JPH0781296A - 電子エアブラシ描画システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現実のエアブラシを扱うのと同様の感覚で描
画作業をすることができ、現実のエアブラッシングによ
る作画技法と同様の表現力をもった電子エアブラシ・シ
ステムを提供すること。 【構成】 本発明の電子エアブラシ描画システムは、所
定のパターンを有する描画図形を表示画面上の指示され
た位置に表示する表示手段２と、複数の描画パラメータ
を入力しかつ前記位置を指示すと同時に前記位置からの
距離を指示すための入力手段１ａと、入力手段と表示手
段の各基準点間の相対座標を測定する測定手段３と、前
記座標を解析して前記位置および前記距離を得る解析手
段３と、描画図形の最大輪郭形状を前記距離に対し単調
増加の関係により決定し、この最大輪郭形状の範囲内に
おいて前記パラメータを用いて描画図形のパターンを生
成する生成手段４とを備えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアブラッシングによ
る作画技法を電子的に模擬した電子エアブラシ・システ
ムに関し、特に、連続描画の可能な電子エアブラシ・シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、現実の作画技法の１つであるエア
ブラッシング技法を模擬した描画ができる電子エアブラ
シ・システムが提供され、各方面で利用されている。

【０００３】この現実のエアブラッシング作画技法は、
描画の道具として空気圧で絵の具を噴出させるエアブラ
シを使用して描画するものであり、予め本体に所望の口
径のノズルおよび所望の色の絵の具をセットし、エアブ
ラシと描写面の距離、絵の具を噴出させる空気圧および
絵の具の噴出量などを微妙に調節しながらエアブラシを
移動させて、描画作業を進めていく。通常のブラシや絵
筆を用いて作画した場合とは異なって、絵の具を吹き付
けた中心から外側に向かって次第に色がぼやけていくよ
うなパターンに描画され、一種独特の表現力をもってい
る。

【０００４】これを模擬した従来の電子エアブラシ・シ
ステムでは、ユーザーが上記の距離、空気圧、噴出量な
どに対応するパラメータをメニュー画面で選択し、描画
する中心点をマウスや座標指示ペンなどのポインティン
グ・デバイスを用いて指示することにより描画作業を進
めていく。そして、ユーザーの入力ごとに、指示された
描画点に上記各パラメータを用いて生成された描画パタ
ーン、もちろん現実のエアブラシによる描画パターンを
模した描画パターン、が表示される。

【０００５】しかし、このような従来の対話型の電子エ
アブラシ・システムでは、現実の描画作業と同様の感覚
で各種パラメータを調節しながら連続描画していくこと
は不可能であり、熟練したデザイナーあるいはイラスト
レーターが現実のエアブラシを用いて行うような微妙な
作業に対してかなりの困難性が伴うという問題がある。

【０００６】また、描画する中心点を逐次指示する必要
があるので、大きな画面での作業に対してもかなりの困
難性が伴うという問題がある。

【０００７】一方、現実のエアブラッシングには、エア
ブラシと描写面の間に「浮かしマスク」を挿入すること
によって絵の具の回り込みを生じさせるマスキング技法
や、エアブラシからノズルを外して絵の具を砂目状に吹
き付ける「砂目」表現の技法などの独特の技法がある
が、これらは従来の電子エアブラシ・システムでは実現
されておらず、表現力が乏しいという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電子エアブラシ・システムには、作業性あるいは表現
力の点に改良すべき問題が残されている。これは、現実
のエアブラシと上記電子エアブラシ・システムにおける
入力デバイスとの間に、メタファーとしての大きな隔り
があることが原因となっている。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、現実のエアブラシを扱うのと同様の感覚で描画作業
をすることができ、現実のエアブラッシングによる作画
技法と同様の表現力をもった電子エアブラシ・システム
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、エアブラシに
よる作画技法を模した描画をするための電子エアブラシ
描画システムにおいて、所定のパターンを有する描画図
形を表示画面上の指示された描画位置に表示する表示手
段と、複数の描画パラメータを入力し、かつ、前記描画
位置を指し示すと同時に前記描画位置からの距離を指し
示すための入力手段と、前記入力手段に設けた基準点と
前記表示手段に設けた基準点との間の相対空間座標を測
定する測定手段と、前記相対空間座標を解析して前記描
画位置および前記距離を得る解析手段と、前記描画図形
の最大輪郭形状を前記距離に対して所定の単調増加の関
係により決定し、この最大輪郭形状の範囲以内におい
て、前記描画パラメータを用いて前記描画図形のパター
ンを生成する生成手段とを備えてなることを特徴とす
る。

【００１１】この入力手段には、現実のエアブラシの空
気圧および絵の具の噴出量に対応する各パラメータを同
時に変化させられるように、２自由度の入力ボタンを設
けるのが好ましい。

【００１２】また、前記描画位置および前記距離を用い
て、描画中心点の位置および描画範囲を示す確認パター
ンを生成する確認パターン手段を設けるのも効果的であ
る。

【００１３】

【作用】本発明では、ユーザーが前記入力手段を手に保
持して、この入力手段と描写面の距離、空気圧、噴出量
などに対応する作画効果を決定するパラメータを変化さ
せながら連続的に入力する。したがって、現実のエアブ
ラシを扱うのと同様の感覚で描画作業をすることができ
る。

【００１４】この入力手段に、実際のエアブラシを模し
た２自由度の入力ボタンを設けた場合、その操作性はさ
らに高まる。

【００１５】また、前記確認パターンを設けた場合、描
画する前に描画中心点の位置および描画範囲を確認する
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の第１の実施例に係る電子
エアブラシ描画システムの概略構成を示す図である。こ
の電子エアブラシ・システムは、入力部１、電子エアブ
ラシ位置計測部３、描画パターン生成部４、確認位置パ
ターン生成部５、描画制御部６、マスキング効果生成部
７、データ格納部１０、ディスプレイ装置２から構成さ
れる。

【００１８】入力部１としては、ユーザーが実際に手で
保持して現実のエアブラシと同様の感覚で描画操作する
ための電子エアブラシ１ａ、予め描画パターンの色情報
を設定するための色情報入力部１ｂ、予めマスキングの
設定をするためのマスク編集・操作部１ｃが設けられて
いる。

【００１９】電子エアブラシ位置計測部（以下、エアブ
ラシ位置計測部という）３は、電子エアブラシ１ａとデ
ィスプレイ装置２との空間的な位置関係すなわち相対空
間座標の測定・解析を行うものである。このエアブラシ
位置計測部には、図示しない位置センサが接続されてい
る。

【００２０】描画パターン生成部４は、種々のパラメー
タに基づいて決定される特性を有する描画パターン生成
処理により描画パターンを生成する。

【００２１】確認位置パターン生成部５は、描画に先だ
って描画中心位置および描画範囲を確認するための描画
パターンを生成する。

【００２２】マスキング効果生成部７では、描画パター
ンに対するマスキングによるフィルターの効果を生成す
る。

【００２３】描画制御部６では、描画の制御が行われ、
結果をディスプレイ装置２に表示する。また、所定のタ
イミングで作画履歴データ９をデータ格納部１０に保存
する。 データ格納部１０は、マスク編集・操作部１ｃ
により編集されたマスクパターンデータ８およびこの作
画履歴データ９を格納するための手段であり、例えば磁
気ディスク装置を用いる。

【００２４】以下、上記各部について詳細に説明する。

【００２５】色情報入力部１ｂでは、色設定の準備作業
が行われる。すなわち、ユーザーは赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）を適宜組み合わせて塗りたい色を生
成する。この色情報は描画パターン生成部４に送られ
る。

【００２６】マスク編集・操作部１ｃでは、２種類の準
備作業が可能である。まず、ユーザーはマスクパターン
の編集を行うことができる。編集したマスクパターンは
データ格納部１０にマスクパターンデータ８として保存
できる。また、描画画面上でマスク領域の反転、回転、
拡大、変形、マスクの浮かせ度合いを操作できる。これ
らの操作情報はマスクパターンデータ８の属性として保
存できる。

【００２７】これらの操作によって、あるいは既に格納
されているマスクパターンデータ８を選択することによ
って、最終的なマスクの３次元的位置が決定されると、
マスクに関する情報はマスキング効果生成部７に送られ
る。

【００２８】なお、マスクの浮かせ度合いは、現実のエ
アブラシによる技法におけるマスクと描写面の距離に相
当し、本実施例ではｚ方向の値として与える。

【００２９】次に、電子エアブラシ１ａについて説明す
る。図２に、電子エアブラシ１ａの一実施例の概念図を
示す。この電子エアブラシ１ａは、光源１１、光源制御
部１２、超音波発信器１３、音源制御部１４、位置確認
ボタン１５、描画ボタン１６、変位センサ１７、変位セ
ンサ１８、口径設定ボタン１９、本体２０を備え、形状
的および機能的には現実のエアブラシに類似させて構成
してある。すなわち、利用者は、この電子エアブラシ１
ａを手に保持し、まず口径設定ボタン１９を所望の状態
に設定し、そしてディスプレイ装置２の表示画面に向か
って現実のエアブラシと同様の感覚で描画ボタン１６を
操作して描画する。また、描画に先立って位置確認ボタ
ン１５を押すことにより、描画中心位置および描画範囲
を確認することができる。

【００３０】図のように描画ボタン１６は２自由度を持
つように軸２５によってシリンダ２１と連結されてお
り、現実のエアブラシと同様、押し込む動作および後方
に引く動作の両方が同時にできる。この動作をするとバ
ネ２３，２４の付いた２つのシリンダ２１，２２にそれ
ぞれ変位が生じる。押し込みによる変位はエアブラシの
空気圧パラメータｐとして変異センサ１７によって計測
される。同様に後方への引き具合は絵の具の噴出量パラ
メータｖとして変位センサ１８によって計測される。こ
のパラメータｐ，ｖは描画パターン生成部４へ送られ
る。

【００３１】また、この描画ボタン１６が押されると、
音源制御部１４によって、超音波発信器１３から一定周
期Ｔ0 のインパルス波が発信される。これと同時に描画
ボタン１６が押されているという操作イベント情報が描
画制御部６へ送られ、超音波の発信時刻ｔ0 を示す基準
信号がエアブラシ位置計測部３に順次送られる。

【００３２】なお、変位センサ１７，１８は、例えばそ
れぞれシリンダ２１，２２のエッジ位置を検出して変位
に換算するように構成すれば良い。あるいは、変位セン
サの代わりに圧力センサを設け、シリンダ２１，２２の
変位に応答して検出された圧力を変位に換算するように
構成することも可能である。

【００３３】一方、ユーザーが位置確認ボタン１５を押
すと、光源制御部１２によって光源１１がＯＮになり、
音源制御部１４によって超音波発信器１３から一定周期
Ｔ1でインパルス波が発信される。これと同時に位置確
認ボタン１５が押されているという操作イベント情報が
描画制御部６へ送られ、超音波の発信時刻ｔ0 を示す基
準信号がエアブラシ位置計測部３に順次送られる。光源
１１は直線光を発する光源であり、本体２０の軸と平行
な光線を出すことができる。

【００３４】口径設定ボタン１９は、エアブラシの口径
に相当するパラメータ値を調整するたものものであり、
口径ｒとして描画パターン生成部４と確認位置パターン
生成部５に送られる。さらに砂目表現の有無を選択で
き、その情報は描画パターン生成部４に送られる。な
お、砂目表現「有」を選択した場合、エアブラシの口径
に相当する値は無関係となる。これは、現実のエアブラ
シでは、砂目表現を与えるときは本体からノズルを外す
ことよる。口径設定ボタン１９には、例えば予め設定さ
れた数種類の口径または砂目表現「有」のいずれかを選
択できる切り替えスイッチのようなものを用いることが
できる。また、現実のエアブラシと異なり、口径を連続
的に変化させて設定できるように構成することも可能で
ある。

【００３５】ここで、電子エアブラシ１ａから各部へ各
パラメ−タおよび操作イベント情報を送る手段は、有線
によっても良いし、無線によっても良い。有線による場
合、装置が簡略化される利点があり、無線による場合、
電子エアブラシ１ａの操作範囲に制限がなくなり操作性
が良くなるという利点がある。

【００３６】次に、ディスプレイ装置２の一実施例を図
３に示す。図３では、電子エアブラシ１ａから送信され
た超音波信号を受信する超音波センサ３１〜３３がディ
スプレイ本体２ａ上に直線上にないように配置されてい
る。各々のセンサの空間座標［（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ），
（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ，），（ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ，）］
は、予め設定されており、その値はエアブラシ位置計測
部３に与えられている。各々センサは電子エアブラシ１
ａから発信された超音波信号を受信し、エアブラシ位置
計測部３に送る。

【００３７】エアブラシ位置計測部３では、電子エアブ
ラシ１ｂから受け取ったｔ0 を示す基準信号を基に、デ
ィスプレイ装置本体２ａに設置された超音波センサ３１
〜３３から受け取った各受信信号から各々の受信時刻ｔ
1 ，ｔ2 ，ｔ3 を求める。そして、これら基準時刻ｔ0
、各受信時刻ｔ1 〜ｔ3 および各超音波センサ３１〜
３３の座標を用いて、良く知られた三点計測の原理で電
子エアブラシ１ｂの先端部分の座標（ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0
）を計算し、位置情報として確認位置パターン生成部
５および描画パターン生成部４に送る。

【００３８】この超音波による位置計測によれば、音
速、伝搬距離および処理時間を考慮しても１秒間に１０
０回〜２００回以上の位置計測が可能となり、ユーザー
側から見るとほぼリアルタイムに描画位置の指示が可能
となる。

【００３９】次に、描画パターン生成部４について説明
する。

【００４０】描画パターン生成部４では、「現実のエア
ブラシにより与えられる描画パターン」を模した描画パ
ターンを生成するために、分布形状を決定するパラメー
タ（ｘ，ｙ，ｚ，ｒ，ｖ，ｐ，砂目のＯＮ／ＯＦＦ）お
よび描画ボタン１６が操作された時間に基づいて、所定
個数の単位パターン（粒子Ｐ）を分布させていく。

【００４１】上記各パラメータにより、以下のような特
性が決定される。 ｉ）絵の具の粒子Ｐの出現する座標（ｘ，ｙ）の範囲 （ｘ−ｘ0 ）² ＋（ｙ−ｙ0 ）² ≦（ｒ・ｚ0 ）² 粒子Ｐの分布は上記最大輪郭形状の範囲の中で、（ｘ0
，ｙ0 ）において出現の確率が最大になる分布関数に
従う。この関数には（ｘ0 ，ｙ0 ）から外側に向かって
出現の確率が単調減少していくという条件を付しても良
く、この場合、例えば正規分布を用いることが有効であ
る。 ii）単位時間あたりに噴出される絵の具の量Ｖ（粒子Ｐ
の個数／単位時間） Ｖ＝ｋ1 ｖｐ² （ｋ1 は定数） iii)１つの粒子Ｐの大きさＳ 砂目ＯＦＦの時：Ｓ＝ｋ2 （ｋ2 は定数） 砂目ＯＮの時 ：Ｓ＝ｋ3 ／ｐ （ｋ3 は定数） 描画パターン生成部４は、これら特性を用いて描写パタ
ーンを生成する。

【００４２】なお、この描画パターンの生成において、
粒子Ｐには色情報入力部１ｂから入力されたＲ，Ｇ，Ｂ
で構成される色が付与される。

【００４３】ここで、描画中すなわち描画ボタン１６を
押している間に、各パラメータが変化されたとき、描画
パターン生成部４は上記特性中の該当するパラメータを
変更して粒子Ｐの発生を続ける。描画中に電子エアブラ
シ１ａが移動されたときも、同様である。

【００４４】マスキング効果生成部７では、マスク編集
・操作部１ｃから与えられたマスクに関する情報を用い
て、浮かしマスクの効果を考慮してフィルターのパター
ンを生成する。図４にその効果のイメージを示す。

【００４５】図４（ａ）では、浮かしマスクを用いず
に、マスク３５を描写面３４に密着させる条件に対応す
る場合で、マスク３５の領域は完全にマスキングされ
る。

【００４６】図４（ｂ）は浮かしマスク３６を用いる条
件に対応する場合であり、マスク３６のエッジ部分から
長さｌm の部分は、ある確率で描画パターンを透過す
る。透過の確率はエッジ面に垂直方向に向かって一定の
割合で減少する。浮かしマスクによる回り込みｌm は、
例えば、 ｌm ＝ｚm1/(ｚ0 −ｚm1) ・((ｘm1−ｘ0 ) ² ＋( ｙm1
−ｙ0 ) ² ) ^1/2 で与えられる。

【００４７】確認位置パターン生成部５では、エアブラ
シ位置計測部３で得られた電子エアブラシ１ａに関する
位置情報を用いて、（ｘ0 ，ｙ0 ）の位置を示す中心位
置確認パターンと、 （ｘ−ｘ0 ）² ＋（ｙ−ｙ0 ）² ＝（ｒ・ｚ0 ）² を満たす円で作られた描画範囲位置確認パターンを生成
する。

【００４８】図５は、位置確認ボタン１５の操作による
位置確認の様子を示す。描画ボタン１６を押すことによ
って、描画範囲位置確認ａから描画範囲を、中心位置確
認パターンｃによって描画中心を、前もって確認するこ
とができる。

【００４９】描画制御部６では、電子エアブラシ１ａに
よる描画を制御する。図６にその制御の流れを示す。以
下、この描画制御フローについて説明する。

【００５０】まず、色情報入力部１ｂにより色情報の変
更がされた場合（ステップＳ０）、現時点の図形データ
を作画履歴データ９としてデータ格納部１０に保存する
（ステップＳ１）。

【００５１】電子エアブラシ１ａの位置確認ボタン１５
がＯＮの場合（ステップＳ２）、確認位置パターン生成
部５により生成された確認位置パターンをディスプレイ
装置２に表示する（ステップＳ３）。

【００５２】上記のステップにより確認位置パターンが
表示されている場合（ステップＳ４）、確認位置パター
ン消去を行う（ステップＳ５）。

【００５３】電子エアブラシ１ａの描画ボタン１６がＯ
Ｎの場合（ステップＳ６）、描画パターン生成部４によ
り生成された現時点での描画パターンを読み込み（ステ
ップＳ７）、マスキング効果生成部７により生成された
マスキング効果によるフィルタリングを行い（ステップ
Ｓ８）、ディスプレイ装置２に描画する（ステップＳ
９）。

【００５４】描画を続ける場合（ステップＳ１０）、以
上を繰り返し、描画を終了する場合（ステップＳ１
０）、現時点の図形データを作画履歴データ９としてデ
ータ格納部１０に保存する（ステップＳ１１）。

【００５５】本実施例では、色情報が変更されるごとに
その時点の図形データを作画履歴データ９としてデータ
格納部１０に保存するので、描写ミスなどにより必要な
場合、作画作業を遡った状態から作業し直すことができ
る。また、作画作業を遡った状態に戻した後、作画作業
を遡る前の状態に再び戻すことも可能である。また、作
画履歴データを保存するタイミングを色情報の変更以外
にすることも可能であり、例えば描画するごとに保存し
ても良い。

【００５６】ここで、本実施例では、図４のように利用
者は中心位置確認パターンｃと電子エアブラシ１ａの光
源１１によってディスプレイ装置２の上に映った光ｉの
ずれを同時に観察できる。利用者は前記のパターンと光
を一致させることで電子エアブラシ１ａとディスプレイ
装置２を垂直に保つことができる。なお、本実施例にお
いて、この光源制御部１２、光源１１を電子エアブラシ
１ａに設けずに簡略化しても構わない。

【００５７】一方、電子エアブラシ１ａと表示画面の間
の傾きを描画パターンに反映させて作画することも同様
の原理で実現できる。その時の作画パターンは、先の分
布関数に傾きの影響を考慮したゆがみを持つパターンと
なることは言うまでもない。これによって、より自由な
表現を使用者に提供することになる。また、この場合、
電子エアブラシ１ａに光源制御部１２、光源１１を設け
れば、図４のように利用者は中心位置確認パターンｃと
ディスプレイ装置２の上に映った光ｉのずれを同時に観
察してながら、傾き加減を調整することができる。

【００５８】また、マスク編集・操作部１ｃおよびマス
キング効果生成部７を省いて、マスキングを用いない簡
易な描画システムを構成しても構わない。

【００５９】本発明は上述した各実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、実際のエ
アブラシのメタファーを十分に模擬することができ、熟
練したデザイナーあるいはイラストレーターの使用にも
十分耐える電子エアブラシ描画システムを提供すること
ができる。加えて、マスキング効果を用いた表現技法を
実現できる。さらに、現実のエアブラシでも生じる描画
範囲確認を容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る電子エアブラシ描
画システムを示す概略構成図

【図２】図１のシステムに用いられる電子エアブラシの
一実施例

【図３】図１のシステムに用いられるディスプレイ装置
の一実施例

【図４】マスキング効果について説明するための図

【図５】確認位置パターンについて説明するための図

【図６】図１のシステムにおける描画制御部の制御フロ
ーチャート

【符号の説明】

１…入力部 １ａ…電子エアブ
ラシ １ｂ…色情報入力部 １ｃ…マスク編集
・操作部 ２…ディスプレイ装置 ３…電子エアブラ
シ位置計測部 ４…描画パターン生成部 ５…確認位置パタ
ーン生成部 ６…描画制御部 ７…マスキング効
果生成部 ８…マスクパターンデータ ９…作画履歴デー
タ １０…データ格納部 １１…光源 １２…光源制御部 １３…超音波発信
器 １４…音源制御部 １５…位置確認ボ
タン １６…描画ボタン １７…変位センサ １８…変位センサ １９…口径設定ボ
タン ２０…本体 ２１〜２３…超音
波センサ ２４…ディスプレイ本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エアブラシによる作画技法を模した描画を
   するための電子エアブラシ描画システムにおいて、 所定のパターンを有する描画図形を表示画面上の指示さ
   れた描画位置に表示する表示手段と、 複数の描画パラメータを入力し、かつ、前記描画位置を
   指し示すと同時に前記描画位置からの距離を指し示すた
   めの入力手段と、 前記入力手段に設けた基準点と前記表示手段に設けた基
   準点との間の相対空間座標を測定する測定手段と、 前記相対空間座標を解析して前記描画位置および前記距
   離を得る解析手段と、 前記描画図形の最大輪郭形状を前記距離に対して所定の
   単調増加の関係により決定し、この最大輪郭形状の範囲
   以内において、前記描画パラメータを用いて前記描画図
   形のパターンを生成する生成手段とを備えてなることを
   特徴とする電子エアブラシ描画システム。