
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３…観察方向
Ｐ，Ｑ…繊維束モデルあるいは画像形成面上の点
Ｐ′，Ｑ′…歪曲繊維束モデル上の点
Ｐ（ｉ，ｊ）…画素配列上の画素
Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ…ベクトルの端点
Ｒ…参照線
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，ＲＲ…代表画素
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ…代表画素
Ｓ…木目柄の印刷シート
Ｔ…天然木材
Ｖ→…方向ベクトル
Ｖ１１→，Ｖ１２→…方向ベクトル
Ｖａ→，Ｖｂ→…方向ベクトル
Ｖ（ｉ，ｊ）…画素Ｐ（ｉ，ｊ）についての方向ベクトル
Ｗ…鏡面反射光強度（光沢度）
ξ…繊維もぐり角
φ…ベクトル交錯角
θ…方向ベクトルＶ→と参照線Ｒとのなす角
【産業上の利用分野】
本発明は、木目柄パターンをもった印刷物にエンボス加工するための導管断面パターン、及び万線パターンを作成するための方法、及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁紙などの建材製品や、種々の商品のパッケージなどの模様として、木目柄パターンは広く利用されている。このような木目柄パターンをもった印刷物を作成する場合、通常は、天然木の材面をカメラなどで撮影し、この天然木のもつ木目柄パターンをそのまま利用する方法が採られる。また、近年では、印刷分野においてもコンピュータを利用した画像処理技術が普及してきているため、天然木の木目柄パターンをＣＣＤカメラなどで画像データとして取り込み、この画像データに対して、コンピュータを利用して必要な画像処理を施し、処理後の画像データに基づいて印刷を行うという手法も広く行われている。
【０００３】
ところで、一般に、木目柄パターンは、年輪パターンと導管断面パターンとを含んでいる。年輪パターンは、樹木の年ごとの成長に合わせて形成されるパターンである。通常は、樹木の成長環境における寒暖の差に基づいて濃淡の差が生じ、この濃淡の差がそのまま年輪パターンとして現れることになる。従って、１年毎の周期的な濃淡パターンになる。一方、導管断面パターンは、樹木の導管を切断することによって得られる断面パターンである。導管は、樹木が植物としての生理作用を営むために必要な器官であり、幹から梢に向かって伸びる細い管であり、その断面は細長い楕円状になるのが一般的である。したがって、天然木の板目に現れる木目柄パターンを観察すると、全体的には年輪パターンが認識されるが、細かく見ると、小さな導管断面パターンが多数配置されているのが認識される。
【０００４】
壁紙などでは、上述のような天然木の木目柄パターンの風合いをできるだけ忠実に再現するために、年輪パターンと導管断面パターンとを重畳して木目柄パターンを表現するのが一般的である。通常は、天然木の材面から、年輪パターンと導管断面パターンとをそれぞれ別個に撮影し、別個の版を作成し、印刷時に両者を合成する手法が採られる。年輪パターンと導管断面パターンとは、いずれも印刷によって塩化ビニルシートなどの媒体上に形成されることもあるし、年輪パターンを印刷によって、導管断面パターンをエンボス凹凸構造によって、それぞれ別個に形成することもある。元々、天然木についての導管断面は凹凸構造を有するため、導管断面パターンをエンボス凹凸構造として形成すれば、より天然木に近い質感が表現できるからである。
【０００５】
しかしながら、天然木の板目から導管断面パターンを抽出する作業は、かなり手間のかかる作業になる。意匠性の高いパターンを抽出するためには、意匠的に優れた導管断面パターンを有する板材を選定するところから始めなければならない。しかも、撮影によって鮮明なパターン抽出ができるように、パターンが明瞭に現れた板材を用意する必要があるが、天然木の板目から鮮明な導管断面パターンを抽出する作業は、技術的には非常に困難な作業になる。この作業は、通常は、カメラで板目を写真撮影し、スキャナ装置によってこの写真から導管断面パターンをデジタルデータとして取り込むか、あるいは、デジタルカメラで板目から直接導管断面パターンを取り込むことによって行われる。ところが、カメラやスキャナの空間解像度には限界があり、微小な導管断面の形状を忠実にパターンデータとして取り込むことは困難である。特に、天然木によっては、板目に現れた導管部と非導管部との色調差が微差である場合があり、このような板目に対しては、画像入力系の感度、ダイナミックレンジ、量子化ビット数、Ａ／Ｄビット数などの限界から、導管断面パターンを忠実に取り込むことは非常に困難になる。このような場合、導管部のみを染料などで着色した後に写真撮影するなどの手法も採られているが、導管部のみを正確に着色することは技術的に困難であり、また、着色という余分な工程が必要になるため、手間が増大するという問題が生じる。
【０００６】
このような問題に対処するため、コンピュータを利用して人為的に木目導管断面パターンを生成するための手法も提案されている。たとえば、特願平７−９９７１３号明細書には、三次元空間内に導管モデルを定義し、これを所定の切断面で切断することにより、木目導管断面パターンを得る手法が開示されている。しかしながら、従来提案されている手法では、天然木に近い自然な木目導管断面パターンや、意匠性の高い木目導管断面パターンを生成することが困難であり、特に、天然木に固有の木理（導管や繊維など軸方向要素の配向性）を考慮したパターンを生成することができない。
【０００７】
そこで、本出願人は、先に、特願平８−１６８５０５号（特開平９−３２７９６９号）において、天然木のもつ木理の要素を考慮した自然な木目導管断面パターンあるいは意匠性の高い木目導管断面パターンを、人為的に発生させることのできるパターンの作成方法および作成装置を提案した。
【０００８】
また、一般に、天然木にみられる木目模様には、上述した年輪パターン、導管断面パターン以外にも、「照り」と称される光沢模様が観察される。この照りは、材面からの反射光に基づいて生じる模様である。天然木の材面では、繊維質の配向性が部分ごとに異なっており、この配向性の分布が照り模様として観察されることになる。これは光の反射に基づいて生じる模様であるため、同一の材面であっても、光源からの光の入射方向および観察者による観察方向によって、異なった照り模様が現れることになる。つまり、照り模様は繊維質からの異方性反射によって生じるものであるということができる。
【０００９】
このように、照り模様は、光学的な観察条件によって変化するという特有の性質をもった模様であるため、塩化ビニールなどのシート上に木目柄を印刷した人工的な建材の場合、通常の印刷層のみによって表現することは困難である。そこで、木目柄を印刷した化粧シートにエンボス加工を施したり、あるいは化粧シートの上にエンボス加工を施したシートを形成した積層構造を採り、このエンボスシートの表面の凹凸構造により、照り模様を表現する技術が提案されている。
【００１０】
万線パターンをエンボス加工することによって照りが表現できる原理は概略次のようである。
図２８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。
【００１１】
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。
【００１２】
ところで、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。
【００１３】
図２９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。
【００１４】
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、この表面からの仮想光源方向へ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３０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２９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３０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。
【００１５】
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２９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。
【００１６】
以上のことから、導管断面パターンと、繊維潜り角に基づいて発生させた万線パターンとの両方をエンボス加工したエンボスシートを木目柄パターンをもつ印刷物に貼付する、あるいは木目柄パターンをもつ化粧シートに直接導管断面パターンと繊維潜り角に基づいて発生させた万線パターンの両方をエンボス加工することによって、木目柄パターンをもつ印刷物を、より自然な風合いをもち、意匠性の高いものとすることができることが分かる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ただ単に、導管断面パターンと、繊維潜り角に基づいて発生させた万線パターンをエンボス加工すればよいのではない。なぜなら、導管断面パターンと繊維潜り角とは密接な関係があるからである。即ち、上述したところから明らかなように、繊維潜り角は、繊維の延びる方向と木材表面とのなす角度であるが、導管も概ね繊維の方向に沿って延びていることが知られている。従って、図３１のＡで示すように繊維潜り角ξが大きい繊維の近傍では、木材表面に現れる導管断面は略点状なものとなるが、一方、図３１のＢで示すように繊維潜り角ξが小さい繊維の近傍では、木材表面に現れる導管は線状なものとなる。
【００１８】
このように、導管断面パターンと、繊維潜り角とは密接な関係があるものであるので、エンボス加工を施すための導管断面パターンと、万線パターンとは無関係なものではなく、同調したものでなければならない。即ち、ある箇所の万線パターンは当該箇所の導管断面パターンに対応したパターンでなければならず、逆に、ある箇所の導管断面パターンは当該箇所の繊維潜り角に対応したものでなければならない。
【００１９】
しかし、従来においては、このような同調した導管断面パターンと万線パターンを作成することはできないものであった。
【００２０】
そこで、本発明は、同調した導管断面パターンと万線パターンを作成することができる画像作成方法及び画像作成装置を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【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、本発明に係る画像作成方法は、天然木材の表面に現れる照りを表現するための万線パターンと、木目柄パターンに含まれる導管断面パターンとを作成するための画像作成方法であって、
ベクトル発生手段によって、木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築するための３次元ベクトル場を発生させる第１の工程と、
繊維潜り角演算手段により、第１の工程で発生させた３次元ベクトル場を所定の画像作成面で切断したときの当該画像作成面の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求めて、当該画像作成面上の各点に繊維潜り角を定義する第２の工程と、
方向ベクトル演算手段によって、第２の工程において画像作成面上の各点に定義された繊維潜り角を、それぞれ、所定の変換式を用いて、当該画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する第３の工程と、
パターン生成手段によって、万線パターンを描画する作成画像上に、所定の幅を有し、第３の工程で得られた方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら定義された万線から構成される２値画像パターンである万線パターンを生成する第４の工程と、
導管断面パターン作成手段により、第１の工程で発生された３次元ベクトル場の、第２工程で繊維潜り角を定義した画像作成面に現れる導管断面のパターンを求めて導管断面パターンを作成する第５の工程と
を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る画像作成装置は、天然木材の表面に現れる照りを表現するための万線パターンと、木目柄パターンに含まれる導管断面パターンとを作成するための画像作成装置であって、
木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築するための３次元ベクトル場を発生させるベクトル発生手段と、
所定の画像形成面によって、前記３次元ベクトル場を切断したときに、切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求め、前記画像形成面上の各点に繊維潜り角を定義する繊維潜り角演算手段と、
与えられた繊維潜り角を前記画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する所定の変換式に基づいて、前記画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角をそれぞれ方向ベクトルに変換する方向ベクトル演算手段と、
作成画像上に、所定の幅を有し、前記方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら万線パターンから構成される２値画像パターンを生成するパターン生成手段と、
前記ベクトル発生手段で発生された３次元ベクトル場の、前記繊維潜り角を定義した仮想切断面に現れる導管断面のパターンを求めて導管断面パターンを作成する導管断面パターン作成手段と
を備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施の形態について説明するが、本発明の実施形態の説明に先立って、まず、照り模様について説明する。
【００２４】
［１］天然木の材面に現れる照り模様の本質
本発明の主眼の一つは、天然木の材面に現れる自然な照り模様を、エンボスシートを用いて、あるいは直接エンボス加工を施すことによって人為的に再現することにある。そこで、まず、天然木の材面に現れる照り模様の本質について述べることにする。
【００２５】
既に述べたように、一般的な天然木の材面には、年輪模様、導管溝模様、照り模様が存在する。ここで照り模様は、入射光の角度や観察方向によって変化する特有の模様であり、一般に「照り」あるいは「もく」と呼ばれている。例えば、天然木から切り出した材木板をある方向から観察すると、図１（ａ）の網掛けして示す領域が白っぽく光って見え、観察方向を若干変えると、今度は、図１（ｂ）の網掛けして示す領域のように、別な領域が白っぽく光って見える。このように、照り模様のパターンが観察角度によって変化するのは、天然木の材面上では、繊維質の配向性が部分ごとに異なっているためである。天然木の内部には、植物としての営みを行うために、細胞、導管、繊維などの種々の要素が含まれており、これらの要素は全体的には樹木の成長方向を向いている。ここでは、このように樹木の成長方向に沿った軸方向要素を包括的に繊維質と呼ぶことにする。
【００２６】
このように、天然木の繊維質の配向性は、全体的には樹木の成長方向を向いているものの、部分的にはその配向性にバラツキを生じていることが多い。このような配向性は一般に「木理」と呼ばれており、配向性の状態により、波状木理、螺旋木理、交錯木理といった名称で呼ばれている。例えば、実際の天然木の成長方向が基準軸Ａの方向だとすると、天然木内部の繊維質は全体としてはこの基準軸Ａに沿った方向に伸びているが、部分的にはその配向性にバラツキが生じていることになる。このような部分的な配向性のバラツキが、材面上では照り模様として認識されることになるのである。
【００２７】
ここでは、この「木理」の概念を視覚的に把握できるように、図２に示すような基準繊維束モデルを考える。ここに示すモデルは、樹木内の導管や繊維などの軸方向要素の配向性を、多数の細長い円筒状繊維の束で示したものであり、樹木を構成する繊維質の流れの向きを示すものである。勿論、実際の天然木は、このような単純な円筒状繊維の束から構成されるわけではなく、細胞、導管、繊維など多数の要素を含んでいるが、ここではこれら多数の要素の軸方向要素の配向性を示すモデルとして、円筒状の繊維束モデルを用いることにする。基本的には、この図２に示すように、繊維束の配向性は成長方向を向いた基準軸Ａに沿ったものとなり、個々の繊維はいずれも基準軸Ａに平行に配置されるはずである。即ち、ある繊維上での着目点Ｐと、同じ繊維上の隣接点Ｑとの位置関係を考えると、点Ｐから点Ｑへ向かうベクトル（以下、繊維方向ベクトルと呼ぶ）は、基準軸Ａの方向を向いたものになる。しかしながら、自然界で成長する樹木には、その成長過程において、部分的に配向性が異なる現象が多くみられ、そのような配向性のバラツキ現象が「木理」として現れることになる。
【００２８】
例えば、図３の左側に示すように、基準軸Ａに対して垂直な方向をＢとし、基準軸Ａに沿った方向を示すベクトルにＢ方向の成分を部分的に付加することにより繊維方向ベクトルＦ１→を定義する。そして、個々の繊維がこの繊維方向ベクトルＦ１→に沿った方向を向くように、図２に示す基準繊維束モデルを歪ませると、図３の右側に示すような歪曲繊維束モデルが得られる。図２のモデルにおける点Ｐ，Ｑは、図３のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′へと変位しており、点Ｐ′から点Ｑ′へ向かうベクトルは、点Ｐ（もしくは点Ｐ′）の位置における繊維方向ベクトルＦ１→となる。このような歪曲繊維束モデルは、一般に波状木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００２９】
また、図４の左側に示すように、基準軸Ａの周囲を螺旋状に取り巻く繊維方向ベクトルＦ２→を定義し、個々の繊維がこの繊維方向ベクトルＦ２→に沿った方向を向くように、図２に示す基準繊維束モデルを歪ませると、図４の右側に示すような歪曲繊維束モデルが得られる。図２のモデルにおける点Ｐ，Ｑは、図４のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′へと変位しており、点Ｐ′から点Ｑ′へ向かうベクトルは、点Ｐ（もしくは点Ｐ′）の位置における繊維方向ベクトルＦ２→となる。このような歪曲繊維束モデルは、一般に螺旋木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００３０】
続いて、繊維質の配向性と照り模様との関係を考えてみると次のようである。いま、図２に示すような基準繊維束モデル、即ち、繊維質の配向性がすべて基準軸Ａに沿ったモデルを、図５に示すように、基準軸Ａに垂直な切断面Ｊで切った場合と、図６に示すように、基準軸Ａに平行な切断面Ｊで切った場合について、それぞれ切断面Ｊの鏡面反射光強度（光沢度）を比べてみる。一般に、図５に示すように、樹木の成長方向（基準軸Ａの方向）に対して垂直な切断面で天然木を切断したときに現れる切り出し面は「木口面」と呼ばれており、図６に示すように、樹木の成長方向（基準軸Ａの方向）に対して平行な切断面で天然木を切断したときに現れる切り出し面は「柾目面」と呼ばれている。なお、より正確には、「柾目面」とは、特に中心軸を通る面で切断した場合の切り出し面をいい、切断面が成長方向に平行ではあるが、中心軸からはずれている場合は「板目面」というのであるが、ここではこれらを総称して「柾目面」と称することにする。
【００３１】
図５に示すような「木口面」による切断を行うと、材木板表面に対して、個々の繊維は垂直に潜るような配向性を有することになり、照射された光は材木板内部で吸収されやすくなり、外部に出てきにくくなる。従って、表面の鏡面反射率は低くなり、光沢感のない面になる。これに対し、図６に示すような「柾目面」による切断を行うと、材木板表面に対して、個々の繊維は水平に寝るような配向性を有することになり、照射された光の多くは材木板内部へは浸透せずに表面で反射することになる。従って、表面の鏡面反射率は高くなり、光沢感のある面になる。勿論、観察者から見た光沢感は、表面の鏡面反射率だけでなく、光源の方向および観察方向に基づいて定まることはいうまでもない。
【００３２】
そして、図２９に示す材木板表面の繊維質の配向性と鏡面反射率との関係を用いると、図５に示す「木口面」による切断の場合、繊維潜り角ξ＝90°となり、図６に示す「柾目面」による切断の場合には、繊維潜り角ξ＝ 0°となる。また、観察される鏡面反射光の強度Ｗ（光沢度）と、繊維潜り角ξとの関係は図３０に示すようであり、図５に示す「木口面」による切断の場合、繊維潜り角ξ＝90°となるため鏡面反射光強度Ｗが小さくなり、光沢感が少なくなる。逆に、図６に示す「柾目面」による切断の場合、繊維潜り角ξ＝ 0°となるため鏡面反射光強度Ｗが大きくなり、光沢感が大きくなる。
【００３３】
ところで、図２に示すような基準繊維束モデルを平面で切断した場合、その切断方向によって、切断面全体の光沢感の大小は左右されるが、光沢感の部分的な大小分布は生じないので、いわゆる照り模様は発生しない。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、実際の天然木には、図３あるいは図４に示したような木理の要素が含まれているためである。このように、木理の要素を含んだ樹木を切断すると、切断面上の各部分ごとに異なる繊維潜り角ξが得られることになり、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。もっとも、天然木の木理に基づく繊維質の配向性の変化は、自然の揺らぎをもった緩やかなものであるため、材面の観察角度を変えることにより現れる照り模様の変化も、自然の揺らぎをもった緩やかなものになる。要するに、天然木には、木理による「繊維質の独特な流れ」が存在し、部分的に繊維質の流れが変わると、上述したように鏡面反射光の強度にも変化が現れるため、部分的に「反射ムラ」が生じることになり、いわゆる「照り模様」が現れることになるのである。
【００３４】
［２］本発明による照り模様再現へのアプローチ
上述したように、天然木の材面に現れる照り模様の本質は、木理に基く繊維潜り角ξの分布にあり、繊維潜り角ξがほぼ同じ領域が、ある特定の観察条件において同時に光って見えることになる。従って、天然木の照り模様を全く同じ原理で再現するためには、エンボス加工を施すシートの表面に種々の繊維潜り角ξをもった繊維質の構造を物理的に再現する必要がある。しかしながら、現在のエンボス加工技術では、商業用の建材製造プロセスに、このような実際の繊維質構造を再現するための複雑な工程を組み込むことは現実的ではない。現在、一般的に利用されているエンボス版の製造方法は、ダイレクトエッチング法と呼ばれる方法であり、この方法で作成されたエンボス版上には、凹部と凸部との二段階の段差構造が形成されるだけである。このダイレクトエッチング法を何回か繰り返し行えば、多段構造を得ることもできるが、種々の繊維潜り角ξをもった繊維質の構造を物理的に再現することは不可能である。
【００３５】
本発明における照り模様の表現の基本概念は、実際の天然木の材面に現れる繊維潜り角ξという要素を、エンボス加工を施すシート上では万線条溝の方向に置き換え、多数の万線条溝として、照り模様を表現する点にある。一般に、多数の細かな線からなるパターンは、万線パターンと称されており、この万線パターンを図２８に示すように、化粧シート等のシート上に凹凸構造をもった万線条溝として形成するのである。
【００３６】
図２８に示すような万線条溝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観察方向によって異なる、いわゆる異方性反射を行うことが知られている。このシートＥを、万線条溝Ｇに平行な面で切断した断面を図７（ａ）に示し、万線条溝Ｇに垂直な面で切断した断面を図７（ｂ）に示す。図７（ａ）に示すように、万線条溝Ｇに対して平行な方向から入射した光は、万線条溝Ｇの底面で反射して、そのまま万線条溝Ｇに沿った方向へと鏡面反射光として射出する。これに対して、図７（ｂ）に示すように、万線条溝Ｇに対して垂直な方向から入射した光は、万線条溝Ｇの壁面および底面で何回も反射して、最終的にバラバラな方向へ拡散反射光として射出する。このため、万線条溝Ｇに平行な方向から観察すると、強い鏡面反射光が得られるが、万線条溝Ｇに垂直な方向から観察すると、鏡面反射光は弱くなる。
【００３７】
万線条溝Ｇのこのような性質を利用すれば、照り模様を疑似的に表現することが可能になる。例えば、図８の平面図に示すように、シートＥの表面全体に渡って万線条溝Ｇを形成しておき、しかも、ある部分領域についての万線条溝Ｇの向きを異ならせておけば、この部分領域から得られる鏡面反射光の強度は、他の部分領域から得られる鏡面反射光の強度とは異なることになり、いわゆる照り模様が観察されることになる。なおこのとき、鏡面反射光の強度が強くなるか、弱くなるかは、観察方向によって変化することは上述した通りである。従って、このようなエンボスシートＥを透明材料によって構成しておき、図９に示すように、このエンボスシートＥを木目柄を印刷した印刷シートＳ上に積層するようにして壁紙や床材などの建材を構成すれば、照り模様をもった木目柄建材を得ることができる。また、このような万線条溝Ｇを木目柄を印刷したシートに直接エンボス加工してもよい。
【００３８】
もっとも、このような万線条溝ＧをもったエンボスシートＥを建材に用いて、照り模様を表現する手法自体は、既に述べたように、特開平５−２８９３０２号公報や特開平８−３２３９４８号公報に開示されている。しかしながら、従来の手法では、例えば正弦波を基調とした波状の万線条溝を形成したり、便宜的に複数の閉領域を定義して各閉領域ごとに所定の向きの万線条溝を形成したりしていたため、実際の天然木の材面に見られる自然な風合いをもった照り模様を十分に再現することが困難であったのである。
【００３９】
本発明の特徴は、［１］で述べた天然木の材面に現れる照り模様の本質を踏まえた上で、同様の照り模様を万線条溝によって疑似的に表現する点にある。天然木の材面に現れる照り模様は、繊維潜り角ξの分布に基づくものであるのに対し、万線条溝を有するエンボスシート上に現れる照り模様は、万線条溝の平面上での向き（方向ベクトル）の分布に基づくものである。そして、前者では、繊維潜り角ξがほぼ等しい領域が、ある状態において同時に白っぽく光っている様子が見られるのに対し、後者では、万線条溝の方向ベクトルがほぼ等しい領域が、ある状態において同時に白っぽく光っている様子が見られることになる。元々繊維潜り角ξは、図２９に示したように、平面と繊維ベクトルＦ→との交差角として定義されたものであるのに対し、万線条溝の方向ベクトルは、平面上での万線条溝の向きを示すものである。従って、繊維潜り角ξと万線条溝の方向ベクトルとは、理論的には全く異なる物理量ではあるが、両者はいずれも観察時の反射光強度を支配するパラメータとして機能するという共通点を有する。本発明者は、この共通点に着目し、実際の天然木の材面に現れる繊維潜り角ξという要素を、万線条溝の方向ベクトルという要素に関連付けることによって、より天然木に近い照り模様を表現することに想到したのである。
【００４０】
［３］本発明に係る万線パターンの作成方法
次に、図１０（ａ）のフローチャートを参照しつつ、より天然木に近い木調質感を表現できる万線パターンの作成方法の基本手順を説明する。まず、ステップＳ１０において、繊維潜り角を定義する。即ち、まず所定の画像形成面を定義し、この画像形成面上の各点に、それぞれ木材の繊維の配向性を示す繊維潜り角ξを定義する。その概念を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は、画像形成面Ｊ上の点Ｐに繊維ベクトルＦ→と画像形成面Ｊとのなす角度ξを繊維潜り角として定義した状態を示している。ステップＳ１０では、このように、画像形成面Ｊ上のすべての点に対して、それぞれ所定の繊維潜り角ξを定義する。もっとも、実際には、後の［４］で述べるように、最終的な万線パターンは個々の画素によって構成されることになるので、画像形成面Ｊ上に有限個の点を定義し、これらの各点について、それぞれ繊維潜り角ξを定義すればよい。
【００４１】
以下、繊維潜り角ξを定義する具体的な方法を述べる。最も好ましいと考えられる方法は、所定の基準軸に対する配向性が部分毎に異なる３次元ベクトル場を定義し、この３次元ベクトル場を画像形成面で切断し、切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を定義する方法である。例えば、図１１に示すような波状木理を表現した歪曲繊維束モデルを生成し、このモデルを所定の切断面Ｊ（この例では柾目面）で切断したとすると、図１２に示すように、切断面Ｊ上の任意の点Ｐについて繊維ベクトルＦ→を求めることができる。ここで、繊維ベクトルＦ→は、図１１に示す歪曲繊維束モデルを構成する繊維のうち、点Ｐに位置する繊維の向きを示すベクトルである。このような繊維ベクトルＦ→が求まったら、切断面Ｊと繊維ベクトルＦ→とのなす角ξを求めれば、この角ξが点Ｐにおける繊維潜り角となる。切断面Ｊを画像形成面とすれば、画像形成面上の各点に、それぞれ所定の繊維潜り角ξを定義することができる。
【００４２】
ところで、図１１に示す歪曲繊維束モデルは、図２に示す基準繊維束モデルを、図３の左側に示す繊維ベクトルＦ１→に沿って歪ませることにより得られたものであり、その本質は、３次元ベクトル場に他ならない。この３次元ベクトル場は、所定の方程式を用いて定義することができる。例えば、ＸＹＺ３次元座標系において、図２に示すような基準繊維束モデルを構成する各点の位置を座標値（ｘ，ｙ，ｚ）で定義しておき、
ｘ′＝ｘ＋α・ｓｉｎ（β・ｚ）
ｙ′＝ｙ
ｚ′＝ｚ
なる変換式（αおよびβは所定の定数、乱数もしくは関数）に基づいて、新たな座標値（ｘ′，ｙ′，ｚ′）を求め、座標値（ｘ，ｙ，ｚ）に位置していた点を、新たな座標値（ｘ′，ｙ′，ｚ′）へと移動させれば、移動後の点の集合によって図３に示すような波状木理の歪曲繊維束モデルが形成される。ここで、図２のモデルにおいて基準軸Ａに沿って配置されていた２点Ｐ，Ｑが、図３のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′に移動したとすれば、点Ｐ′から点Ｑ′に向かう方向を、例えば点Ｐ′におけるベクトル場の方向と定義することができる。別言すれば、上述の変換式によって、図３に示すような波状木理に相当する３次元ベクトル場を定義することができる。同様に、図４に示すような螺旋木理に相当する３次元ベクトル場は、θ0 およびβを所定の定数、乱数もしくは関数として、
ｘ′＝ｒ・ｃｏｓ（θ0 ＋θ）
ｙ′＝ｒ・ｓｉｎ（θ0 ＋θ）
ｚ′＝ｚ
ただし、ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
θ＝β・ｚ
なる座標変換式によって定義することができる。
【００４３】
結局、ステップＳ１０における繊維潜り角の定義の処理は、上述した座標変換式などを用いて３次元ベクトル場を定義し、この３次元ベクトル場内に所定の切断面Ｊ（画像形成面）を定義し、この切断面Ｊ上の各位置について、ベクトルと切断面とのなす角度ξを演算によって求める処理として実行することができる。いわば、この方法は、コンピュータ内に木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築し、これを仮想切断面で切断したときの繊維潜り角を求める処理ということができる。
【００４４】
このようにして画像形成面上の各点に繊維潜り角ξを定義した後は、続いてステップＳ２０において、画像形成面上の各点に方向ベクトルを生成する。そのためには、まず、与えられた繊維潜り角ξを画像形成面Ｊに沿った方向ベクトルに変換する変換式を定義しておく必要がある。その概念を図１０（ｃ）に示す。この図では、画像形成面Ｊ上の点Ｐの位置に、画像形成面Ｊに含まれる方向ベクトルＶ→が定義されている。ここでは、この方向ベクトルＶ→を、画像形成面Ｊ上に定義された参照線Ｒとのなす各θで表わすことにし、変換式としてθ＝ｆ（ξ）なる関数を用い、繊維潜り角ξを角度θに変換することにする。このような変換式を用いれば、ステップＳ１０において定義された全ての繊維潜り角ξを、角度θに変換することができ、画像形成面上の各点にそれぞれ所定の方向ベクトルＶ→を定義することができる。
【００４５】
図１３は、繊維潜り角ξを角度θに変換するための変換式の一例を示すグラフである。この例では、θ＝90°＋ξなる変換式を用いて線形変換を行っている。即ち、繊維潜り角ξ＝−90°に対しては角度θ＝ 0°が与えられ、繊維潜り角ξ＝ 0°に対しては角度θ＝90°が与えられ、繊維潜り角ξ＝90°に対しては角度θ＝ 180°が与えられる。勿論、本発明におけるξとθとの間の変換式は、図１３のグラフに示す変換式に限定されるものではなく、所定のξに対して何らかのθが定まれば、どのような変換式を用いてもかまわない。しかしながら、より効果的な照り模様を得るためには、繊維潜り角ξの増加に対して、角度θが単調増加もしくは単調減少するような変換式を用いるのが好ましいことが確認されている。
【００４６】
図１４及び図１５は、図１３のグラフに示す変換式を用いて、繊維潜り角ξを角度θに変換する処理の具体例を示す図である。図１４の斜視図に示すように、切断面Ｊ（画像形成面）上の所定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には、各位置における繊維ベクトルＦ１→，Ｆ２→，Ｆ３→（３次元ベクトル場における各点のベクトル）と切断面Ｊとのなす角として、それぞれ繊維潜り角ξ１＝60°，ξ２＝ 0°，ξ３＝−30°が定義されている。この場合、θ＝90°＋ξなる変換式を用いて、図１５の平面図に示すように、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各位置には、切断面Ｊ（画像形成面）に含まれる方向ベクトルＶ１→，Ｖ２→，Ｖ３→が定義されることになる。ここで、切断面Ｊの一片に参照線Ｒを定義すると、方向ベクトルＶ１→，Ｖ２→，Ｖ３→と参照線Ｒとのなす角は、それぞれθ１＝ 150°，θ２＝90°，θ３＝60°になる。
【００４７】
この具体例では、所定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３点についての例を示したが、実際には、［４］で後述するように、切断面Ｊ上に所定の解像度で画素配列を定義し、個々の画素位置、例えば各画素の中心位置に対応する有限個の点について、このような処理が実行されることになる。繊維潜り角ξは、−90°≦ξ≦90°の範囲をとるので、例えば、この例のように、θ＝90°＋ξなる変換式を用いた変換を行うと、角度θは、 0°≦θ≦ 180°の範囲をとる角度になり、図１５に示す参照線Ｒを基準にすると、方向ベクトルＶ→は、図の右方向（θ＝ 0°の場合）および左方向（θ＝ 180°の場合）の臨界方向を含めて、図の下方へ向かうベクトルになる。この方向ベクトルＶ→のとるべき方向の範囲は、定義すべき変換式次第で制御することが可能であり、例えば、θ＝90°＋ξ／2 なる変換式を定義すれば、角度θは、45°≦θ≦ 135°の範囲をとることになる。
【００４８】
こうして、切断面（画像形成面）Ｊ上の各点（個々の画素位置）にそれぞれ方向ベクトルＶ→が定義できたら、ステップＳ３０において、各方向ベクトルに沿った万線パターンが形成される。その概念を図１０（ｄ）に示す。この図には、点Ｐにおいて、方向ベクトルＶ→に沿った万線Ｍを形成した状態が示されている。
【００４９】
さて、画像形成面Ｊ上の各点に定義された方向ベクトルＶ→により、この面上には２次元ベクトル場が形成されている。ステップＳ３０の万線パターン形成のステップでは、この２次元ベクトル場に沿った多数の万線を形成する処理が行われることになる。その具体的な処理手順については、［４］において述べる。
【００５０】
［４］万線パターン形成処理の具体的な手順
ここでは、図１０の流れ図にステップＳ３０として示した万線パターン形成のステップの具体的な手法を述べる。図１６は、その具体的な手順を示す流れ図である。
まず、ステップＳ３１において、万線パターンを描画する作成画像のサイズを設定し、この作成画像の全ての画素の画素値を 0に設定しておく。ここでは幅をｗ（以下、ｘ方向とする）、高さをｈ（以下、ｙ方向とする）とする。このサイズは上述した画像形成面と同じサイズとすればよいが、異なるサイズであってもよい。ただし、画像形成面の位置と、作成画像の位置とは一対一に対応させる必要があるので、両者のサイズが異なっている場合には両者のサイズを正規化する等して両者の位置の一対一対応をとるようにすればよい。なお、以下においては、画像形成面の位置と、作成画像の位置とは一対一対応がとれているものとする。
【００５１】
上述したように画像形成面上の各点にはそれぞれ所定の方向ベクトルＶ→が定義されているので、作成画像の任意の位置の画素Ｐ（ｉ，ｊ）に対して、画像形成面の（ｉ，ｊ）の位置に定義されている方向ベクトルＶ（ｉ，ｊ）を対応付けることができる。このように、ここで述べる方法では、画像形成面上の各画素についての方向ベクトルが定義できれば足りるので、図１０（ａ）のステップＳ１０で定義すべき繊維潜り角ξや、ステップＳ２０で定義すべき方向ベクトルＶ→（角度θ）は、いずれも各画素の中心点位置についてのみ求めておけば十分である。
【００５２】
次のステップＳ３２では、この画素配列の第１行目に、万線を形成するための代表画素の位置を定義すると共に、各代表画素の近傍に、連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する処理が行われる。そしてこのとき、代表画素及び画素帯の画素に画素値 1を書き込む。第１行目に代表画素を何画素、どのような配置で定義するかは任意であるが、互いに所定の間隔をおいて複数の代表画素を定義すればよい。
【００５３】
図１７にその例を示す。図１７は、作成画像の第１行目に配置された多数の画素の中から、代表画素Ｒ１１，Ｒ１２を定義した状態を示している。この図の例では、第７列目の画素Ｐ（１，７）を最初の代表画素Ｒ１１と定義し、以下、１０画素ピッチで現れる画素Ｐ（１，１７），画素Ｐ（１，２７），画素Ｐ（１，３７），…を代表画素Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，…と定義するようにしている。そして、これら各代表画素の近傍に、画素帯を定義する。例えば、図１８は、各代表画素の左右に隣接する各２画素を含めた全５画素からなる画素帯Ｈ１１，Ｈ１２，…を定義した状態を示している。この実施形態では、画素帯は常に代表画素を中心とした全５画素からなる画素群によって構成されるような設定を行っている。勿論、個々の画素帯は連続配置された複数の画素から構成されていれば、いくつの画素から構成してもかまわない。例えば、全７画素により個々の画素帯を構成してもよいし、全８画素により個々の画素帯を構成してもよい。ここでは、画素帯を構成する画素については、内部にハッチングを施して示すことにし、特に、代表画素については、中心に黒丸を付して示すことにする。
【００５４】
次のステップＳ３３では、作成画像の画素配列の行数を示すパラメータｙが初期値１に設定され、以下、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返し実行される。即ち、ステップＳ３６において、パラメータｙ＝ｎ−１（ただし、ｎは全行数）と判断されるまで、ステップＳ３７においてパラメータｙが１ずつ更新され、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返されることになる。
【００５５】
ステップＳ３４では、第ｙ行目の各代表画素について、これら各代表画素内の点に定義された方向ベクトルの示す方向に位置する第（ｙ＋１）行目の画素を求め、求めたこれらの画素を第（ｙ＋１）行目の代表画素と定義し、これら第（ｙ＋１）行目の代表画素の近傍に、連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する処理が実行される。例えば、ｙ＝１の場合、図１９に示すように、第１行目の代表画素Ｒ１１，Ｒ１２，…に基づいて、第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２，…が決定され、図２０に示すように、この第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２に基づいて、第２行目の画素帯Ｈ２１，Ｈ２２，…が定義されることになる。第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２は、図１９に示すように、第１行目の代表画素Ｒ１１，Ｒ１２について定義されている方向ベクトルＶ１１→，Ｖ１２→に基づいて決定される。具体的には、第２行目の画素のうち、方向ベクトルＶ１１→に最も近い中心点を有する画素が代表画素Ｒ２１として選択され、同様に、方向ベクトルＶ１２→に最も近い中心点を有する画素が代表画素Ｒ２２として選択される。また、第２行目の画素帯Ｈ２１，Ｈ２２は、この例では、各代表画素Ｒ２１，Ｒ２２の左右に隣接する各２画素を含めた全５画素からなる画素帯として定義されている。このとき、定義された代表画素及び画素帯の画素に対して画素値 1が書き込まれることは当然である。
【００５６】
このように、ステップＳ３４において、第２行目の代表画素および画素帯の定義が行われると、続くステップＳ３５で調整処理が行われる。この調整処理については後述する。続いて、ステップＳ３６，Ｓ３７を経て、ｙ＝２に更新され、再びステップＳ３４の処理が実行されることになる。今度は、第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２，…に定義されている方向ベクトルＶ２１→，Ｖ２２→に基づいて、第３行目の代表画素Ｒ３１，Ｒ３２，…が決定され、これら代表画素Ｒ３１，Ｒ３２に基づいて、第３行目の画素帯Ｈ３１，Ｈ３２，…が定義されることになる。以上の処理をｙ＝ｎ−１になるまで繰り返していけば、最終的に得られた画素帯の集合によって、例えば、図２１に示すような万線Ｍ１，Ｍ２，…が形成されることになる。結局、上述の繰り返し処理は、個々の万線を図の下方へと伸ばしていく処理ということになる。
【００５７】
こうして得られた万線の特徴は、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもっている、という点にあり、万線によって示される流れは、ステップＳ２０において定義された方向ベクトルの流れを示すものになる。
【００５８】
なお、方向ベクトルの流れをより高い精度で表現した万線を形成するには、方向ベクトルの始点を、前の行の方向ベクトルの終点に連結させるようにするとよい。例えば、図２２に示すように、第ａ行目の代表画素Ｒａ内の点Ｑａを始点として、この画素について定義された方向ベクトルＶａ→を考えた場合、この方向ベクトルＶａ→と第ｂ行目の中心線（図に一点鎖線で示す）との交点Ｑｂを方向ベクトルＶａ→の終点とする。そして、この第ｂ行目の代表画素Ｒｂに基づいて、第ｃ行目の代表画素Ｒｃを求める際には、方向ベクトルＶａ→の終点を、代表画素Ｒｂについて定義された方向ベクトルＶｂ→の始点とするのである。そして、この方向ベクトルＶｂ→と第ｃ行目の中心線（図に一点鎖線で示す）との交点Ｑｃを方向ベクトルＶｂ→の終点とすればよい。勿論、各代表画素の中心点を常に方向ベクトルの始点とする方法を採ることもできるが、図２２に示すように、方向ベクトルを連結させていく方法を採れば、２次元ベクトル場の流れをより忠実に万線の流れとして表現することができる。
【００５９】
また、この図１６の流れ図に示す手法により万線を形成する場合には、図１０（ａ）の流れ図におけるステップＳ２０で定義される角度θの値は、 0°≦θ≦ 180°にしておく必要がある。このような設定にすれば、万線は、図の上方から下方へと伸びていくことになる。なお、第ｉ行目の代表画素に基づいて、第（ｉ＋１）行目の代表画素が決定できない場合（例えば、θ＝ 0°の場合や、θ＝ 180°の場合）は、第（ｉ＋１）行目には代表画素も画素帯も定義せず、第ｉ行目の画素帯をもって当該万線の終端とするようにする。
【００６０】
以上、各画素帯の中心位置に代表画素を定義する手法を述べたが、必ずしも代表画素が中心にくるように画素帯を構成する必要はなく、例えば、代表画素とその右に隣接する４画素との合計５画素により個々の画素帯を構成することもできる。あるいは、２つの代表画素によって１つの画素帯を定義するような手法を採ることも可能である。例えば、１つの画素帯の左端画素および右端画素をそれぞれ代表画素として、常に、両代表画素に挟まれた部分を画素帯とするような手法を採ることも可能である。
【００６１】
次に、図１６にステップＳ３５として示した調整処理について説明する。この調整処理の第１の目的は、新たな万線を発生させることにある。例えば、図２３に示す例のように、２本の万線Ｍ１，Ｍ２を図の下方へと徐々に伸ばしていったときに、両万線Ｍ１，Ｍ２の間隔が徐々に広がってきたとしよう。このような場合、そのまま放置しておくと、両万線Ｍ１，Ｍ２の間に、大きな空隙領域が発生することになり好ましくない。そこで、図示のように、両万線Ｍ１，Ｍ２間に、新たな万線Ｍ３を発生させる調整処理を行うのが好ましい。また、ステップＳ３５の調整処理の第２の目的は、互いに接近する一対の万線に挟まれた万線を終端させることにある。例えば、図２４に示す例のように、３本の万線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を図の下方へと徐々に伸ばしていったときに、両万線Ｍ１，Ｍ３の間隔が徐々に狭くなってきたとしよう。このような場合、そのまま放置しておくと、３本の万線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が互いに接触するようになり好ましくない。そこで、図示のように、中央の万線Ｍ２を終端させる調整処理を行うのである。
【００６２】
具体的には、ステップＳ３５では、ステップＳ３４で発生させた第（ｉ＋１）行目の画素帯について、次のようなチェックを行い、必要に応じて調整処理を行えばよい。まず、相互の間隔が所定の基準以上離れた一対の画素帯が存在するか否かをチェックする。そして、そのような画素帯が存在する場合には、この一対の画素帯の間に新たな代表画素を定義し、この新たな代表画素に基づいて新たな画素帯を発生させる調整処理を行う。図２３に示す例では、所定の基準をｄ１として、ｄ１＝１１画素なる設定を行っており、一対の画素帯Ｍ１，Ｍ２の間隔がｄ１以上となった第１２行目において、新たな代表画素ＲＲおよびこれを含む新たな画素帯を発生させ、新たな万線Ｍ３を発生させるようにしている。また、自己の左側に隣接する画素帯と自己の右側に隣接する画素帯との間隔が所定の基準以下に接近している画素帯が存在するか否かのチェックも行う。そして、そのような画素帯が存在する場合には、当該画素帯およびその代表画素を消滅させる調整処理を行う。図２４に示す例では、所定の基準をｄ２として、ｄ２＝１０画素なる設定を行っており、画素帯Ｍ２の左側に隣接する画素帯Ｍ１と、画素帯Ｍ２の右側に隣接する画素帯Ｍ３との間隔が、ｄ２以下となった第１１行目において、当該画素帯およびその代表画素ＲＲを消滅させている。
【００６３】
次に、１次元スカラ場を生成する（ステップＳ３８）。この１次元スカラ場は、次のステップＳ３９においてステップＳ３７までの処理で作成した各万線の形状を変形するためのものであるが、各万線の形状を変形するのは次のような理由による。
【００６４】
ステップＳ３７までの処理で作成された２値の万線パターンに基づいて、例えば一般的なダイレクトエッチング法によりエンボス版用のシリンダに凹凸を形成することができることは当然であるが、このようにして形成したエンボス版によって透明なシートにエンボス加工を施してエンボスシートを作成したり、あるいは木目柄を印刷した化粧シートに直接エンボス加工を施した場合、木目の照りを従来に比較して、よりリアルに表現できるのであるが、照りが鋭すぎてギラギラしたものとなり、天然の木目の穏やかな木質感を得ることは難しいものであった。
【００６５】
本発明者は種々の考察の結果、この原因は、上述した処理によって形成された万線の方向ベクトルが綺麗に揃い過ぎていることにあり、従って一つ一つの万線パターンを多少変形することによって万線パターンの方向ベクトルに揺らぎを持たせれば、照りの鋭さを緩和でき、以て天然の木目の持つ穏やかな木質感を表現できる万線パターンが得られることを見い出した。つまり、万線パターンを変形することによって艶消しを行うのである。
【００６６】
そのために用いるのが１次元スカラ場であり、この１次元スカラ場をそれぞれの万線パターンに作用させて変形させるのである。この１次元スカラ場としてはどのようなものを用いてもよいが、万線パターンを変形するためのものであり、その変形としては自然な揺らぎを持ったものとするのが望ましいので、１次元フラクタル場を用いるのがよい。１次元フラクタル場を生成するためには、例えば周知の中点変位法を用いればよい。
【００６７】
この１次元スカラ場のサイズは任意に設定することができる。また、その値域はどのようなものでもよいが、ここでは理解を容易にするために、［-1,1］の範囲に正規化されているものとする。
【００６８】
このようにして１次元スカラ場を用意したら、次にこの一次元スカラ場を各万線パターンに作用させて変形する（ステップＳ３９）。まず、作成した万線パターンの中の一つの万線パターンＭi を抽出し、図２５に示すように、この万線パターンのｙ方向の位置と１次元スカラ場の位置とを一対一に対応させる。このためには、両者の長さを正規化すればよい。そして、いまこの万線Ｍi のｐで示す位置が１次元スカラ場のｑで示す位置に対応しており、この位置でのスカラ値がＨ（ｑ）であるとすると、例えば、当該万線パターンのｐの位置の代表画素及び画素帯の位置を［ｋ・Ｈ（ｑ）］だけ移動させるようにする。ここで、［ｋ・Ｈ（ｑ）］はｋ・Ｈ（ｑ）を越えない最大の整数値をとるものとする。また移動方向については、ｋ・Ｈ（ｑ）が正の値であれば図の右方向、即ちｘ座標値が大きくなる方向に移動させ、負の値であれば図の左方向、即ちｘ座標値が小さくなる方向に移動させるようにすればよい。また、ｋは係数であり、適宜な値を用いることができるが、この場合のように１次元スカラ場の値域が［-1,1］の範囲に正規化されている場合には、ｋは代表画素及び画素帯の移動量の最大幅、即ち変形の大きさを定めるものとなるから、比較的小さな値とするのが望ましい。ｋの値を大きくすると万線パターンが大きく変形されることになり、このような万線パターンでは天然の木目の持つ穏やかな木質感を表現することができなくなる可能性があるからである。上述したように万線パターンの変形は方向ベクトルに多少の揺らぎを持たせるだけで足りるので、ｋの値は比較的小さな値でよいのである。
【００６９】
図２６は万線パターンの変形の例を示す図であり、当該万線パターンＭi のｐの位置の代表画素及び画素帯が図２６（ａ）の斜線で示すようであり、［ｋ・Ｈ（ｑ）］＝３であり、且つｋ・Ｈ（ｑ）が正の値であるとすると、この代表画素及び画素帯は図２６（ｂ）に示すように図の右方向に３画素だけ移動されることになる。
【００７０】
以上の処理を当該万線パターンＭi の全ての位置について行い、当該万線パターンＭi の変形処理が終了したら、他の万線パターンについても同様にして変形を行う。このようにしてステップＳ３７までの処理で形成した全ての万線パターンについて変形の処理を行えば、艶消し効果を有する万線パターンを得ることができ、天然の木目の持つ穏やかな木質感を表現できる万線パターンが得られることが確認されている。そして、この艶消しの度合いは、ステップＳ３８で生成する一次元スカラ場、あるいは係数ｋによって容易に制御することができる。
【００７１】
なお、上述した万線パターンの変形のための演算はあくまでも一例に過ぎないものであって、代表画素及び画素帯の移動量を決定するための演算は、生成する１次元スカラ場等に応じて適宜に定めることが可能であることは当然である。また、上記の説明では全ての万線パターンの変形に際して同じ係数ｋを用いるものとしたが、各万線パターンの変形に際して互いに異なる係数を用いるようにすることも可能である。そのためには、例えばステップＳ３９において万線パターンの数だけの係数を定めておけばよい。あるいは、ステップＳ３９において万線パターンの数だけの１次元スカラ場を生成し、万線パターンと１次元スカラ場を対応させ、ある万線パターンを変形するに際しては対応付けされた１次元スカラ場を作用させるようにしてもよい。
【００７２】
このようにして全ての万線パターンを変形したら、次に再度調整処理を行う（ステップＳ４０）。この調整処理はステップＳ３５の調整処理と同じである。ここで再び調整処理を行うのは、万線パターンを変形した結果、隣接する万線の間に大きな空隙領域が発生したり、あるいは隣接する万線が互いに接触するようになる可能性があるからである。そして、この調整処理が終了すると万線パターン形成処理は終了となり、艶消し効果を有する万線パターンが得られる。
【００７３】
［５］導管断面パターンの作成装置
以上、３次元の仮想樹木モデルをモデリングし、それを仮想切断面で切断したときの繊維潜り角を求め、その求めた繊維潜り角に基づいて万線パターンを作成する方法について説明したが、次に、導管断面パターンの作成について説明する。
【００７４】
上述したように、導管断面パターンと万線パターンとは同調している必要がある。そのためには、繊維潜り角を求めるために用いたと同じ３次元仮想樹木モデルの、同じ仮想切断面に現れる導管断面のパターンを演算により求めて作成すればよい。そして、そのための方法としては、例えば、前記の特開平９−３２７９６９号公報に示されている公知の方法をそのまま用いればよく、これによって、上述した方法によって作成された万線パターンと同調する導管断面パターンを作成することができる。なお、３次元仮想樹木モデルの仮想切断面に現れる導管断面パターンを求める方法については前記公開公報に詳細に説明されているので、ここでは説明を省略する。
【００７５】
［６］画像作成装置
以上、同調した万線パターンと導管断面パターンの作成方法について説明したが、次に、本発明に係る画像作成装置の一実施形態を、図２７のブロック図に基づいて説明する。この装置は、ベクトル場発生手段１０、繊維もぐり角演算手段２０、導管断面パターン作成手段２１、方向ベクトル演算手段３０、パターン生成手段４０、パターン変形手段４１、１次元スカラ場生成手段４２、刷版手段５０、エンボス加工手段６０によって構成されている。
【００７６】
ベクトル場発生手段１０は、天然木の木理を表現する３次元ベクトル場を発生させる機能をもった手段であり、たとえば、図３に示すような歪曲繊維束モデルに対応する３次元ベクトル場を発生させる機能を有する。具体的には、図３に示す繊維ベクトルＦ１→を示すための方程式を格納することができる手段であればよい。
【００７７】
繊維もぐり角演算手段２０は、所定の画像形成面によって、ベクトル場発生手段１０が発生した３次元ベクトル場を切断したときに、この切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求め、画像形成面上の各点に繊維潜り角を定義する演算を行う構成要素である。具体的には、ベクトル場発生手段１０内に格納されている３次元ベクトル場を示す方程式と、画像形成面を示す方程式とに基づいて、幾何学演算を実行し、画像形成面上の各点（たとえば、各画素の中心位置に対応する点など、後の演算で必要になる点）について、それぞれ繊維潜り角ξを求める処理を行う構成要素になる。
【００７８】
導管断面パターン作成手段２１は、ベクトル場発生手段１０が発生した３次元ベクトル場を切断したときに、例えば特開平９−３２７９６９号公報に示されている公知の方法によって、この切断面上に現れる導管断面のパターンを作成するものである。なお、この導管断面パターンを形成する切断面は、繊維潜り角演算手段２０で繊維潜り角を演算する切断面と同じであることは当然である。
【００７９】
方向ベクトル演算手段３０は、与えられた繊維潜り角ξを画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する所定の変換式を格納しており、この変換式に基づいて、画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角ξをそれぞれ方向ベクトルに変換する演算を行う。具体的には、方向ベクトルは所定の参照線Ｒとのなす角度θによって表現される。たとえば、θ＝２×ξなる変換式を用意しておけば、この変換式に基づいて、画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角ξが角度θに変換されることになる。
【００８０】
パターン生成手段４０は、作成画像上に、所定の幅を有し、方向ベクトル演算手段３０によって求められた方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら万線から構成される２値画像パターンを生成する演算を行う。この演算処理の具体的な手法は、既に［４］の項で述べたとおりである。
【００８１】
パターン変形手段４１は、パターン生成手段４０によって生成された各万線パターンに対して１次元スカラ場生成手段４２によって生成された１次元スカラ場を作用させて変形する構成要素であり、その具体的な手法は［４］で上述した通りである。
【００８２】
１次元スカラ場生成手段４２は、パターン変形手段４１で万線パターンを変形するための作用素となる１次元スカラ場を生成するものであり、例えば中点変位法による１次元フラクタル場を生成するもので構成される。
【００８３】
これらのベクトル場発生手段１０、繊維潜り角演算手段２０、導管断面パターン作成手段２１、方向ベクトル演算手段３０、パターン生成手段４０、パターン変形手段４１、１次元スカラ場生成手段４２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、２値画像である万線パターンを示す画像データ、及び導管断面パターンを示す画像データが出力されることになる。
【００８４】
刷版手段５０は、導管断面パターン作成手段２１から出力された導管断面パターン、及びパターン変形手段４１から出力された２値のビットマップ形式の万線パターンに基づいて、凹凸パターンをもったエンボス版を作成する手段である。なお、エンボス版を作成する方法としては、例えばダイレクトエッチング法等を用いればよい。エンボス加工手段６０は、刷版手段５０によって作成されたエンボス版を用いて、エンボスシートを大量生産するための装置である。
【００８５】
ここで、エンボス加工を行う場合には、少なくとも次の二つの方法がある。一つは、透明シートの一方の面側に導管断面パターンを、他方の面側には万線パターンをそれぞれエンボス加工し、そのエンボス加工した透明シートを木目柄パターンを印刷した化粧シートに貼付する方法である。従って、この場合には、導管断面パターンと万線パターンとは別々のエンボス版に刷版されることになる。
【００８６】
もう一つの方法は、導管断面パターンと万線パターンとを合成して刷版手段５０により一つのエンボス版を作成し、そのエンボス版によりエンボス加工を施す方法である。なお、この場合には木目柄パターンを印刷した化粧シートに直接エンボス加工を施してもよく、または、透明シートにエンボス加工を施し、そのエンボス加工を施した透明シートを木目柄パターンを印刷した化粧シートに貼付するようにしてもよい。
【００８７】
以上の構成により、互いに同調した導管断面パターンと万線パターンとがエンボス加工された化粧シートを作成することができるので、木目柄パターンをもつ印刷物を、より自然な風合いをもち、意匠性の高いものとすることができる。
【００８８】
なお、化粧シートに印刷される木目柄パターンとしてコンピュータで発生させた人為的なパターンを用いる場合には、印刷された木目柄のパターンと、万線パターン、及び導管断面パターンとを、同一の３次元ベクトル場を用いたコンピュータ画像処理によって形成するのが好ましい。例えば、特開平８−２２５３８号公報には、コンピュータ内の３次元仮想空間内に３次元樹木モデルを定義し、この３次元樹木モデルを所定の切断面で切断したときに、切断面上に得られる２次元パターンに基づいて、木目柄模様を人為的に発生させる手法が開示されており、このような手法によって木目柄パターンを作成すれば、木目柄パターン、導管断面パターン、万線パターンの３つのパターンを同調させることができるので、望ましいものである。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。特に、上述の実施形態で示した具体的な数値は、一例として提示したものであり、本発明はこれらの数値によって何ら限定されるものではない。また、上記の説明では、一旦万線パターンを形成した後に１次元スカラ場を作用させて変形するものとしたが、図１６のステップＳ３１の段階で予め１次元スカラ場を生成しておき、ステップ３２、Ｓ３４の段階で代表画素を定義するときに１次元スカラ場を作用させて変形するようにすることも可能である。この場合には、各万線パターンがどのような長さになるのか定まっていないので、例えば、作成画像のｙ方向の位置、即ち各行の位置と１次元スカラ場の位置とを一対一に対応させ、方向ベクトルによって代表画素の位置を定めた後に１次元スカラ場を作用させて代表画素の位置を移動させ、その移動後の代表画素に対して画素帯を定義するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な天然木の材面に見られる照り模様を示す図である。
【図２】 繊維束がすべて基準軸Ａの方向を向いた基準繊維束モデルを示す斜視図である。
【図３】 繊維束の方向が波状木理に基づいて変化する歪曲繊維束モデルを示す斜視図である。
【図４】 繊維束の方向が螺旋木理に基づいて変化する歪曲繊維束モデルを示す斜視図である。
【図５】 図２に示す基準繊維束モデルを木口面で切断した状態を示す斜視図である。
【図６】 図２に示す基準繊維束モデルを柾目面で切断した状態を示す斜視図である。
【図７】 万線条溝Ｇにおける光の反射特性を示す断面図である。
【図８】 万線条溝を形成した本発明に係る木質感エンボスシートＥの基本構成を示す平面図である。
【図９】 木質感エンボスシートＥを、木目柄を印刷した印刷シートＳに積層することにより建材を構成する状態を示す斜視図である。
【図１０】 木調質感を表現できる万線パターンの作成方法の基本手順を示す流れ図である。
【図１１】 柾目面の切断を表現した斜視図であり、図１０の流れ図におけるステップＳ１０での繊維潜り角ξの定義方法の一例を示す斜視図である。
【図１２】 図１１に示す定義方法によって、画像形成面Ｊ上の点Ｐに定義された繊維潜り角ξを示す斜視図である。
【図１３】 図１０の流れ図におけるステップＳ２０で方向ベクトルを生成する際に用いるξ／θの変換式の一例を示すグラフである。
【図１４】 図１０の流れ図におけるステップＳ１０で、画像形成面Ｊ上に定義された繊維潜り角ξの一例を示す斜視図である。
【図１５】 図１４に示す繊維潜り角ξを、画像形成面Ｊに沿った方向ベクトルを示す角度θに変換した状態を示す平面図である。
【図１６】 図１０の流れ図におけるステップＳ３０の万線形成段階の詳細な処理手順を示す流れ図である。
【図１７】 図１６の流れ図におけるステップＳ３２で、第１行目に定義された代表画素を示す図である。
【図１８】 図１６の流れ図におけるステップＳ３２で、第１行目に定義された画素帯を示す図である。
【図１９】 図１６の流れ図におけるステップＳ３４で、第１行目の代表画素に基づいて、第２行目に定義された代表画素を示す図である。
【図２０】 図１６の流れ図におけるステップＳ３４で、第１行目の代表画素に基づいて、第２行目に定義された画素帯を示す図である。
【図２１】 図１６の流れ図に示す手順により生成された万線を示す図である。
【図２２】 図１６の流れ図に示す手順を、より高い精度で実行するための手法を示す図である。
【図２３】 図１６の流れ図におけるステップＳ３５の調整処理により、新たな万線Ｍ３が発生した状態を示す図である。
【図２４】 図１６の流れ図におけるステップＳ３５の調整処理により、万線Ｍ２が終端した状態を示す図である。
【図２５】 図１６の流れ図におけるステップＳ３９の万線パターンの変形の処理を説明するための図である。
【図２６】 図１６の流れ図におけるステップＳ３９の万線パターンの変形の処理によって代表画素及び画素帯が移動されて変形された場合の例を示す図である。
【図２７】 本発明に係る画像作成装置の一実施形態を示す図である。
【図２８】 エンボス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２９】 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３０】 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。
【図３１】 導管断面パターンと繊維潜り角とは密接な関係があることを説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ベクトル場発生手段
２０…繊維もぐり角演算手段
２１…導管断面パターン作成手段
３０…方向ベクトル演算手段
４０…パターン生成手段
４１…パターン変形手段
４２…１次元スカラ場生成手段
５０…刷版手段
６０…エンボス加工手段
１００…材木板
２００…仮想光源
Ａ…基準軸
Ｅ…エンボスシート
Ｆ…繊維
Ｆ→，Ｆ１→，Ｆ２→…繊維方向ベクトル
Ｇ…万線条溝
Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ２１，Ｈ２２…画素帯
Ｊ…切断面（画像形成面）
Ｌ→…光線方向ベクトル
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…万線
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３…観察方向
Ｐ，Ｑ…繊維束モデルあるいは画像形成面上の点
Ｐ′，Ｑ′…歪曲繊維束モデル上の点
Ｐ（ｉ，ｊ）…画素配列上の画素
Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ…ベクトルの端点
Ｒ…参照線
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，ＲＲ…代表画素
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ…代表画素
Ｓ…木目柄の印刷シート
Ｔ…天然木材
Ｖ→…方向ベクトル
Ｖ１１→，Ｖ１２→…方向ベクトル
Ｖａ→，Ｖｂ→…方向ベクトル
Ｖ（ｉ，ｊ）…画素Ｐ（ｉ，ｊ）についての方向ベクトル
Ｗ…鏡面反射光強度（光沢度）
ξ…繊維もぐり角
φ…ベクトル交錯角
θ…方向ベクトルＶ→と参照線Ｒとのなす角
Claims (2)
- 天然木材の表面に現れる照りを表現するための万線パターンと、木目柄パターンに含まれる導管断面パターンとを作成するための画像作成方法であって、
ベクトル発生手段によって、木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築するための３次元ベクトル場を発生させる第１の工程と、
繊維潜り角演算手段により、第１の工程で発生させた３次元ベクトル場を所定の画像作成面で切断したときの当該画像作成面の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求めて、当該画像作成面上の各点に繊維潜り角を定義する第２の工程と、
方向ベクトル演算手段によって、第２の工程において画像作成面上の各点に定義された繊維潜り角を、それぞれ、所定の変換式を用いて、当該画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する第３の工程と、
パターン生成手段によって、万線パターンを描画する作成画像上に、所定の幅を有し、第３の工程で得られた方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら定義された万線から構成される２値画像パターンである万線パターンを生成する第４の工程と、
導管断面パターン作成手段により、第１の工程で発生された３次元ベクトル場の、第２工程で繊維潜り角を定義した画像作成面に現れる導管断面のパターンを求めて導管断面パターンを作成する第５の工程と
を備えることを特徴とする画像作成方法。 - 天然木材の表面に現れる照りを表現するための万線パターンと、木目柄パターンに含まれる導管断面パターンとを作成するための画像作成装置であって、
木理の要素をもった３次元の仮想樹木モデルを構築するための３次元ベクトル場を発生させるベクトル発生手段と、
所定の画像形成面によって、前記３次元ベクトル場を切断したときに、切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維潜り角を求め、前記画像形成面上の各点に繊維潜り角を定義する繊維潜り角演算手段と、
与えられた繊維潜り角を前記画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する所定の変換式に基づいて、前記画像形成面上の各点に定義された繊維潜り角をそれぞれ方向ベクトルに変換する方向ベクトル演算手段と、
作成画像上に、所定の幅を有し、前記方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら万線パターンから構成される２値画像パターンを生成するパターン生成手段と、
前記ベクトル発生手段で発生された３次元ベクトル場の、前記繊維潜り角を定義した仮想切断面に現れる導管断面のパターンを求めて導管断面パターンを作成する導管断面パターン作成手段と
を備えることを特徴とする画像作成装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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