JP5851461B2 - 意匠層データ作成装置及び方法並びに意匠シュミレーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、意匠層データ作成装置及び方法並びに意匠シュミレーション装置に関する。

近年、自動車ボディ等の製品の意匠開発において、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）を利用して、仮想的な製品の外観をディスプレイ上に表示する技術が用いられている。仮想的な製品の外観を実際の製品の外観に近付けるためには、仮想的な製品の外観を再現するためのデータとして、実物の塗料の反射特性（双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ））の正確な定義が重要である。

実物の塗料のＢＲＤＦの正確な定義のため、製品の塗料として用いられるメタリック色の粒子感を定量評価するためのハードウェア及びアルゴリズムとして、粒子性を３つの物理量、高輝度部明るさ、光輝度部面積、高輝度部の数で表し、これらのパラメータを説明変数とした重回帰式によって目視相関のある粒子感を定量化する技術が提案されている（非特許文献１）。

清井計弥 他、メタリック色の粒子感の測定、日本色彩学会誌、２００６年３月１日、第３０巻、第１号、９−１５頁

しかしながら、実際の塗料のＢＲＤＦの測定について、現在の測定器では、正反射領域（入射角と等しい角度で観察する領域）又は水平に近い領域（観察方向が塗装面とほぼ平行となるような領域）等において十分な精度でＢＲＤＦを測定することが困難であった。

この結果、測定されたＢＲＤＦを使用して作成された仮想的な製品の外観は、実物の製品の外観を再現するものではなく、専門家による仮想的な製品の外観のチューニングが必要になったり、試作品が必要になっていたりした。

本発明は、このような問題に鑑み、実際の製品の外観の再現性を向上させることが出来る方法及び装置を提供することを目的する。

本発明の意匠層データ作成装置は、物体の表面に形成された有色の塗色層と前記塗色層を覆うように前記塗色層に重ねられた透明のクリアコート層とからなる意匠層の反射率分布を測定する測定器と、前記意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように反射率分布モデルに従った反射率分布関数を定義し、当該反射率分布関数に基づいて当該意匠層の性質を示す意匠層データを作成する計算要素とを備え、前記反射率分布モデルは、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数として前記意匠層の反射率分布を表す反射率分布関数を定めるモデルであり、前記反射率分布関数は、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルに応じて前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度の少なくとも１つを変化させる鏡面反射態様を定める鏡面反射率の分布を表す鏡面反射率分布関数と、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルによらず前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度が一定である又は前記鏡面反射態様よりも色彩の明度、色相及び彩度のいずれもの変化率が小さい拡散反射態様を定める拡散反射率の分布を表す拡散反射率分布関数との線形結合により定義され、前記計算要素は、前記意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように前記鏡面反射率分布関数及び前記拡散反射率分布関数のそれぞれの結合係数を求めることにより、前記意匠層の反射率分布関数を定義するように構成されていることを特徴とする。

本発明の意匠層データ作成装置によれば、クリアコート層及び塗色層から構成される意匠層について、当該意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように反射率分布モデルにおける反射率分布関数の結合係数を求めることにより、当該反射率分布関数を定義している。すなわち、当該反射率分布関数として、反射率分布モデルに適合する反射率分布関数のうち、意匠層の反射率分布の測定結果を近似するような反射率分布関数が定義される。

一般的には、測定器の測定誤差が発生する範囲は正反射角付近又は水平方向付近のように狭い範囲に限られている。このため、反射率分布関数の構成要素として実際の反射態様を反映した鏡面反射率分布関数と拡散反射率分布関数とが用いられることにより、意匠層の反射率分布の測定結果のうち、反射率分布モデルとの適合度が高い部分（測定器の測定誤差の影響が小さい部分）が当該反射率分布関数に反映される一方、反射率分布モデルとの適合度が低い部分（測定器の測定誤差の影響が大きい部分）は当該反射率分布関数に反映されにくくなる。

この場合、測定器の測定誤差の影響が低減されるので、実際の製品の外観の再現性向上の観点から適切な、当該反射率分布関数によって実際の意匠層の反射率分布（ＢＲＤＦ）を的確に表現した意匠層データが作成される。

本発明の意匠層データ作成装置において、前記反射率分布関数は、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記クリアコート層における正反射態様を定める正反射率の分布を表す正反射率分布関数と、前記鏡面反射率分布関数と、前記拡散反射率分布関数とを線形結合した関数であり、前記計算要素は、前記クリアコート層の素材の物性に基づいて正反射率分布関数の結合係数を求めることが好ましい。

当該構成の意匠層データ作成装置によれば、クリアコート層は光を直接受けるため、他の層の影響を考える必要がない。このため、当該クリアコート層の素材の物性（表面反射率又は屈折率）に基づき、クリアコート層の正反射率分布関数の結合係数が決定されることにより、クリアコート層の正反射態様を間接的に表す正反射率分布関数とその結合係数とが考慮される。この結果、意匠層の反射率分布（ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数がより的確に定義される。

本発明の意匠層データ作成装置において、前記鏡面反射率分布関数は、少なくとも第１鏡面反射率分布関数と、第２鏡面反射率の分布を表す第２鏡面反射率分布関数との２つの関数から構成され、前記計算要素は、前記鏡面反射率分布関数の結合係数として、前記第１鏡面反射率分布関数の結合係数と、第２鏡面反射率分布関数の結合係数とを求めることが好ましい。

当該構成の意匠層データ作成装置によれば、意匠層の反射率分布を表す反射率分布関数を２つ以上の反射率分布関数で定義しているので、当該２つ以上の反射率分布の態様に違いによりカラーフロップ現象とフリップフロップ現象とが的確に再現される。この結果、意匠層の反射率分布（ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）がより的確に定義される。

本発明の意匠層データ作成装置において、前記計算要素は、前記測定器により測定された前記意匠層の反射率分布の測定結果データから、正方向への反射の範囲を用いて、近似した前記鏡面反射率分布関数及び前記拡散反射率分布関数の誤差が最小となるよう、それぞれの結合係数を求めるように構成されていることが好ましい。

なお、当該構成の意匠層データ作成装置において、「正方向」とは、所定の入射光に対する入射角に対して、透過・屈折を含まない反射光の方向（例えば入射光が４５度で入射した場合の反射光の反射角度が−７５度〜７５度となる反射光の方向）をいう。

当該構成の意匠層データ作成装置によれば、測定器の測定誤差が大きくなる方向（正反射以外）の反射光が除外されるので、意匠層の反射率分布（ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数がより的確に定義される。

当該構成の意匠層データ作成装置によれば、意匠層の反射率分布の測定結果から測定誤差を受けにくい範囲が抽出される。このため、当該抽出後のデータを近似するように鏡面反射率分布関数及び拡散反射率分布関数のそれぞれの結合係数が定められることにより、意匠層の反射率分布の測定結果を適切に反映しながら、測定誤差の影響を確実に低減できる。この結果、意匠層の反射率分布（ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数がより的確に定義される。

本発明の意匠シミュレーション装置は、表物体の表面に形成された有色の塗色層と前記塗色層を覆うように前記塗色層に重ねられた透明のクリアコート層とからなる意匠層の意匠をシミュレーションする装置であって、前記意匠層の性質を示す意匠層データを出力する本発明の意匠層データ作成装置と、前記意匠層データ作成装置が出力した意匠層データを保存する意匠層データ保存部と、製品の形状データを含む製品データが保存された製品データ保存部と、前記計算要素の計算結果を出力する出力手段とを備え、前記計算要素は、前記意匠層データ保存部に保存された前記意匠層データと製品データ保存部に保存された製品データとに基づき、塗料で彩色された製品の画像データを作成するように構成されていることを特徴とする。

本発明の意匠シミュレーション装置によれば、本発明の意匠層データ作成装置により作成した意匠層データを用いて仮想的な製品の外観が作成される。

この結果、専門家の仮想的な製品の外観のチューニング及び試作品等の作成を要することなく開発中の製品の外観を確認できるため、意匠開発工程の簡略化及び短縮化が図られる。

本発明の意匠層データ作成方法は、物体の表面に形成された有色の塗色層と前記塗色層を覆うように前記塗色層に重ねられた透明のクリアコート層とからなる意匠層の反射率分布を意匠層の反射率分布の測定結果データとして測定する測定工程と、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルに応じて前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度の少なくとも１つを変化させる鏡面反射態様を定める鏡面反射率の分布を表す鏡面反射率分布関数と、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルによらず前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度が一定である又は前記鏡面反射態様よりも色彩の明度、色相及び彩度のいずれもの変化率が小さい拡散反射態様を定める拡散反射率の分布を表す拡散反射率分布関数とに対し、前記意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように前記鏡面反射率分布関数及び前記拡散反射率分布関数のそれぞれの結合係数を求め、当該それぞれの結合係数により前記鏡面反射率分布と前記拡散反射率分布関数とを線形結合することで前記意匠層の反射率分布を定義する定義工程と、前記反射率分布の定義に基づいて、前記意匠層の性質を示す意匠層データを作成するデータ作成工程を備えることを特徴とする。

ＢＲＤＦの概念説明図。 正反射、鏡面反射、及び拡散反射の特性の説明図で、それぞれ（ａ）はクリアコート層における正反射の説明図、（ｂ）は塗色層におけるカラーフロップの鏡面反射の説明図、（ｃ）は塗色層におけるフリップフロップの鏡面反射の説明図、（ｄ）は塗色層における拡散反射の説明図。 正反射、鏡面反射、及び拡散反射のＢＲＤＦ説明図で、（ａ）は正反射のＢＲＤＦ説明図、（ｂ）はフリップフロップ及びカラーフロップの鏡面反射のＢＲＤＦの説明図、（ｃ）は拡散反射のＢＲＤＦの説明図。 ＢＲＤＦモデル及び測定ＢＲＤＦの説明図。（ａ）はＢＲＤＦモデルのグラフを示し、（ｂ）は測定ＢＲＤＦのグラフを示す。 本実施形態の意匠シミュレーション装置の構成を示す図。 ＢＲＤＦ近似処理のフローチャート。 （ａ）は実際の物体の外観を示す図、（ｂ）は従来の意匠シミュレーション装置によって作成された仮想的な物体の外観を示す図、（ｃ）は本実施形態の意匠シミュレーション装置によって作成された仮想的な物体の外観を示す図。

物体（例えば車両）の意匠開発において、シミュレーションにより当該物体の外観を作成する場合等に用いられるＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）は、図１に示されるように、対象点（反射点）ｘにおける光源２２０由来の入射光Ｉの放射照度ＩＥに対する観察位置２３０方向の反射光Ｒの放射輝度ＲＬの比率の分布を表す関数である。当該比率は、対象点ｘ（位置ｘ）、光源２２０から対象点ｘへの入射光Ｉの進行方向（照射方向）を示すベクトルである照射光ベクトルｗ（一点鎖線矢印）及び対象点ｘから観察位置２３０における反射光Ｒの進行方向（観察方向）を示すベクトルである反射光ベクトルｗ０（二点鎖線矢印）に応じて変化する。

なお、照射光ベクトルｗ及び反射光ベクトルｗ０は、それぞれ３次元のベクトルであり、その照射光ベクトルｗ及び反射光ベクトルｗ０が同一平面に存在するとは限らない。しかし、ここでは説明を簡単にするため、図１に示されるように、照射光ベクトルｗと反射光ベクトルｗ０とが同一平面上にあるものとして説明する。

また、以下において、図１に示されるように、入射角θ１は、照射光ベクトルｗと対象点ｘにおける反射面（物体表面）ＲＳの法線方向Ｎとのなす角であり、反射角θ２は、対象点ｘにおける反射面ＲＳの法線方向Ｎと反射光ベクトルｗ０とのなす角である。なお、本実施形態では照射光ベクトルｗ及び反射光ベクトルｗ０が同一平面上にあるため入射角θ１及び反射角θ２を１次元で表わしているが、これに限られず、入射角θ１及び反射角θ２の一方または両方を２次元の成分（仰角成分及び方位角成分）で表わしてもよい。

まず、本実施形態におけるＢＲＤＦの算出方法を説明する前に、図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態で想定する意匠層２１０と、意匠層２１０の対象点ｘにおける反射光Ｒの態様とについて説明する。

本実施形態で想定する意匠層２１０は、図２（ａ）〜（ｄ）に示されるように、物体の表面に形成された有色の塗色層２０２と、塗色層２０２を覆うように塗色層２０２に重ねられた透明のクリアコート層２０１とから構成される。塗色層２０２は、物体の外側に形成された下地の上に形成されてもよい。

クリアコート層２０１は、保護作用又は装飾性等の特定の工業特性を有する透明な被覆を形成する被覆材から形成される。

塗色層２０２は、主に、パール色のパール光輝材と、メタリック色のメタリック光輝材と、ソリッド色の着色顔料とのいずれか、またはこれらを混合又は積層することにより形成される。

パール色のパール光輝材は、フリップフロップ現象（観察角度に応じて明度が変化する現象）とカラーフロップ現象（観察角度に応じて色相及び彩度が変化する現象）とが同時に生じる光輝材である。

メタリック色のメタリック光輝材は、フリップフロップ現象のみ生じる光輝材である。

ソリッド色の着色顔料は、フロップ現象がほとんど生じない（観察角度に応じて明度、色相及び彩度が変化しない）着色顔料である。

図２（ａ）に示されるように、光源２２０から発光された入射光Ｉは、対象点ｘにおいて、入射角θ１（例えばθ１＝θ０）でクリアコート層２０１に入射する。このとき、一般にクリアコート層２０１とその外部（空気）とは屈折率が異なる。このため、一部の成分（第１成分）Ｒ１が正反射角（反射角θ２＝θ０）で観察位置２３０の方向へ反射する。そして、他の成分（第２成分）Ｒ２が屈折してクリアコート層２０１内部を進み、塗色層２０２へ到達する。

図３（ａ）〜（ｃ）に、パール光輝材に対する、入射角θ１＝θ０の場合の各反射角θ２に対する理論的な反射率の分布（ＢＲＤＦ）が、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌ＊によって示されている。

図３（ａ）に示されるように、クリアコート層２０１の明度Ｌ＊は、正反射角（入射角θ１＝θ０の場合、反射角θ２＝θ０）で値Ｋｓ０（Ｋｓ０＞ゼロ）をとり、正反射角以外ではゼロとなる。

クリアコート層２０１内部を進んだ入射光Ｉの第２成分は、複雑な何層にも渡った塗装及びコーティングによって構築された塗色層２０２で乱反射すると考えられる。塗色層２０２には、前記したように、主に、カラーフロップ現象とフリップフロップ現象を生じるパール色のパール光輝材と、フリップフロップ現象を生じるメタリック色のメタリック光輝材と、フロップ現象がほとんど生じないソリッド色の着色顔料とが混合されて使用されている。

このため、塗色層２０２においては、カラーフロップの鏡面反射（図２（ｂ）参照）と、フリップフロップの鏡面反射（図２（ｃ）参照）と、フロップ現象がほとんど生じない拡散反射（図２（ｄ）参照）のいずれかの反射が発生していると推察される。

まず、図３（ｂ）を参照してフリップフロップの鏡面反射について説明する。塗色層２０２に入射した光輝材の効果によって様々な方向に反射するため、鏡面反射成分における明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）は、総合的には３（ｂ）のように正反射方向にピークを持ち、角度方向に広がったグラフとなる。図３（ｂ）に示されるように、鏡面反射成分における明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）は、正反射角θ２においてピーク値Ｋｓ１又はＫｓ２をとり、正反射角θ２付近の所定範囲で正の値をとり、所定範囲以外ではゼロとなる。

なお、グラフでは示していないが、カラーフロップ現象が生じている場合、色度ａ＊及びｂ＊が変化する。カラーフロップ現象が生じている場合の反射をＲＧＢ表色系により表わすと、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値ごとにピーク及び分布の広がりが異なる。

拡散反射成分における明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）は、図３（ｃ）に示されるように、全角度範囲でほぼ一定の値Ｋｄをとる。なお、拡散反射成分の明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）は、必ずしも全角度範囲で一定でなくともよいが、拡散反射成分の明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）の変化率の絶対値は、鏡面反射成分の明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）がゼロでない範囲において、鏡面反射成分の明度Ｌ＊（ＢＲＤＦの値）の変化率の絶対値よりも概ね小さい。

また、塗色層２０２がクリアコート層２０１の内部に存在するため、厳密には、鏡面反射及び拡散反射におけるそれらの入射方向及び反射方向は、対象点ｘにおける照射光ベクトルｗ及び反射光ベクトルｗ０とは異なるものであるが、意匠層２１０の厚みが無視できる程度の厚さであるので、塗色層２０２における反射は対象点ｘでの反射と同一視できる。

そして、意匠層２１０がクリアコート層２０１と塗色層２０２とから構成される場合、意匠層２１０全体における明度Ｌ＊は、理想的には、クリアコート層２０１における明度Ｌ＊（図３（ａ）参照）と塗色層２０２における明度Ｌ＊（図３（ｂ）〜図３（ｃ）参照）との線形結合である図４（ａ）のグラフにより表現されると推察される。

なお、意匠層２１０における実際のＢＲＤＦ（以下、「実ＢＲＤＦ」という。）は、この意匠層２１０における理想的なＢＲＤＦ（図４（ａ）では、入射光Ｉの放射照度ＩＥが一定である場合において、ＢＲＤＦ（反射率の分布）と同等視し得る明度Ｌ＊の分布を示している）を表すＢＲＤＦモデル（以下、「ＢＲＤＦモデル」という。）と同様のグラフにより表現されると推察される。

すなわち、入射角θ１が所定角度θ０である場合、図４（ａ）（横軸：反射角θ２の角度、縦軸：Ｂ明度Ｌ＊）に示されるように、ＢＲＤＦモデルは、反射角θ２がθｍｉｎ度以上０度未満の範囲ではほぼ一定の値をとる。そして、反射角θ２が０度以上正反射角（θ２＝θ０）未満の範囲では、ＢＲＤＦモデルはほぼ単調に増加する。反射角θ２が正反射角（θ２＝θ０）であるときにＢＲＤＦモデルはその一点で他の点よりも大きい値をとる。反射角θ２が正反射角（θ２＝θ０）以上θｍａｘ度未満の範囲でＢＲＤＦモデルはほぼ単調に減少する。

このグラフは、以下の式数１で表わされる。

ただし、
ｘ：対象点の位置、
ｗ：入射方向のベクトル、
ｗ０：反射方向のベクトル、
Ｋｓ０：正反射結合係数（反射光におけるクリアコート層における正反射成分（第１成分）のピーク強度）
Ｋｓ１：第１鏡面反射結合係数（反射光における第１鏡面反射成分のピーク強度）、
Ｋｓ２：第２鏡面反射結合係数（反射光における第２鏡面反射成分のピーク強度）、
Ｋｄ：拡散反射結合係数（反射光における拡散反射成分のピーク強度）、
ｍ１：第１鏡面反射における反射率の分布の広がり係数
ｍ２：第２鏡面反射における反射率の分布の広がり係数
Ｆｒｅｓｎｅｌ：正反射分布関数（フレネルの反射率の分布を示す関数）、
Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅ：鏡面反射率分布関数（鏡面ハイライトモデル（Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅモデル）における鏡面反射成分の反射率の分布を表す関数）、
Ｄｉｆｆｕｓｅ：拡散反射率分布関数（拡散反射モデル（Ｏｒｅｎ−Ｎａｙａｒモデル）における拡散反射率の分布を表す関数）。

なお、ＢＲＤＦ、正反射分布関数Ｆｒｅｓｎｅｌ、鏡面反射成分の反射率分布関数Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅ、拡散反射率分布関数Ｄｉｆｆｕｓｅ、結合係数Ｋｓ０、Ｋｓ１、Ｋｓ２、及びＫｄ、並びに分布広がり係数ｍ１及びｍ２は、光のＲＧＢ成分それぞれごとに異なる値を持っているため、数１においても、光のＲＧＢ成分別々に計算を行う。なお、数１において、波長成分をパラメータとして加えて、光のＲＧＢ成分すべてについて一括で計算を行うようにしてもよい。

鏡面反射成分の反射率分布関数Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｃｅを用いており、Ｋｓ１， Ｋｓ２は反射率分布のピーク値を、ｍ１， ｍ２は分布関数の広がりを示す係数である。

これらの２つの反射率分布関数Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅにより、フリップフロップ現象とカラーフロップ現象とが表現される。例えば、鏡面反射において、Ｋｓ１（又はＫｓ２）が高い場合、正反射角付近で反射光の強度が最大Ｋｓ１まで高くなる一方、正反射角から離れるに従ってその拡散反射成分の反射光の強度は低くなるというフリップフロップ現象が表現される。また、分布広がり係数ｍ１（又はｍ２）が大きい場合、拡散反射成分よりも鏡面反射成分が反射光に強く反映される範囲（フリップフロップ現象が発生する範囲）は狭くなる。

また、カラーフロップ現象は、Ｋｓ１、Ｋｓ２，Ｋｄ，ｍ１、及びｍ２により表現される。たとえば、青が強いＫｓ１（Ｂ値が大きいＫｓ１）と小さなｍ１、赤が強いＫｓ２（Ｒ値が大きいＫｓ２）と大きなｍ２の場合、数１は、正反射の付近は青が強く、正反射から離れるにしたがって赤が強くなるというカラーフロップ現象が生じる（カラーフロップが強い）意匠層２１０のＢＲＤＦを示す。なお、Ｋｓ１及びＫｓ２の色がほぼ等しい（Ｋｓ１及びＫｓ２のＲＧＢのそれぞれの値が全てほぼ等しい）か、又は、ｍ１及びｍ２がほぼ等しい場合、数１は、カラーフロップ現象がほぼ生じない（カラーフロップが弱い）意匠層２１０のＢＲＤＦを示す。

実際の測定器によって測定された、パール光輝材に対する４５度の入射角における意匠層２１０の明度Ｌ＊（入射光Ｉの放射照度ＩＥが一定である場合、ＢＲＤＦ（反射率の分布）と明度Ｌ＊の分布とは同一視できるため、以下、明度Ｌ＊を「測定ＢＲＤＦ」と言う。）のグラフは、図４（ｂ）に示されるように、図４（ａ）に示されるＢＲＤＦモデルのグラフとは異なる。

すなわち、測定ＢＲＤＦは、図４（ｂ）（横軸：反射角θ２の角度、縦軸：明度Ｌ＊）に示されるように、ＢＲＤＦモデルとほぼ同様の値をとる。しかし、測定ＢＲＤＦの値がピーク値をとなる角度がＢＲＤＦモデルがピークとなる角度とずれたり（Ａ）、正反射角付近で測定ＢＲＤＦの値がＢＲＤＦモデルの値よりも大きい値となったり（Ｂ）、水平方向（−８０度付近）では測定ＢＲＤＦの値がＢＲＤＦモデルの値よりも小さい値となったり（Ｃ）という点で、測定ＢＲＤＦはＢＲＤＦモデルと相違することがある。

ＢＲＤＦモデルと測定ＢＲＤＦとの相違は測定誤差に起因すると推察される。このため、測定ＢＲＤＦのデータに基づき、上記数１から測定ＢＲＤＦを近似するＢＲＤＦ（以下、「近似ＢＲＤＦ」という。）を求める（Ｋｓ０、Ｋｓ１、Ｋｓ２、Ｋｄ、ｍ１及びｍ２を求める）ことにより、測定ＢＲＤＦのうち、ＢＲＤＦモデルとの適合度が高い部分（測定器の測定誤差の影響が小さい部分）が近似ＢＲＤＦに反映される一方、ＢＲＤＦモデルとの適合度が低い部分（測定器の測定誤差の影響が大きい部分、図４（ｂ）（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）参照）は近似ＢＲＤＦに反映されにくくなるので、測定誤差の影響を低減できる。

図示は省略するが、測定器によって測定された、メタリック光輝材に対する４５度の入射角における各反射角の明度Ｌ＊は、鏡面反射について、パール光輝材の明度Ｌ＊と同様の傾向を有している。また、赤のソリッド色に対する４５度の入射角における各反射角の明度Ｌ＊には、鏡面反射成分による反射の影響がほとんどない。

また、当該近似ＢＲＤＦを使用して意匠のシミュレーションを行うことで、色彩を含む実際の物体の外観の再現性を高めることが出来る。

なお、光源が複数ある場合には、それぞれの光源ごとに上記計算をすればよい。

以上の事項を基礎として、以下、本実施形態について説明する。

（意匠シミュレーション装置１００の構成）
図５に示されている本実施形態としての意匠シミュレーション装置１００は、物体（例えば車両）の意匠開発の塗料設計段階において、デザイナの意図通りの意匠を実現しているか否かを確認するため、シミュレーションにより物体の仮想的な外観を表示する装置である。なお、本実施形態で「意匠」とは、物体の形状と、物体の表面に形成されたクリアコート層２０１及び塗色層２０２の色彩等の光学特性とにより構成される外観特性をいう。

意匠シミュレーション装置１００は、コンピュータで構成され、記憶手段１１０と、計算要素１２０と、入力手段１３０と、出力手段１４０と、測定手段１５０とを備える。

記憶手段１１０は、メモリ又はファイルサーバー等により構成された、ＢＲＤＦデータ保存部１１１と、ＢＲＤＦパラメータ保存部（意匠層データ保存部）１１２と、製品データ保存部１１３と、環境データ保存部１１４とを備える。

計算要素１２０は、コンピュータの構成要素であるＣＰＵ（中央演算処理装置）及びＧＰＵ（画像データ処理集積回路）により構成された、第１計算部１２１と、第２計算部１２２とを備える。

入力手段１３０は、情報入力操作をするためのマウスポインティング装置及びキーボード及び測定器等外部接続機から情報を吸い出すポートにより構成された第１入力装置１３１と、第２入力装置１３２と、第３入力装置１３３とを備える。

出力手段１４０は、物体の意匠を示す画像及び数値データ等のほか、操作用のインターフェイスを表す画像等を出力表示するディスプレイ装置等により構成された第１出力装置１４１と、第２出力装置１４２とを備える。

測定手段１５０は、ＢＲＤＦ測定器１５１を備える。

ＢＲＤＦデータ保存部１１１は、複数種類の塗装について、それぞれの種類ごとに、全ての入射角及び反射角に対してＢＲＤＦ測定器１５１によって測定された色彩の変化を示すＢＲＤＦデータ（以下、「測定ＢＲＤＦデータ」という。）を保存するように構成されている。ＢＲＤＦデータ保存部１１１は、測定ＢＲＤＦデータのほか、塗料に含まれるフレークの微細な光挙動データ、シボ等の大きなパターンデータ等を保存するように構成されてもよい。

ＢＲＤＦパラメータ保存部１１２は、それぞれの塗装について、正反射結合係数Ｋｓ０と、第１鏡面反射結合係数Ｋｓ１および第２鏡面反射結合係数Ｋｓ２と、拡散反射結合係数Ｋｄとを近似ＢＲＤＦを求めるためのパラメータとして保存するように構成されている。

正反射結合係数Ｋｓ０は、反射光に対するクリアコート層における正反射成分（第１成分）の強度を示す結合係数である。第１鏡面反射結合係数Ｋｓ１および第２鏡面反射結合係数Ｋｓ２は、反射光に対する鏡面反射成分の強度を示す結合係数である。拡散反射結合係数Ｋｄは、反射光に対する拡散反射成分の強度を示す結合係数である。

なお、拡散反射結合係数Ｋｄには、光源からの入射光が素材内部に侵入したのち内部で吸収、反射及び透過を繰り返す間に素材の透過率及び反射率に応じた分光特性が反映されている。

なお、正反射結合係数Ｋｓ０、第１鏡面反射結合係数Ｋｓ１、第２鏡面反射結合係数Ｋｓ２及び拡散反射結合係数Ｋｄのそれぞれは光のＲＧＢ成分それぞれごとに異なる値を持っている。また、正反射結合係数Ｋｓ０、第１鏡面反射結合係数Ｋｓ１、第２鏡面反射結合係数Ｋｓ２及び拡散反射結合係数ＫｄのそれぞれのＲＧＢ成分はゼロ以上である。

再び図５を参照して、製品データ保存部１１３は、開発中の製品の仮想的な製品データとして、製品に関する物体の形状に関する形状データ（例えばＣＡＤデータ）、並びに意匠層２１０を構成するクリアコート層２０１及び塗色層２０２（図２参照）の各々の素材物性（表面反射率及び屈折率）及び塗装情報（使用している塗料）等の塗装データを保存するように構成されている。

環境データ保存部１１４は、光源及び観察の位置、角度等の物体の意匠を観察するための描画用環境情報データを保存するように構成されている。「描画用環境データ」は「背景情報」、「背景情報調整設定（クリアコート層２０１固定の場合には映り込み率、映り込み画像輝度、映り込み画像γ値（マスター、ＲＧＢ）等の光学情報が該当する。）」、「描画用光源設定（入射角、光源輝度などが該当する。）」及び「観察設定」により構成されている。

第１計算部１２１は、意匠層２１０のＢＲＤＦの測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）を最小二乗法によって近似するようにＢＲＤＦモデルに従ったＢＲＤＦを定義し、当該ＢＲＤＦに基づいて意匠層２１０の性質を示す意匠層データを作成するように構成されている。より詳しくは、第１計算部１２１は、意匠層２１０の反射率分布の測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）を近似するように鏡面反射率分布関数及び拡散反射率分布関数のそれぞれの結合係数Ｋｓ１、Ｋｓ２、Ｋｄを求めることにより、意匠層２１０の反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）を定義する。

そして、第１計算部１２１は、物体の塗装について、当該塗装のクリアコート層２０１の素材物性を基に、正反射結合係数Ｋｓ０を求めるように構成されている。

第２計算部１２２は、ＢＲＤＦパラメータ保存部１１２に保存された近似ＢＲＤＦのパラメータと、製品データ保存部１１３に保存された開発中の物体の形状データ及び塗装データと、環境データ保存部１１４に保存された描画用環境データとに基づき、経路積分法（Ｐａｔｈ Ｔｒａｃｉｎｇ）によって、塗料で彩色された開発中の物体の仮想的な外観を計算するように構成されている。経路積分法は、直接光、間接光の区別なく環境から物体への光の挙動を一括で計算する方法である。

より詳しくは、第２計算部１２２によって観察位置（物体表面の反射角θ２）に応じた塗装の色彩分布が計算される。意匠層２１０が、色彩を有する塗色層２０２及び透明なクリアコート層２０１から構成されている場合、各層における屈折率等の光学特性が全て勘案されることにより、物体表面の反射角θ２に応じた色彩分布が計算されうる。

例えば、まず、第２計算部１２２は、製品データ保存部１１３から読みだした塗装データに基づいて意匠層２１０の構成を特定する。そして、第２計算部１２２は、特定された意匠層２１０の構成について、物体の表面の各位置ｘに対して、ＢＲＤＦパラメータ保存部１１２に保存された近似ＢＲＤＦのパラメータと、製品データ保存部１１３に保存された開発中の物体の形状データと、環境データ保存部１１４に保存された描画用環境データとに基づき、ＲＧＢ各成分について位置ｘの反射率を求めることにより、当該物体の表面の各点の色彩を算出する。第２計算部１２２は、位置ｘの色彩を物体表面すべてに対して算出することにより、環境データ保存部１１４に保存された描画用環境データで特定される環境においての物体の仮想的な外観を作成する。

なお、物体表面の色彩は、物体そのものの地の色彩と、映り込みの色彩との合成結果として計算される。地の色彩は、光源から照射された光が塗装層において拡散的に反射されることにより視認される色彩であり、意匠層２１０のＢＲＤＦに基づいて計算される。映り込みの色彩は、光源から照射された光が物体表面で鏡面的に反射されることにより視認される色彩であり、クリアコート層２０１の正反射率に基づいて計算される。

第２入力装置１３２を通じて、製品の形状及び塗装の素材物性（表面反射率又は屈折率）、塗料情報等の少なくとも一方が変更されることにより、塗装の色彩分布が変更されてもよい。

例えば、デザイナが第２入力装置１３２を通じて新たな形状パラメタを指定して（例えば、新たなＣＡＤデータを入力することにより形状パラメタを指定してもよい。）製品の形状データを変更した場合、第２計算部１２２は、当該変更後の形状データを製品データ保存部１１３から読み出し、かつ、変更後に適合する照射光ベクトルｗ及び反射光ベクトルｗ０に対応したＢＲＤＦのパラメータをＢＲＤＦパラメータ保存部１１２から読み出して、変更後の形状に対応した物体の色彩分布を計算する。この変更後の物体の色彩分布に対応して仮想的な物体の外観が作成され、第１出力装置１４１に出力される。これにより、デザイナは当該変更後の形状に合致した仮想的な物体の外観を確認することが出来る。

第３入力装置１３３を通じて、光の照射方向及び観察方向のうち少なくとも一方が変更されることにより、塗装の色彩分布が変更されてもよい。

さらに、第２入力装置１３２を通じて、意匠層２１０に含まれる素材物性等のパラメータが仮想的に指定される。これらのパラメータは、意匠層２１０の構成を決定するためのデータである。第１出力装置１４１に表示されているインターフェイスにしたがって、第２入力装置１３２を通じた入力欄への数値等の入力又はプルダウンメニューにおける選択肢の選定により、当該因子が指定される。

計算要素１２０は、第１計算部１２１〜第２計算部１２２の処理のほか、意匠に関するパラメータを計算する処理、デザイナーへ提供するためのデータを計算する処理等の意匠開発を進めるために必要な処理をするように構成されている。

計算要素１２０（第１計算部１２１〜第２計算部１２２）がある計算を実行するように「構成されている」とは、ＣＰＵ及びＧＰＵが必要なデータ及びソフトウェアをメモリ等の所定の記憶装置から読み取った上で、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった演算処理を実行し、当該演算処理結果を外部に出力又は保存するように「プログラムされている」ことを意味する。

第１入力装置１３１は、ＢＲＤＦパラメータ算出のための測定ＢＲＤＦデータ解析結果等のデータファイルの、ＢＲＤＦ測定器１５１等の機器から意匠シミュレーション装置１００に対する入力を可能とするように構成されている。

第２入力装置１３２は、計算要素１２０による計算の基礎となる「製品データ」を構成するための「製品パラメータ」のデザイナーによる入力を可能とするように構成されている。「製品パラメータ」には、物体の形状パラメータ及びどのような塗料をどのように塗布するか等の塗装パラメータが含まれる。

第３入力装置１３３は、「描画用環境データ」を構成するための「描画用環境パラメータ」のデザイナーによる入力を可能とするように構成されている。「描画用環境パラメータ」には「背景画像データ」「背景情報調整用パラメータ」「描画用光源パラメータ」及び「観察パラメータ」が含まれている。

第１出力装置１４１は、計算要素１２０による計算結果（物体の仮想的な外観等）を表示するように構成されている。

第２出力装置１４２は、計算要素１２０による計算結果の別ファイルへの出力又は印刷出力を実行するように構成されている。

ＢＲＤＦ測定器１５１は、ＲＧＢ成分ごとに測定対象となる意匠層２１０のＢＲＤＦを測定し、測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）を第１入力装置１３１を介して意匠シミュレーション装置１００に入力するように構成されている。ＢＲＤＦ（変角分光反射率）の測定方法として、特開２０１３−５８１７５号公報に記載されている方法等の公知の方法を使用できる。なお、ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差を低減するため、正方向の反射角（θｍｉｎ〜θｍａｘ）に対してＢＲＤＦを測定することが好ましい。

（意匠シミュレーション装置１００の機能）
意匠シミュレーション装置１００は、計算要素１２０によって、ＢＲＤＦ近似処理（図６参照）と、仮想外観描画処理とを行うように構成されている。

このうち、仮想外観描画処理は、ＢＲＤＦ近似処理より求められた近似ＢＲＤＦを用いて、製品データ保存部１１３に保存された製品データと、塗装データと、環境データ保存部１１４に保存された描画用環境データとを基に、経路積分法（Ｐａｔｈ Ｔｒａｃｉｎｇ）を用いて、直接光及び間接光分け隔てなく環境から物体への光の光線を求め、この光線に基づき、物体の仮想的な外観を作成する処理である。

以下、ＢＲＤＦ近似処理を図６に示されたフローチャートを参照しながら説明する。

（ＢＲＤＦ近似処理）
ＢＲＤＦ近似処理は、測定ＢＲＤＦデータと意匠層２１０の構成とを基に、近似ＢＲＤＦ（測定ＢＲＤＦを最良近似するためのＢＲＤＦのパラメータ）を求める処理である。

計算要素１２０は、ＢＲＤＦ測定器１５１によって測定された、ＢＲＤＦデータ保存部から対象の意匠層２１０の測定ＢＲＤＦデータを読み込む（図６／ＳＴＥＰ１０２）。

計算要素１２０は、読み込んだ測定ＢＲＤＦデータから測定ＢＲＤＦのピーク値付近（例えば、ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差を小さくする観点から実験等により定められた正反射角近傍の所定範囲。）及び底色付近（例えば、ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差を小さくする観点から実験等により定められた水平方向の範囲。）のデータを除去することにより、処理対象となるデータを抽出する（図６／ＳＴＥＰ１０４）。ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差のため、測定ＢＲＤＦは、そのピーク値及び底色付近の値が不正確なデータとなっていると推察される。このため、当該ピーク値及び底色付近の不正確なデータを除去することにより、ＢＲＤＦ近似の精度を高めることができる。なお、パラメータの除去範囲は、代表的な塗料について、実験により、物体の外観の再現精度が高まるような範囲を求めることで定めてもよい。

計算要素１２０は、クリアコート層２０１の素材物性の表面反射率及び屈折率から、正反射結合係数Ｋｓ０を推定する（図６／ＳＴＥＰ１０６）。

計算要素１２０は、測定ＢＲＤＦデータを近似するように近似ＢＲＤＦを求める（図６／ＳＴＥＰ１０８）。より詳しくは、数１で示されるＢＲＤＦに対し、最小二乗法等の近似法より一部のデータ除去後の測定ＢＲＤＦデータを最良近似するＢＲＤＦのＫｓ１、Ｋｓ２、Ｋｄ、ｍ１、ｍ２の組を求める。なお、数１の右辺第１項はクリアコート層２０１における正反射のピーク値を示すだけであるので、以下の数２に示されるように、数１の右辺第２項〜右辺第４項だけで一部のデータ除去後の測定ＢＲＤＦデータを近似する近似ＢＲＤＦを求めてもよい。

なお、数１の右辺第１項は、入射光Ｉの放射照度ＩＥに対するクリアコート層２０１における反射光の放射輝度の比率の分布を示す。数１の右辺第２項及び第３項は、入射光Ｉの放射照度ＩＥに対する塗色層２０２での鏡面反射による反射光の放射輝度の比率の分布を示し、右辺第２項及び右辺第３項が鏡面反射成分を示す。数１の右辺第４項は、入射光Ｉの放射照度ＩＥに対して、特に塗色層２０２の底色に使用されるソリッド色層（底色層）における拡散反射による反射光の放射輝度の比率の分布を示す。

なお、ＢＲＤＦ、フレネルの反射係数Ｆｒｅｓｎｅｌ、鏡面反射成分の反射率Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅ、拡散反射率Ｄｉｆｆｕｓｅ、正反射結合係数Ｋｓ０、第１鏡面反射結合係数Ｋｓ１、第２鏡面反射結合係数Ｋｓ２、拡散反射結合係数Ｋｄは、光のＲＧＢ成分それぞれごとに異なる値を持っているため、数１においても、光のＲＧＢ成分別々に計算を行う。

計算要素１２０は、ＳＴＥＰ１０６及び１０８で求めたＫｓ０、Ｋｓ１、Ｋｓ２、Ｋｄ、ｍ１、ｍ２に基づいて全入射角及び反射角についてのＲＧＢごとの反射率を示す意匠層２１０のＢＲＤＦを算出する。そして、当該ＢＲＤＦを意匠層２１０を示す意匠層データとして、ＢＲＤＦパラメータ保存部１１２に保存し（図６／ＳＴＥＰ１１０）、ＢＲＤＦ近似処理を終了する。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、クリアコート層２０１及び塗色層２０２から構成される意匠層２１０について、意匠層２１０の反射率分布の測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）を近似するように反射率分布モデル（ＢＲＤＦモデル）における反射率分布関数（ＢＲＤＦ，数１）の結合係数Ｋｓ０，Ｋｓ１，Ｋｓ２，Ｋｄを求めることにより、反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）を定義している。すなわち、反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）として、反射率分布モデル（ＢＲＤＦモデル）に適合する反射率分布関数（ＢＲＤＦ，数１）のうち、意匠層２１０の反射率分布の測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）を近似するような反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）が定義される。

一般的には、ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差が発生する範囲は正反射角付近又は水平方向付近のように非常に狭い範囲に限られている。このため、反射率分布関数ＢＲＤＦの構成要素として実際の反射態様を反映した鏡面反射率分布関数（例えば、Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅ）と拡散反射率分布関数（例えば、Ｄｉｆｆｕｓｅ）とが用いられることにより、意匠層２１０の反射率分布の測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）のうち、反射率分布モデル（ＢＲＤＦモデル）との適合度が高い部分が当該反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）に反映される一方、反射率分布モデル（ＢＲＤＦモデル）との適合度が低い部分（例えば図４（ｂ）の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ））は、当該反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）に反映されにくくなる。

この結果、ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差の影響が低減されるので、実際の物体の再現性の観点から、当該反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）によって実際の意匠層２１０の反射率分布（実ＢＲＤＦ）が的確に表現される。

また、本実施形態によれば、クリアコート層２０１の正反射態様を間接的に表す正反射率分布関数（例えばＦｒｅｓｎｅｌ）とその結合係数Ｋｓ０とが考慮されることにより、意匠層２１０の反射率分布（実ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）がより的確に定義される。

また、本実施形態によれば、意匠層２１０の反射率分布（実ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）を２つの反射率分布関数で定義しているので、当該２つ以上の反射率分布の態様に違いによりカラーフロップ現象とフリップフロップ現象とが的確に再現される。この結果、意匠層の反射率分布（実ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）がより的確に定義される。

本実施形態によれば、ＢＲＤＦ測定器１５１の測定誤差が大きくなる方向（正方向以外の方向）の反射光が除外されるので、意匠層の反射率分布（ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数がより的確に定義される。

また、本実施形態によれば、正方向の反射光に対し、意匠層２１０の反射率分布の測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）から測定誤差を受けにくい範囲（正反射付近及び水平方向付近を除いた範囲）が抽出される。このため、当該抽出後のデータを近似するように鏡面反射率分布関数（例えば、Ｃｏｏｋ−Ｔｏｒｒａｎｃｅ）及び拡散反射率分布関数（例えば、Ｄｉｆｆｕｓｅ）のそれぞれの結合係数Ｋｓ１，Ｋｓ２，Ｋｄが定められることにより、意匠層２１０の反射率分布の測定結果（測定ＢＲＤＦデータ）を適切に反映しながら、測定誤差の影響を確実に低減できる。この結果、意匠層２１０の反射率分布（実ＢＲＤＦ）を表す反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）がより的確に定義される。

当該反射率分布関数（近似ＢＲＤＦ）を用いて仮想的な物体の外観が作成されることにより、実際の物体の外観が再現される。

この結果、本実施形態によれば、専門家の仮想的な製品の外観のチューニング及び試作品等の作成を必要とすることなく開発中の物体の外観を確認できるため、意匠開発工程の簡略化及び短縮化が図られる。

より具体的には、実際の物体（図７（ａ）参照）の特徴線に対する陰影の出方（図７（ａ）符号Ａ参照）について、測定ＢＲＤＦデータをそのまま用いた場合のＣＧを使用した従来の意匠シミュレーション装置では、図７（ｂ）符号ＡおよびＢに示されるように適正な陰影が表現できなかった。すなわち、従来の意匠シミュレーション装置ではクリアコートの反射が適切に反映されなかったり（Ａ）、鏡面反射がぼやけたり（Ｂ）、底色の明度が低くなったり（Ｂ）していた。このため、専門家の仮想的な製品の外観のチューニング又は試作品の作成が必要となっていた。

本実施形態の意匠シミュレーション装置１００によれば、図７（ｃ）に示されるように、クリアコートの反射、鏡面反射及び底色が適切に反映される（（Ａ）及び（Ｂ））。これにより、色彩を含む実際の物体（図７（ａ））の外観の再現性が向上するので、専門家の仮想的な製品の外観のチューニング及び試作品の作成を必要とすることなく意匠開発工程において物体の外観がデザイナが意図した外観となっているか否かを確認することが出来る。

（他の実施形態）
ＢＲＤＦ測定器１５１は、ＲＧＢ成分ごとに意匠層２１０の反射率分布を測定するように構成されることに代えて、代表的な波長ごとに意匠層２１０の反射率分布を測定するように構成されてもよい。この場合の光源２２０として、波長選択型のＬＥＤが用いられてもよい。

意匠シミュレーション装置‥１００、記憶手段‥１１０、計算要素‥１２０、入力手段‥１３０、出力手段‥１４０、測定手段‥１５０、ＢＲＤＦ測定器‥１５１、クリアコート層‥２０１、塗色層‥２０２、意匠層‥２１０、光源‥２２０、観察位置‥２３０、入射方向ベクトル（照射光ベクトル）‥ｗ、反射方向ベクトル（反射光ベクトル）‥ｗ０、入射角‥θ１、反射角‥θ２、正反射結合係数‥Ｋｓ０、第１鏡面反射結合係数‥Ｋｓ１、第２鏡面反射結合係数‥Ｋｓ２、拡散反射結合係数‥Ｋｄ

Claims (6)

1. 物体の表面に形成された有色の塗色層と前記塗色層を覆うように前記塗色層に重ねられた透明のクリアコート層とからなる意匠層の反射率分布を測定する測定器と、
   前記意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように反射率分布モデルに従った反射率分布関数を定義し、当該反射率分布関数に基づいて当該意匠層の性質を示す意匠層データを作成する計算要素とを備え、
   前記反射率分布モデルは、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数として前記意匠層の反射率分布を表す反射率分布関数を定めるモデルであり、
   前記反射率分布関数は、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルに応じて前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度の少なくとも１つを変化させる鏡面反射態様を定める鏡面反射率の分布を表す鏡面反射率分布関数と、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルによらず前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度が一定である又は前記鏡面反射態様よりも色彩の明度、色相及び彩度のいずれもの変化率が小さい拡散反射態様を定める拡散反射率の分布を表す拡散反射率分布関数との線形結合により定義され、
   前記計算要素は、前記意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように前記鏡面反射率分布関数及び前記拡散反射率分布関数のそれぞれの結合係数を求めることにより、前記意匠層の反射率分布関数を定義するように構成されていることを特徴とする意匠層データ作成装置。
2. 請求項１記載の意匠層データ作成装置において、
   前記反射率分布関数は、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記クリアコート層における正反射態様を定める正反射率の分布を表す正反射率分布関数と、前記鏡面反射率分布関数と、前記拡散反射率分布関数とを線形結合した関数であり、
   前記計算要素は、前記クリアコート層の素材の物性に基づいて正反射率分布関数の結合係数を求めることを特徴とする意匠層データ作成装置。
3. 請求項１又は２記載の意匠層データ作成装置において、
   前記鏡面反射率分布関数は、少なくとも第１鏡面反射率分布関数と、第２鏡面反射率の分布を表す第２鏡面反射率分布関数との２つの関数から構成され、
   前記計算要素は、前記鏡面反射率分布関数の結合係数として、前記第１鏡面反射率分布関数の結合係数と、第２鏡面反射率分布関数の結合係数とを求めることを特徴とする意匠層データ作成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の意匠層データ作成装置において、
   前記計算要素は、前記測定器により測定された前記意匠層の反射率分布の測定結果データから、正方向への反射の範囲を用いて、近似した前記鏡面反射率分布関数及び前記拡散反射率分布関数の誤差が最小となるよう、それぞれの結合係数を求めるように構成されていることを特徴とする意匠層データ作成装置。
5. 表物体の表面に形成された有色の塗色層と前記塗色層を覆うように前記塗色層に重ねられた透明のクリアコート層とからなる意匠層の意匠をシミュレーションする装置であって、
   前記意匠層の性質を示す意匠層データを出力する請求項１〜４いずれか１項記載の意匠層データ作成装置と、
   前記意匠層データ作成装置が出力した意匠層データを保存する意匠層データ保存部と、
   製品の形状データを含む製品データが保存された製品データ保存部と、
   前記計算要素の計算結果を出力する出力手段とを備え、
   前記計算要素は、前記意匠層データ保存部に保存された前記意匠層データと製品データ保存部に保存された製品データとに基づき、塗料で彩色された製品の画像データを作成するように構成されていることを特徴とする意匠シミュレーション装置。
6. 物体の表面に形成された有色の塗色層と前記塗色層を覆うように前記塗色層に重ねられた透明のクリアコート層とからなる意匠層の反射率分布を意匠層の反射率分布の測定結果データとして測定する測定工程と、
   前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルに応じて前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度の少なくとも１つを変化させる鏡面反射態様を定める鏡面反射率の分布を表す鏡面反射率分布関数と、前記意匠層の一点における光の入射方向ベクトルと反射方向ベクトルとを変数とし、かつ、前記反射方向ベクトルによらず前記意匠層の一点における色彩の明度、色相及び彩度が一定である又は前記鏡面反射態様よりも色彩の明度、色相及び彩度のいずれもの変化率が小さい拡散反射態様を定める拡散反射率の分布を表す拡散反射率分布関数とに対し、前記意匠層の反射率分布の測定結果を近似するように前記鏡面反射率分布関数及び前記拡散反射率分布関数のそれぞれの結合係数を求め、当該それぞれの結合係数により前記鏡面反射率分布と前記拡散反射率分布関数とを線形結合することで前記意匠層の反射率分布を定義する定義工程と、
   前記反射率分布の定義に基づいて、前記意匠層の性質を示す意匠層データを作成するデータ作成工程を備えることを特徴とする意匠層データ作成方法。