JP5565126B2 - 立体印刷物制作支援装置、プラグインプログラム、立体印刷物制作方法および立体印刷物 - Google Patents
立体印刷物制作支援装置、プラグインプログラム、立体印刷物制作方法および立体印刷物 Download PDFInfo
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Description
本発明は、立体印刷物の制作を支援する立体印刷物制作支援装置等、ならびに、立体印刷物制作方法および立体印刷物に関するものである。
従来から、立体視の手法は幅広く研究され、様々な手法が実現されている。電気的なデバイスを用いない印刷物における立体視を実現する手法としては、例えば、レンチキュラーレンズシートを用いる方法がある。
レンチキュラーレンズは、半円筒状の曲面を持ったレンズであり、光の入射方向に対して焦点位置が移動する性質を有する。この性質を利用し、左右それぞれの目からレンチキュラーレンズを見たときの焦点位置に、左右の目に応じた画像を配置することで、裸眼での立体視（専用メガネが不要な立体視）を実現することができる。以下、立体視が実現された印刷物を「立体印刷物」と呼ぶ。
レンチキュラーレンズシートを用いる場合、左右それぞれの目が、顔の位置に応じた画像のペアを観察できるように、レンチキュラーレンズシートの背面に、短冊状に分割された画像が配列される。そうすると、観察者が自分の顔の位置を移動させるとき（観察する方向を変更するとき）、左右の目は一定の間隔を保って移動するので、観察者は、顔の動きに追従した画像の変化を視認することができる。
レンチキュラーレンズは、半円筒状の曲面を持ったレンズであり、光の入射方向に対して焦点位置が移動する性質を有する。この性質を利用し、左右それぞれの目からレンチキュラーレンズを見たときの焦点位置に、左右の目に応じた画像を配置することで、裸眼での立体視（専用メガネが不要な立体視）を実現することができる。以下、立体視が実現された印刷物を「立体印刷物」と呼ぶ。
レンチキュラーレンズシートを用いる場合、左右それぞれの目が、顔の位置に応じた画像のペアを観察できるように、レンチキュラーレンズシートの背面に、短冊状に分割された画像が配列される。そうすると、観察者が自分の顔の位置を移動させるとき（観察する方向を変更するとき）、左右の目は一定の間隔を保って移動するので、観察者は、顔の動きに追従した画像の変化を視認することができる。
本出願人らは、既に、専用の撮影装置によって撮影された画像データを利用して、多視点裸眼立体視が実現された立体印刷物の作成方法を確立している（特許文献１、２参照）。ここで、多視点とは、前述の「顔の動きに追従した画像の変化」を意味する。
特許文献１には、水平に配列された複数のカメラ（専用の撮影装置）によって、実在する被写体を撮影し、撮影された画像を適切に合成することで、立体印刷物に印刷されるべき画像を作成することが記載されている。尚、専用の撮影装置によって撮影される画像数は、数百〜数千枚程度必要である。
また、特許文献２には、立体印刷物に特化した網点処理手法が開示されている。特許文献２に記載の手法によって、網点印刷の解像度を高め、画像の粗さを低減した立体印刷物を得ることができる。従来は、印刷精度の課題があり２〜７程度の視点が限界であったが、特許文献２に記載の手法を用いれば、従来の数十倍となる４０〜１００程度の視点を持たせることができる。
特許文献１には、水平に配列された複数のカメラ（専用の撮影装置）によって、実在する被写体を撮影し、撮影された画像を適切に合成することで、立体印刷物に印刷されるべき画像を作成することが記載されている。尚、専用の撮影装置によって撮影される画像数は、数百〜数千枚程度必要である。
また、特許文献２には、立体印刷物に特化した網点処理手法が開示されている。特許文献２に記載の手法によって、網点印刷の解像度を高め、画像の粗さを低減した立体印刷物を得ることができる。従来は、印刷精度の課題があり２〜７程度の視点が限界であったが、特許文献２に記載の手法を用いれば、従来の数十倍となる４０〜１００程度の視点を持たせることができる。
しかしながら、特許文献１に記載のように、専用の撮影装置によって実在する被写体を撮影する手法の場合、撮影スペースとカメラの画角によって撮影可能な被写体の大きさに制限があった。また、そもそも、被写体の実物が必要であり、表現の幅が狭まっていた。
これに対して、例えば、自動車全体など大型の被写体を立体印刷物として表現したいという要望がある。また、例えば、企業のロゴや架空のキャラクタなどに対して、モックアップ（外見を実物そっくりに似せた模型）を作成せずに立体印刷物として表現したいという要望がある。
これに対して、例えば、自動車全体など大型の被写体を立体印刷物として表現したいという要望がある。また、例えば、企業のロゴや架空のキャラクタなどに対して、モックアップ（外見を実物そっくりに似せた模型）を作成せずに立体印刷物として表現したいという要望がある。
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物を制作することを支援する立体印刷物制作支援装置等を提供することである。
前述した目的を達成するために第１の発明は、所望の物体の立体視を実現する立体印刷物の制作を支援する立体印刷物制作支援装置であって、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の画像を作成するレンダリング手段と、を具備し、前記設定手段は、前記立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）を設定し、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）を設定し、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）を設定し、前記レンダリング手段は、前記設定手段によって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡し、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）を半透視投影の手法で作成することを特徴とする立体印刷物制作支援装置である。
第１の発明によって、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物を制作することができる。
第１の発明によって、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物を制作することができる。
第１の発明における前記設定手段は、カメラ座標系における光線の始点（ＮＰｃ）の水平方向の座標をレンダリング対象画素（ＲＰ）の水平方向の座標（ｘｒ）とし、ワールド座標系からカメラ座標系への変換を行うことで、ワールド座標系における前記光線の始点（ＮＰ）を算出する。
また、第１の発明における前記設定手段は、前記カメラの配置方法を平行配置とし、ｘｎ＝前記カメラから前記投影面ＰＳに引いた垂線の長さ（Ｚ０）×ｔａｎθｎの式によって、前記カメラの位置（ＣＰｎ）の水平方向の座標（ｘｎ）を算出する。
また、第１の発明における前記設定手段は、前記立体印刷物の印刷面における画素の並びに対応させて、前記画素から前記立体印刷物のレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦点を通るように、前記視線方向（θｎ）を算出する。
また、第１の発明における前記設定手段は、前記カメラの配置方法を平行配置とし、ｘｎ＝前記カメラから前記投影面ＰＳに引いた垂線の長さ（Ｚ０）×ｔａｎθｎの式によって、前記カメラの位置（ＣＰｎ）の水平方向の座標（ｘｎ）を算出する。
また、第１の発明における前記設定手段は、前記立体印刷物の印刷面における画素の並びに対応させて、前記画素から前記立体印刷物のレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦点を通るように、前記視線方向（θｎ）を算出する。
第２の発明は、コンピュータを、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された値に基づいて、所望の物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の画像を作成するレンダリング手段として機能させるためのプログラムに対するプラグインプログラムであって、前記設定手段を、前記所望の物体の立体視を実現する立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）を設定し、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）を設定し、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）を設定し、前記レンダリング手段を、前記設定手段によって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡し、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）を半透視投影の手法で作成するものとすることを特徴とするプラグインプログラムである。
第２の発明によって、汎用のＣＧソフトウエアがインストールされたコンピュータを、第１の発明の立体印刷物制作支援装置として機能させることができる。
第２の発明によって、汎用のＣＧソフトウエアがインストールされたコンピュータを、第１の発明の立体印刷物制作支援装置として機能させることができる。
第３の発明は、所望の物体の立体視を実現する立体印刷物を制作する立体印刷物制作方法であって、コンピュータが、前記物体のＣＧモデルをモデリングするモデリングステップと、コンピュータが、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定する設定ステップと、コンピュータが、前記設定ステップによって設定された値に基づいて、前記ＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の画像を作成するレンダリングステップと、を含み、前記設定ステップは、前記立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）を設定し、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）を設定し、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）を設定し、前記レンダリングステップは、前記設定ステップによって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡し、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）を半透視投影の手法で作成することを特徴とする立体印刷物制作方法である。
第３の発明によって、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物を制作することができる。
第３の発明によって、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物を制作することができる。
第４の発明は、所望の物体に対する多数の画像を多視点に対応させて合成された画像である合成画像が印刷された印刷物と、レンチキュラーシートとが貼り合わされ、前記物体の立体視を実現する立体印刷物であって、コンピュータが、前記物体のＣＧモデルをモデリングし、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定し、設定された値に基づいて、前記ＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の指向性画像を作成し、前記指向性画像に基づいて合成画像を作成し、印刷装置が、前記合成画像を前記印刷物に印刷するものであり、前記立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）が設定され、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）が設定され、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）が設定され、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）が前記設定された値に基づいて半透視投影の手法で作成されることによって制作される立体印刷物である。
第４の発明によって、被写体が大きく撮影スペースの制限がある場合、所定の配置でカメラの画角に収めることが難しい場合、実物が存在しない場合などにも、所望の物体の立体視を実現することができる。
第４の発明によって、被写体が大きく撮影スペースの制限がある場合、所定の配置でカメラの画角に収めることが難しい場合、実物が存在しない場合などにも、所望の物体の立体視を実現することができる。
本発明により、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物を制作することを支援する立体印刷物制作支援装置等を提供することができる。
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
最初に、図１から図３を参照しながら、本発明にて用いる技術用語について説明する。
最初に、図１から図３を参照しながら、本発明にて用いる技術用語について説明する。
図１は透視投影を示す図である。
図１に示す投影像Ｉａは、カメラ位置ＣＰを視点とし、三次元の対象物Ｏｂｊを透視投影の手法によって投影面ＰＳ（２次元平面）に投影されたものである。透視投影では、対象物Ｏｂｊを人間が見るように投影面ＰＳに投影する。通常のカメラで撮影される写真は、透視投影の手法によるものである。また、三次元ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）でも、透視投影が広く用いられている。
以下では、透視投影の手法によって表現された画像を透視投影画像（Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｉｍａｇｅ）と呼ぶ。
図１に示すように、透視投影画像である投影像Ｉａは、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さが、共に対象物Ｏｂｊよりも短い。
図１に示す投影像Ｉａは、カメラ位置ＣＰを視点とし、三次元の対象物Ｏｂｊを透視投影の手法によって投影面ＰＳ（２次元平面）に投影されたものである。透視投影では、対象物Ｏｂｊを人間が見るように投影面ＰＳに投影する。通常のカメラで撮影される写真は、透視投影の手法によるものである。また、三次元ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）でも、透視投影が広く用いられている。
以下では、透視投影の手法によって表現された画像を透視投影画像（Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｉｍａｇｅ）と呼ぶ。
図１に示すように、透視投影画像である投影像Ｉａは、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さが、共に対象物Ｏｂｊよりも短い。
図２は平行投影を示す図である。
図２に示す投影像Ｉｂは、対象物Ｏｂｊを平行投影の手法によって投影面ＰＳに描画された画像である。平行投影では、視点が無限遠に存在すると仮定して、対象物Ｏｂｊの点を投影面ＰＳに投影する。尚、図２では、投影線（視点と対象物Ｏｂｊの点を結ぶ線）と投影面ＰＳとが垂直に交わる為、平行投影の中でも、特に垂直投影と呼ばれる。
図２に示すように、投影像Ｉｂは、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さが、共に対象物Ｏｂｊと同じである。
図２に示す投影像Ｉｂは、対象物Ｏｂｊを平行投影の手法によって投影面ＰＳに描画された画像である。平行投影では、視点が無限遠に存在すると仮定して、対象物Ｏｂｊの点を投影面ＰＳに投影する。尚、図２では、投影線（視点と対象物Ｏｂｊの点を結ぶ線）と投影面ＰＳとが垂直に交わる為、平行投影の中でも、特に垂直投影と呼ばれる。
図２に示すように、投影像Ｉｂは、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さが、共に対象物Ｏｂｊと同じである。
図３は半透視投影を示す図である。
図３に示す投影像Ｉｃは、対象物Ｏｂｊを半透視投影の手法によって投影面ＰＳに描画された画像である。半透視投影とは、鉛直方向（図３に示すＹ軸方向）にだけ透視投影を行うものである。図３に示すように、半透視投影では、視点のｙ座標、ｚ座標は、透視投影と同じ（＝カメラ位置ＣＰのｙ座標、ｚ座標）であるが、視点のｘ座標は、垂直投影と同じ（＝対処物Ｏｂｊの透視対象となる点のｘ座標）である。
以下では、半透視投影の手法によって表現された画像を指向性画像（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｉｍａｇｅ）と呼ぶ。
図３に示すように、指向性画像である投影像Ｉｃは、Ｘ軸方向の長さが対象物Ｏｂｊと同じであるが、Ｙ軸方向の長さは対象物Ｏｂｊよりも短い。
図３に示す投影像Ｉｃは、対象物Ｏｂｊを半透視投影の手法によって投影面ＰＳに描画された画像である。半透視投影とは、鉛直方向（図３に示すＹ軸方向）にだけ透視投影を行うものである。図３に示すように、半透視投影では、視点のｙ座標、ｚ座標は、透視投影と同じ（＝カメラ位置ＣＰのｙ座標、ｚ座標）であるが、視点のｘ座標は、垂直投影と同じ（＝対処物Ｏｂｊの透視対象となる点のｘ座標）である。
以下では、半透視投影の手法によって表現された画像を指向性画像（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｉｍａｇｅ）と呼ぶ。
図３に示すように、指向性画像である投影像Ｉｃは、Ｘ軸方向の長さが対象物Ｏｂｊと同じであるが、Ｙ軸方向の長さは対象物Ｏｂｊよりも短い。
次に、図４から図６を参照しながら、本発明の実施の形態に係る立体印刷物１について説明する。立体印刷物１は、裸眼での立体視が実現された印刷物である。本発明の実施の形態では、立体印刷物１は、レンチキュラーシート３を用いたものである。
図４は立体印刷物１の構造を示す図である。
図４に示すように、立体印刷物１の構造は、合成画像２が印刷された印刷物と、レンチキュラーシート３とが貼り合わされたものである。尚、合成画像２の印刷は、例えば、特許文献２に記載の方法によって行う。
図４に示すように、立体印刷物１の構造は、合成画像２が印刷された印刷物と、レンチキュラーシート３とが貼り合わされたものである。尚、合成画像２の印刷は、例えば、特許文献２に記載の方法によって行う。
レンチキュラーシート３は、複数のレンチキュラーレンズＬ（ｍ）（ｍは０≦ｍ＜Ｍを満たす整数）が短冊状に配置されたシートである。以下、Ｍはレンチキュラーシート３に含まれるレンチキュラーレンズの数、ｍはレンチキュラーレンズの添え字とする。
合成画像２は、多数の画像を多視点に対応させて合成された画像である。合成画像２は、各レンチキュラーレンズについて、入射する光線の方向ＶＡ（ｎ）（ｎは０≦ｎ＜Ｎを満たす整数）に応じた指向性画像ＤＩ（ｎ）の一部分である部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）が順番に配置されている。
視点数Ｎの立体印刷物１を制作しようとする場合、指向性画像ＤＩ（ｎ）もＮ枚必要となる。
以下、Ｎは視点数または指向性画像の枚数、ｎは視点または指向性画像の添え字とする。
視点数Ｎの立体印刷物１を制作しようとする場合、指向性画像ＤＩ（ｎ）もＮ枚必要となる。
以下、Ｎは視点数または指向性画像の枚数、ｎは視点または指向性画像の添え字とする。
例えば、レンチキュラーレンズＬ（０）の背面（半円筒状の曲面ではない面）には、指向性画像ＤＩ（０）の部分画像Ｉｐ（０、０）、・・・、指向性画像ＤＩ（ｎ）の部分画像Ｉｐ（ｎ、０）、・・・、指向性画像ＤＩ（Ｎ−１）の部分画像Ｉｐ（Ｎ−１、０）が順番に配置される。
また、例えば、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）の背面（半円筒状の曲面ではない面）には、指向性画像ＤＩ（０）の部分画像Ｉｐ（０、ｍ）、・・・、指向性画像ＤＩ（ｎ）の部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）、・・・、指向性画像ＤＩ（Ｎ−１）の部分画像Ｉｐ（Ｎ−１、ｍ）が順番に配置される。
また、例えば、レンチキュラーレンズＬ（Ｍ−１）の背面（半円筒状の曲面ではない面）には、指向性画像ＤＩ（０）の部分画像Ｉｐ（０、Ｍ−１）、・・・、指向性画像ＤＩ（ｎ）の部分画像Ｉｐ（ｎ、Ｍ−１）、・・・、指向性画像ＤＩ（Ｎ−１）の部分画像Ｉｐ（Ｎ−１、Ｍ−１）が順番に配置される。
また、例えば、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）の背面（半円筒状の曲面ではない面）には、指向性画像ＤＩ（０）の部分画像Ｉｐ（０、ｍ）、・・・、指向性画像ＤＩ（ｎ）の部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）、・・・、指向性画像ＤＩ（Ｎ−１）の部分画像Ｉｐ（Ｎ−１、ｍ）が順番に配置される。
また、例えば、レンチキュラーレンズＬ（Ｍ−１）の背面（半円筒状の曲面ではない面）には、指向性画像ＤＩ（０）の部分画像Ｉｐ（０、Ｍ−１）、・・・、指向性画像ＤＩ（ｎ）の部分画像Ｉｐ（ｎ、Ｍ−１）、・・・、指向性画像ＤＩ（Ｎ−１）の部分画像Ｉｐ（Ｎ−１、Ｍ−１）が順番に配置される。
立体印刷物１をレンチキュラーシート３の正面（図４に示すＺ軸方向）から観察すると、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）に対してある方向ＶＡ（ｎ）からは、Ｌ（ｍ）を通して部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）が視認され、レンチキュラーレンズＬ（０）を通しては方向ＶＡ（ｎ−ａ）に対応した部分画像Ｉｐ（ｎ−ａ、０）が視認される。ａは視点とレンチキュラーシート３との距離によって決まる値である。また、レンチキュラーレンズＬ（Ｍ−１）を通しては方向ＶＡ（ｎ＋ａ）に対応した部分画像Ｉｐ（ｎ＋ａ、Ｍ−１）が視認される。
図５は部分画像Ｉｐと投影される空間の関係を示す図である。
視点ｎからレンチキュラーレンズＬ（ｍ）を通して見える画像は、視点ｎとレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦線４、およびレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の長さによって決まる視線空間Ｖｏｌ（ｎ、ｍ）の透視投影として与えられる。言い換えると、視点ｎからレンチキュラーレンズＬ（ｍ）を通して見える位置に、鉛直方向（図５に示すＹ軸方向）にだけ透視投影された指向性画像ＤＩ（ｎ）の一部分、すなわち、部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）を配置することで、立体視を実現することができる。
視点ｎからレンチキュラーレンズＬ（ｍ）を通して見える画像は、視点ｎとレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦線４、およびレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の長さによって決まる視線空間Ｖｏｌ（ｎ、ｍ）の透視投影として与えられる。言い換えると、視点ｎからレンチキュラーレンズＬ（ｍ）を通して見える位置に、鉛直方向（図５に示すＹ軸方向）にだけ透視投影された指向性画像ＤＩ（ｎ）の一部分、すなわち、部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）を配置することで、立体視を実現することができる。
図６は透視投影画像に基づく指向性画像の生成処理を示す図である。
以下では、透視投影画像を総称するときは、「透視投影画像５」と表記する。また、指向性画像を総称するときは、「指向性画像６」と表記する。
指向性画像６はカメラで撮影することができない。従って、実写画像を用いて立体印刷物１を制作する場合、特許文献１のように、水平に配列された複数のカメラ（専用の撮影装置）によって、実在する被写体を撮影し、数百〜数千枚程度の透視投影画像５を撮影する。そして、指向性画像６の部分画像に等しい領域を各透視投影画像から切り出して取得する。
以下では、透視投影画像を総称するときは、「透視投影画像５」と表記する。また、指向性画像を総称するときは、「指向性画像６」と表記する。
指向性画像６はカメラで撮影することができない。従って、実写画像を用いて立体印刷物１を制作する場合、特許文献１のように、水平に配列された複数のカメラ（専用の撮影装置）によって、実在する被写体を撮影し、数百〜数千枚程度の透視投影画像５を撮影する。そして、指向性画像６の部分画像に等しい領域を各透視投影画像から切り出して取得する。
図６は、図４のＹ軸方向から見た平面図となっている。図６に示すように、指向性画像ＤＩ（ｎ）を生成するためには、各透視投影画像ＰＩ（０）、・・・、ＰＩ（ｍ）、ＰＩ（ｍ＋１）、・・・、ＰＩ（Ｍ−１）から、部分画像Ｉｐ（ｎ、０）、・・・、Ｉｐ（ｎ、ｍ）、Ｉｐ（ｎ、ｍ＋１）、・・・、Ｉｐ（ｎ、Ｍ−１）を切り出して取得し、合成する。
この手順によって指向性画像６を生成する場合、厳密には、各指向性画像６に対して横方向のピクセル数分の透視投影画像５が必要となる。例えば、横方向のピクセル数が１０００の場合、厳密には、指向性画像６ごとに、１０００枚の透視投影画像５を撮影する必要がある。
尚、ピクセル間の補間を用いることで、１つの透視投影画像ＰＩ（０）〜ＰＩ（Ｍ−１）のセット（例えば、１０００枚）から、Ｎ（例えば、Ｎ＝１００）枚の指向性画像ＤＩ（０）〜ＤＩ（Ｎ−１）を生成することもできる。
但し、指向性画像６を１枚しか生成しない場合（視野が１つの立体印刷物１を制作する場合）であっても、指向性画像６の横方向のピクセル数分の透視投影画像５は必要である。
この手順によって指向性画像６を生成する場合、厳密には、各指向性画像６に対して横方向のピクセル数分の透視投影画像５が必要となる。例えば、横方向のピクセル数が１０００の場合、厳密には、指向性画像６ごとに、１０００枚の透視投影画像５を撮影する必要がある。
尚、ピクセル間の補間を用いることで、１つの透視投影画像ＰＩ（０）〜ＰＩ（Ｍ−１）のセット（例えば、１０００枚）から、Ｎ（例えば、Ｎ＝１００）枚の指向性画像ＤＩ（０）〜ＤＩ（Ｎ−１）を生成することもできる。
但し、指向性画像６を１枚しか生成しない場合（視野が１つの立体印刷物１を制作する場合）であっても、指向性画像６の横方向のピクセル数分の透視投影画像５は必要である。
仮に、既存の三次元ＣＧソフトを利用し、透視投影画像５から指向性画像６を生成しようとすると、三次元ＣＧモデルから、１０００枚程度（指向性画像６の横方向のピクセル数に相当）の透視投影画像５をレンダリングする必要がある。しかしながら、レンダリング作業は長時間かかる為、１０００枚もの画像をレンダリングすることは非現実的である。
そこで、本発明の実施の形態では、後述する処理によって、レンダリングする画像数を大幅に削減する。具体的には、本発明の実施の形態では、レンダリングする画像数を、指向性画像６の横方向のピクセル数（１０００枚程度）から、視点の数（特許文献２の手法による最大視点数は１００枚程度）まで削減する。
尚、指向性画像６の横方向のピクセル数は、レンチキュラーシート３に含まれるレンズ数Ｍと同じである。
そこで、本発明の実施の形態では、後述する処理によって、レンダリングする画像数を大幅に削減する。具体的には、本発明の実施の形態では、レンダリングする画像数を、指向性画像６の横方向のピクセル数（１０００枚程度）から、視点の数（特許文献２の手法による最大視点数は１００枚程度）まで削減する。
尚、指向性画像６の横方向のピクセル数は、レンチキュラーシート３に含まれるレンズ数Ｍと同じである。
次に、図７から図１１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る立体印刷物制作支援装置１０について説明する。
立体印刷物制作支援装置１０は、立体印刷物１の制作を支援するコンピュータである。立体印刷物制作支援装置１０は、立体印刷物１に含まれる合成画像２を生成する。
立体印刷物制作支援装置１０は、立体印刷物１の制作を支援するコンピュータである。立体印刷物制作支援装置１０は、立体印刷物１に含まれる合成画像２を生成する。
図７は、立体印刷物制作支援装置１０のハードウエア構成図である。尚、図７のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
立体印刷物制作支援装置１０は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続される。
立体印刷物制作支援装置１０は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続される。
制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。
ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各装置を駆動制御し、立体印刷物制作支援装置１０が行う後述する処理を実現する。
ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
記憶部１２は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。
これらの各プログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。
メディア入出力部１３（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）等のメディア入出力装置を有する。
通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。
通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。
入力部１５は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部１５を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部１６は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。
入力部１５を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部１６は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。
周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１７は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
図８は、立体印刷物制作支援装置１０のソフトウエア構成図である。
立体印刷物制作支援装置１０の記憶部１２には、モデリングプログラム２１、レンダリングプログラム２２、プラグイン２３、画像合成プログラム２４等が記憶されている。立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、これらのプログラムコードを読み出してＲＡＭに移し、各種の手段として実行する。
立体印刷物制作支援装置１０の記憶部１２には、モデリングプログラム２１、レンダリングプログラム２２、プラグイン２３、画像合成プログラム２４等が記憶されている。立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、これらのプログラムコードを読み出してＲＡＭに移し、各種の手段として実行する。
モデリングプログラム２１は、ユーザとの対話処理を実行しながら、対象物Ｏｂｊの形状データを定義し、作成するためのＣＧプログラムである。モデリングプログラム２１では、仮想三次元空間上に、対象物Ｏｂｊの表面形状を、ポリゴン（三角形や四角形などの多角形）の集合として表現したり、各種の曲線（ＮＵＲＢＳ曲線、スプライン曲線、ベジェ曲線等）によって自由曲面を構成することで表現したりする。このように表現された対象物Ｏｂｊの形状が、三次元ＣＧモデル７である。
立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、モデリングプログラム２１の機能によって、対象物Ｏｂｊの三次元ＣＧモデル７を生成し、記憶部１２に記憶する。
モデリングプログラム２１は特に限定するものではなく、市販のＣＧソフトウエアでも良い。
立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、モデリングプログラム２１の機能によって、対象物Ｏｂｊの三次元ＣＧモデル７を生成し、記憶部１２に記憶する。
モデリングプログラム２１は特に限定するものではなく、市販のＣＧソフトウエアでも良い。
レンダリングプログラム２２は、設定されたシーン（仮想的な舞台）から、仮想的なカメラによって撮影されるはずの画像を生成するためのＣＧプログラムである。シーンの設定としては、三次元ＣＧモデル７の配置、光源の配置、仮想的なカメラ（＝視点）の配置などが行われる。
立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、レンダリングプログラム２２の機能によって、設定されたシーンに基づいて、三次元ＣＧモデル７の形状や位置、光の当たり具合（光沢感）などを計算し、仮想的なカメラによって撮影される画像を生成し、記憶部１２に記憶する。
本発明の実施の形態では、仮想的なカメラによって撮影される画像が、指向性画像６である。
立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、レンダリングプログラム２２の機能によって、設定されたシーンに基づいて、三次元ＣＧモデル７の形状や位置、光の当たり具合（光沢感）などを計算し、仮想的なカメラによって撮影される画像を生成し、記憶部１２に記憶する。
本発明の実施の形態では、仮想的なカメラによって撮影される画像が、指向性画像６である。
本発明の実施の形態では、一般的なレンダリングプログラム２２に含まれるレイトレーシング機能を利用する。レイトレーシングとは、視点から光源までの光線を追跡することでレンダリングする手法である。レイトレーシングでは、視点から投影面の各画素の方向へ線を引き、三次元ＣＧモデル７と交錯するか否かを数学的に判定し、反射や屈折などを繰り返し、再帰的に探索を繰り返す。三次元ＣＧモデル７との交錯がなくなれば、計算は終了する。
レンダリングプログラム２２は特に限定するものではなく、レイトレーシング機能が含まれていれば、市販のＣＧソフトウエアでも良い。
レンダリングプログラム２２は特に限定するものではなく、レイトレーシング機能が含まれていれば、市販のＣＧソフトウエアでも良い。
プラグイン２３は、レイトレーシング機能において、指向性画像６を生成するための各種設定値を定義するためのプラグインプログラムである。プラグイン２３は、レンダリングプログラム２２の機能を拡張または変更するものであり、レンダリングプログラム２２から呼び出される形で実行される。
プラグイン２３は、指向性画像６を生成するための設定値として、投影面に対して、指向性画像６に対する視線方向、仮想的なカメラの位置、ならびに投影面に入射する光線の始点および方向（レイトレーシング機能における光線の始点および方向）を算出し、設定する機能を提供する。プラグイン２３によって提供される機能の詳細については、図９から図１１を参照しながら後述する。
尚、本発明の実施の形態は、この例に限定されるものではなく、レンダリングプログラム２２の中に、プラグイン２３の機能が含まれていても良い。
プラグイン２３は、指向性画像６を生成するための設定値として、投影面に対して、指向性画像６に対する視線方向、仮想的なカメラの位置、ならびに投影面に入射する光線の始点および方向（レイトレーシング機能における光線の始点および方向）を算出し、設定する機能を提供する。プラグイン２３によって提供される機能の詳細については、図９から図１１を参照しながら後述する。
尚、本発明の実施の形態は、この例に限定されるものではなく、レンダリングプログラム２２の中に、プラグイン２３の機能が含まれていても良い。
画像合成プログラム２４は、指向性画像６から合成画像２を生成する。画像合成プログラム２４は、図４を参照して前述したように、各レンチキュラーレンズについて、入射する光線の方向ＶＡ（ｎ）に応じた指向性画像ＤＩ（ｎ）の一部分である部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）を順番に配置し、合成画像２を生成するためのプログラムである。
視点数Ｎの立体印刷物１を制作しようとする場合、立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、画像合成プログラム２４の機能によって、Ｎ枚の指向性画像６から、１枚の合成画像２を生成し、記憶部１２に記憶する。
視点数Ｎの立体印刷物１を制作しようとする場合、立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、画像合成プログラム２４の機能によって、Ｎ枚の指向性画像６から、１枚の合成画像２を生成し、記憶部１２に記憶する。
次に、図９から図１１を参照しながら、プラグイン２３によって提供される機能について説明する。
以下では、前述の説明と同様、レンチキュラーシート３に含まれるレンズ数がＭ、視点数がＮの立体印刷物１を制作するものとする。従って、指向性画像６の横方向のピクセル数はＭ、指向性画像６の作成枚数はＮとなる。
以下では、前述の説明と同様、レンチキュラーシート３に含まれるレンズ数がＭ、視点数がＮの立体印刷物１を制作するものとする。従って、指向性画像６の横方向のピクセル数はＭ、指向性画像６の作成枚数はＮとなる。
図９は、視線方向θｎの定義を示す図である。
合成画像２には、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）に対して視線が垂直に入射する位置を基準位置３１とし、左右均等に指向性画像６の一部分である部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）が配置される。このとき、ｎ枚目の部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）に対する視線方向θｎは、図９に示すように、印刷面３０（投影面ＰＳに相当）における画素３２の並びに対応させて、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦点３３を通るように、画素３２ごとの視線方向３４として定義する。尚、図９では、図面を簡略化する為、画素３２を５つしか示していないが、当然ながら、画素３２は印刷面３０全体に渡って存在する。
数式で示すと、視線方向θｎは、次式の通りに定義する。但し、ｄｐｉは印刷解像度、ｆはレンチキュラーレンズの焦点距離とする。
合成画像２には、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）に対して視線が垂直に入射する位置を基準位置３１とし、左右均等に指向性画像６の一部分である部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）が配置される。このとき、ｎ枚目の部分画像Ｉｐ（ｎ、ｍ）に対する視線方向θｎは、図９に示すように、印刷面３０（投影面ＰＳに相当）における画素３２の並びに対応させて、レンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦点３３を通るように、画素３２ごとの視線方向３４として定義する。尚、図９では、図面を簡略化する為、画素３２を５つしか示していないが、当然ながら、画素３２は印刷面３０全体に渡って存在する。
数式で示すと、視線方向θｎは、次式の通りに定義する。但し、ｄｐｉは印刷解像度、ｆはレンチキュラーレンズの焦点距離とする。
このように、立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、立体印刷物１に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離ｆおよび立体印刷物１の印刷解像度ｄｐｉに基づいて、立体印刷物１に含まれる指向性画像Ｉｎに対する視線方向θｎを設定する。特に、制御部１１は、立体印刷物１の印刷面３０における画素３２の並びに対応させて、画素３２から立体印刷物１のレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦点３３を通るように、視線方向θｎを算出する。
図１０は、ワールド座標系におけるカメラ位置ＣＰを示す図である。
図１０では、仮想三次元空間のワールド座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、対象物Ｏｂｊ、投影面ＰＳ、カメラＣ０〜ＣＮ−１（以下、総称するときは「カメラＣ」と表記する。）を配置している。投影面ＰＳは、ＸＹ平面に配置し、横幅はＭピクセルとする。また、カメラ基準位置ＣＰｏｒｇを（０、０、Ｚ０）とする。
本発明の実施の形態では、カメラＣの配置方法には平行配置を用いる。すなわち、図１０に示すように、カメラＣから投影面ＰＳ（ＸＹ平面）に引いた垂線の長さが、全て等しくなるように配置する。図１０では、カメラＣから投影面ＰＳに引いた垂線の長さは、全てＺ０となっている。そして、前述の通り定義された視線方向θｎに基づいて、カメラ位置ＣＰｎを定義する。数式で示すと、カメラ位置ＣＰｎは、次式の通りに定義する。
図１０では、仮想三次元空間のワールド座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、対象物Ｏｂｊ、投影面ＰＳ、カメラＣ０〜ＣＮ−１（以下、総称するときは「カメラＣ」と表記する。）を配置している。投影面ＰＳは、ＸＹ平面に配置し、横幅はＭピクセルとする。また、カメラ基準位置ＣＰｏｒｇを（０、０、Ｚ０）とする。
本発明の実施の形態では、カメラＣの配置方法には平行配置を用いる。すなわち、図１０に示すように、カメラＣから投影面ＰＳ（ＸＹ平面）に引いた垂線の長さが、全て等しくなるように配置する。図１０では、カメラＣから投影面ＰＳに引いた垂線の長さは、全てＺ０となっている。そして、前述の通り定義された視線方向θｎに基づいて、カメラ位置ＣＰｎを定義する。数式で示すと、カメラ位置ＣＰｎは、次式の通りに定義する。
図１０に示すように、例えば、カメラＣ０のカメラ位置ＣＰ０は、（Ｚ０ｔａｎθ０、０、Ｚ０）である。また、例えば、カメラＣｎのカメラ位置ＣＰｎは、（Ｚ０ｔａｎθｎ、０、Ｚ０）である。また、例えば、カメラＣＮ−１のカメラ位置ＣＰＮ−１は、（Ｚ０ｔａｎθＮ−１、０、Ｚ０）である。
このように、立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、視線方向θｎに基づいてカメラの位置ＣＰｎを設定する。特に、制御部１１は、カメラの配置方法を平行配置とし、ｘｎ＝Ｚ０×ｔａｎθｎの式によって、カメラの位置ＣＰｎの水平方向の座標ｘｎを算出する。
尚、Ｚ０の値は、立体印刷物１の制作者が任意に設定すれば良い。
尚、Ｚ０の値は、立体印刷物１の制作者が任意に設定すれば良い。
図１１は、カメラ座標系におけるプラグイン２３による光線の始点ＮＰｃおよび方向ＮＶｃを示す図である。
指向性画像６は、投影面ＰＳ上の全てのピクセルについて、ピクセルを通る光線の始点および方向を与えることで生成される。
図１１では、仮想三次元空間のカメラ座標系（ＸＣ、ＹＣ、ＺＣ）において、対象物Ｏｂｊ、投影面ＰＳｃ、視点ＶＰ、視線空間Ｖｏｌ（五面体）を配置している。
ここで、Ｙｃ＝Ｙとする。また、視点ＶＰから投影面ＰＳｃ（ＰＳ）までの距離をｆｄ、視点ＶＰの座標を（０、０、ｆｄ）、投影面ＰＳｃ上のレンダリング対象のピクセルＲＰの座標を（ｘｒ、ｙｒ、０）とする。
図１１に示すカメラ座標系において、指向性画像６を生成するための光線の始点ＮＰｃおよび方向ＮＶｃは、次式の通りに定義する。
指向性画像６は、投影面ＰＳ上の全てのピクセルについて、ピクセルを通る光線の始点および方向を与えることで生成される。
図１１では、仮想三次元空間のカメラ座標系（ＸＣ、ＹＣ、ＺＣ）において、対象物Ｏｂｊ、投影面ＰＳｃ、視点ＶＰ、視線空間Ｖｏｌ（五面体）を配置している。
ここで、Ｙｃ＝Ｙとする。また、視点ＶＰから投影面ＰＳｃ（ＰＳ）までの距離をｆｄ、視点ＶＰの座標を（０、０、ｆｄ）、投影面ＰＳｃ上のレンダリング対象のピクセルＲＰの座標を（ｘｒ、ｙｒ、０）とする。
図１１に示すカメラ座標系において、指向性画像６を生成するための光線の始点ＮＰｃおよび方向ＮＶｃは、次式の通りに定義する。
次に、カメラ座標系における−Ｚｃ方向が、指向性画像６の視線方向θｎとなるように、光線の方向ＮＶｃをＹｃ軸中心に回転させる。このとき、そのままベクトル成分を書き換えると、光線の方向ＮＶｃの大きさが変わってしまう為、ＸｃＺｃ平面に対する仰角φに置き換えた後、θｎ回転の計算を行う。数式で示すと、ワールド座標系における光線の方向ＮＶは、次式の通りに算出する。
また、ワールド座標系における光線の始点ＮＰは、カメラ位置ＣＰｎに対する位置を考慮し、次式の通りに定義する。
このように、立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、レンダリング対象画素ＲＰごとに、視点ＶＰから投影面ＰＳまでの距離ｆｄおよびカメラの位置ＣＰｎに基づいて、光線の始点ＮＰおよび方向ＮＶを設定する。特に、制御部１１は、カメラ座標系における光線の始点ＮＰｃの水平方向の座標をレンダリング対象画素ＲＰの水平方向の座標ｘｒとし、ワールド座標系からカメラ座標系への変換を行うことで、ワールド座標系における光線の始点ＮＰを算出する。
以上の通り、制御部１１は、投影面ＰＳ上の全てのピクセルに対してレイトレーシング機能における光線の始点および向きの設定を行う。そして、制御部１１は、レンダリングプログラム２２の機能によって、三次元ＣＧモデル７の形状や位置、光の当たり具合（光沢感）などを計算し、投影面ＰＳ上の全てのピクセルの色を決定する。
これによって、制御部１１は、透視投影画像５を生成することなく、仮想的なカメラのレンズ（指向性画像撮影用レンズ）によって撮影される指向性画像６を生成することができる。
これによって、制御部１１は、透視投影画像５を生成することなく、仮想的なカメラのレンズ（指向性画像撮影用レンズ）によって撮影される指向性画像６を生成することができる。
立体印刷物１は、立体印刷物制作支援装置１０を用いて制作される。すなわち、立体印刷物制作支援装置１０の制御部１１は、物体のＣＧモデルをモデリングする。次に、制御部１１は、投影面ＰＳに対して、仮想的なカメラの位置ＣＰｎと、カメラの位置ＣＰｎから投影面ＰＳに入射する光線の始点ＮＰおよび方向ＮＶとを設定する。次に、制御部１１は、設定された値に基づいて、ＣＧモデルに対して光線を追跡することで、仮想的なカメラによって撮影される指向性画像６を作成する。そして、制御部１１は、指向性画像６に基づいて合成画像２を作成する。その後、例えば、特許文献２に記載の方法によって、印刷装置が合成画像２を印刷し、印刷された印刷物をレンチキュラーシート３と貼り合わされることによって、立体印刷物１が制作される。
ここで、前述の通り、立体印刷物１に含まれる指向性画像ＤＩｎに対する視線方向θｎが、レンチキュラーレンズの焦点距離ｆおよび立体印刷物１の印刷解像度ｄｐｉに基づいて設定され、カメラの位置ＣＰｎが、視線方向θｎに基づいて設定され、光線の始点ＮＰおよび方向ＮＶが、設定されるレンダリング対象画素ＲＰごとに、視点ＶＰから投影面ＰＳまでの距離ｆｄおよびカメラの位置ＣＰｎに基づいて設定される。
ここで、前述の通り、立体印刷物１に含まれる指向性画像ＤＩｎに対する視線方向θｎが、レンチキュラーレンズの焦点距離ｆおよび立体印刷物１の印刷解像度ｄｐｉに基づいて設定され、カメラの位置ＣＰｎが、視線方向θｎに基づいて設定され、光線の始点ＮＰおよび方向ＮＶが、設定されるレンダリング対象画素ＲＰごとに、視点ＶＰから投影面ＰＳまでの距離ｆｄおよびカメラの位置ＣＰｎに基づいて設定される。
以下、図１２〜図１５を参照しながら、本発明の実施例について説明する。尚、図１２〜図１５は、特許図面の制約上、カラー写真をグレースケールに変換したものである。
本実施例では、モデリングプログラム２１およびレンダリングプログラム２２を有するＣＧソフトウエアとして、ドイツの「ｍｅｎｔａｌ ｉｍａｇｅｓ ＧｍｂＨ」社製の「Ｍｅｎｔａｌ ｒａｙ（登録商標）」を用いた。そして、本発明者らは、プラグイン２３として、「Ｍｅｎｔａｌ ｒａｙ（登録商標）」用のレンズプラグイン「ＤｙｎａＣｕｂｅ ３Ｄ（登録商標） レンズ」を作成した。
「ＤｙｎａＣｕｂｅ ３Ｄ（登録商標） レンズ」では、レンチキュラーレンズの焦点距離ｆや、指向性画像６の横方向のピクセル数Ｍなどのパラメータを任意に設定できる。また、視点位置を変えた指向性画像６も、自動的に生成できるようになっている。
本実施例では、モデリングプログラム２１およびレンダリングプログラム２２を有するＣＧソフトウエアとして、ドイツの「ｍｅｎｔａｌ ｉｍａｇｅｓ ＧｍｂＨ」社製の「Ｍｅｎｔａｌ ｒａｙ（登録商標）」を用いた。そして、本発明者らは、プラグイン２３として、「Ｍｅｎｔａｌ ｒａｙ（登録商標）」用のレンズプラグイン「ＤｙｎａＣｕｂｅ ３Ｄ（登録商標） レンズ」を作成した。
「ＤｙｎａＣｕｂｅ ３Ｄ（登録商標） レンズ」では、レンチキュラーレンズの焦点距離ｆや、指向性画像６の横方向のピクセル数Ｍなどのパラメータを任意に設定できる。また、視点位置を変えた指向性画像６も、自動的に生成できるようになっている。
図１２は、比較例としての透視投影画像５のレンダリング結果である。比較例では、従来のカメラのレンズ（透視投影の手法）を使用して、レンダリングを行った。
これに対して、図１３、図１４は、実施例としての指向性画像６のレンダリング結果である。実施例では、「ＤｙｎａＣｕｂｅ ３Ｄ（登録商標） レンズ」を使用して、レンダリングを行った。
比較例および実施例とも、視点数Ｎを１００、指向性画像６の横方向のピクセル数Ｍ（横方向解像度）を８００とした。
また、合成画像２の生成に要する時間を比較する為、生成された合成画像２が同等の画質を有するように、透視投影画像５および指向性画像６ともに、１枚のレンダリング時間を１０分とした。
これに対して、図１３、図１４は、実施例としての指向性画像６のレンダリング結果である。実施例では、「ＤｙｎａＣｕｂｅ ３Ｄ（登録商標） レンズ」を使用して、レンダリングを行った。
比較例および実施例とも、視点数Ｎを１００、指向性画像６の横方向のピクセル数Ｍ（横方向解像度）を８００とした。
また、合成画像２の生成に要する時間を比較する為、生成された合成画像２が同等の画質を有するように、透視投影画像５および指向性画像６ともに、１枚のレンダリング時間を１０分とした。
図１２と図１３は、ほぼ同じ視点からの画像である。すなわち、図１２と図１３の画像とも、地面の碁盤目状の模様の矩形に対して、対角線方向から撮影されたものである。
また、図１４の画像は、地面の碁盤目状の模様の矩形に対して、ある辺の垂直方向（またはある辺の平行方向）から撮影されたものである。
また、図１４の画像は、地面の碁盤目状の模様の矩形に対して、ある辺の垂直方向（またはある辺の平行方向）から撮影されたものである。
図１２の画像は、地面の碁盤目状の模様が直線になっていることが分かる。
一方、図１３の画像は、地面の碁盤目状の模様が曲線になっていることが分かる。更に、図１４の画像は、地面の碁盤目状の模様が直線になっていることが分かる。図１３および図１４は、指向性画像６の特徴を良く表している。
一方、図１３の画像は、地面の碁盤目状の模様が曲線になっていることが分かる。更に、図１４の画像は、地面の碁盤目状の模様が直線になっていることが分かる。図１３および図１４は、指向性画像６の特徴を良く表している。
比較例では、レンダリング処理によって透視投影画像５を生成した。前述の通り、合成画像２を生成するために必要な透視投影画像５の枚数は、少なくとも指向性画像６の横方向のピクセル数Ｍ以上である。そこで、比較例では、レンダリング処理によって、８００枚の透視投影画像５を生成した。従って、比較例におけるレンダリング時間は、１０分×８００枚＝８０００分≒１３３．３時間≒５．６日かかった。
一方、実施例では、レンダリング処理によって指向性画像６を生成し、指向性画像６に基づいて合成画像２を生成した。前述の通り、合成画像２を生成するために必要な指向性画像６の枚数は、視点数Ｎに等しい。そこで、実施例では、レンダリング処理によって、１００枚の指向性画像６を生成した。従って、実施例におけるレンダリング時間は、１０分×１００枚＝１０００分≒１６．７時間≒０．７日かかった。
このように、本実施例の条件下において、本発明は、従来技術と比較して、レンダリング時間を８分の１に短縮することができた。
レンダリング時間が０．７日であれば、十分に実用的な時間内で立体印刷物１を制作できたと言える。
一方、実施例では、レンダリング処理によって指向性画像６を生成し、指向性画像６に基づいて合成画像２を生成した。前述の通り、合成画像２を生成するために必要な指向性画像６の枚数は、視点数Ｎに等しい。そこで、実施例では、レンダリング処理によって、１００枚の指向性画像６を生成した。従って、実施例におけるレンダリング時間は、１０分×１００枚＝１０００分≒１６．７時間≒０．７日かかった。
このように、本実施例の条件下において、本発明は、従来技術と比較して、レンダリング時間を８分の１に短縮することができた。
レンダリング時間が０．７日であれば、十分に実用的な時間内で立体印刷物１を制作できたと言える。
図１５は、実施例としての立体印刷物１の実物写真である。
当然ながら、カメラで撮影するということは、立体印刷物１をある特定の視線方向から見た状態と同じである。また、立体印刷物１の前面には、レンチキュラーシート３が存在することから、写真にすることによってぼやけた画像になっている。
実際には、立体印刷物１を裸眼で観察すると、視線方向に応じて、様々な角度から見た自動車の形状が鮮明に観察される。
当然ながら、カメラで撮影するということは、立体印刷物１をある特定の視線方向から見た状態と同じである。また、立体印刷物１の前面には、レンチキュラーシート３が存在することから、写真にすることによってぼやけた画像になっている。
実際には、立体印刷物１を裸眼で観察すると、視線方向に応じて、様々な角度から見た自動車の形状が鮮明に観察される。
尚、本実施例では、指向性画像６として、同一の対象物Ｏｂｊを仮想的なカメラによって様々な角度から撮影した画像を用いたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、指向性画像６として、対象物Ｏｂｊの位置を動かして撮影した画像を用いても良い。また、例えば、指向性画像６として、異なる対象物Ｏｂｊを撮影した画像を用いても良い。
本発明の立体印刷物制作支援装置１０により、実在する被写体を撮影することなく、実用的な時間内に立体印刷物１を制作することができる。
特に、ＣＧソフトウエアによって立体印刷物１の制作を行えるので、被写体が大きく撮影スペースの制限がある場合、所定の配置でカメラの画角に収めることが難しい場合、実物が存在しない場合などにも、立体印刷物１を制作することができる。
特に、ＣＧソフトウエアによって立体印刷物１の制作を行えるので、被写体が大きく撮影スペースの制限がある場合、所定の配置でカメラの画角に収めることが難しい場合、実物が存在しない場合などにも、立体印刷物１を制作することができる。
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る立体印刷物制作支援装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１………立体印刷物
２………合成画像
３………レンチキュラーシート
４………焦線
５………透視投影画像
６………指向性画像
７………三次元ＣＧモデル
１０………立体印刷物制作支援装置
１１………制御部
１２………記憶部
２１………モデリングプログラム
２２………レンダリングプログラム
２３………プラグイン
２４………画像合成プログラム
Ｏｂｊ………対象物
ＰＳ………投影面
ＣＰ………カメラ位置
ＤＩ………指向性画像
Ｉｐ………部分画像
Ｖｏｌ………視線空間
Ｌ………レンチキュラーレンズ
Ｃ………カメラ
ＲＰ………レンダリング対象画素
ＶＰ………視点
ＮＰ………光線の始点
ＮＶ………光線の方向
２………合成画像
３………レンチキュラーシート
４………焦線
５………透視投影画像
６………指向性画像
７………三次元ＣＧモデル
１０………立体印刷物制作支援装置
１１………制御部
１２………記憶部
２１………モデリングプログラム
２２………レンダリングプログラム
２３………プラグイン
２４………画像合成プログラム
Ｏｂｊ………対象物
ＰＳ………投影面
ＣＰ………カメラ位置
ＤＩ………指向性画像
Ｉｐ………部分画像
Ｖｏｌ………視線空間
Ｌ………レンチキュラーレンズ
Ｃ………カメラ
ＲＰ………レンダリング対象画素
ＶＰ………視点
ＮＰ………光線の始点
ＮＶ………光線の方向
Claims (7)
- 所望の物体の立体視を実現する立体印刷物の制作を支援する立体印刷物制作支援装置であって、
投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の画像を作成するレンダリング手段と、
を具備し、
前記設定手段は、前記立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）を設定し、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）を設定し、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）を設定し、
前記レンダリング手段は、前記設定手段によって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡し、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）を半透視投影の手法で作成することを特徴とする立体印刷物制作支援装置。 - 前記設定手段は、カメラ座標系における光線の始点（ＮＰｃ）の水平方向の座標をレンダリング対象画素（ＲＰ）の水平方向の座標（ｘｒ）とし、ワールド座標系からカメラ座標系への変換を行うことで、ワールド座標系における前記光線の始点（ＮＰ）を算出することを特徴とする請求項１に記載の立体印刷物制作支援装置。
- 前記設定手段は、前記カメラの配置方法を平行配置とし、Ｘｎ＝前記カメラから前記投影面ＰＳに引いた垂線の長さ（Ｚ０）×ｔａｎθｎの式によって、前記カメラの位置（ＣＰｎ）の水平方向の座標（ｘｎ）を算出することを特徴とする請求項２に記載の立体印刷物制作支援装置。
- 前記設定手段は、前記立体印刷物の印刷面における画素の並びに対応させて、前記画素から前記立体印刷物のレンチキュラーレンズＬ（ｍ）の焦点を通るように、前記視線方向（θｎ）を算出することを特徴とする請求項３に記載の立体印刷物制作支援装置。
- コンピュータを、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された値に基づいて、所望の物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の画像を作成するレンダリング手段として機能させるためのプログラムに対するプラグインプログラムであって、
前記設定手段を、前記所望の物体の立体視を実現する立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）を設定し、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）を設定し、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）を設定し、
前記レンダリング手段を、前記設定手段によって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡し、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）を半透視投影の手法で作成するものとすることを特徴とするプラグインプログラム。 - 所望の物体の立体視を実現する立体印刷物を制作する立体印刷物制作方法であって、
コンピュータが、前記物体のＣＧモデルをモデリングするモデリングステップと、
コンピュータが、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定する設定ステップと、
コンピュータが、前記設定ステップによって設定された値に基づいて、前記ＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の画像を作成するレンダリングステップと、
を含み、
前記設定ステップは、前記立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）を設定し、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）を設定し、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）を設定し、
前記レンダリングステップは、前記設定ステップによって設定された値に基づいて、前記物体のＣＧモデルに対して前記光線を追跡し、前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）を半透視投影の手法で作成することを特徴とする立体印刷物制作方法。 - 所望の物体に対する多数の画像を多視点に対応させて合成された画像である合成画像が印刷された印刷物と、レンチキュラーシートとが貼り合わされ、前記物体の立体視を実現する立体印刷物であって、
コンピュータが、前記物体のＣＧモデルをモデリングし、投影面（ＰＳ）に対して、仮想的なカメラの位置（ＣＰｎ）と、前記投影面（ＰＳ）に入射する光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）とを設定し、設定された値に基づいて、前記ＣＧモデルに対して前記光線を追跡することで、前記カメラによって撮影される前記物体の指向性画像を作成し、前記指向性画像に基づいて合成画像を作成し、
印刷装置が、前記合成画像を前記印刷物に印刷するものであり、
前記立体印刷物に用いられるレンチキュラーレンズの焦点距離（ｆ）および前記立体印刷物の印刷解像度（ｄｐｉ）に基づいて、前記立体印刷物に含まれる指向性画像（ＤＩｎ）に対する視線方向（θｎ）が設定され、前記視線方向（θｎ）に基づいて前記カメラの位置（ＣＰｎ）が設定され、更に、レンダリング対象画素（ＲＰ）ごとに、視点（ＶＰ）から前記投影面（ＰＳ）までの距離（ｆｄ）および前記カメラの位置（ＣＰｎ）に基づいて、前記光線の始点（ＮＰ）および方向（ＮＶ）が設定され、
前記物体の指向性画像（ＤＩ ｎ ）が前記設定された値に基づいて半透視投影の手法で作成されることによって制作される立体印刷物。
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