JPH10115555A

JPH10115555A - 光輝材塗色の測色方法

Info

Publication number: JPH10115555A
Application number: JP29337196A
Authority: JP
Inventors: Hisao Asaba; 尚郎浅場; Akira Fujimoto; 彰藤本; Koichi Ibe; 幸一伊部; Eizo Niimi; 英造新美
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的少ない数の分光測色値データでもっ
て、正確なレンダリングを行うことができ、とくに光輝
材を含む塗料について質感差異を表現しうるレンダリン
グを行うことができる測色方法ないしはレンダリング方
法を得る。【解決手段】測色・レンダリングシステム１において
は、入射光面及びあおり面において、偏角又は準偏角を
所定の増分角で段階的に変化させつつ分光測色値データ
が採取される。ここで、入射光面及びあおり面におい
て、偏角又は準偏角が１０°以内の領域では増分角が１
°とされて多くの分光測色値データが採取され、測色デ
ータの精度が高められる。他方、偏角又は準偏角が１０
°を超える領域では増分角が５°とされて分光測色値デ
ータの不必要な増加が抑えられる。これにより、比較的
少ない分光測色値データ数でもって精度の高い測色デー
タが得られ、ひいては正確なレンダリングを行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光輝材塗色の測色
方法及び該測色方法を用いたレンダリング方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、美観が良好であることが必須条
件とされる諸物品、例えば自動車の車体においては、美
観を良くするためにその表面に塗装が施される。そし
て、このように塗装が施される物品（以下、これを「被
塗装物品」という）において、その塗装仕様（例えば、
塗料の種類、塗料の色等）を決定する場合、従来は該被
塗装物品の模型に対して、ユーザーの好みに合致するで
あろうと予測される適当な塗料で実際に塗装を施して、
その塗装仕様ないしは美観の評価を行うといった手法が
一般的であった。

【０００３】しかしながら、かかる従来の塗装仕様の決
定手法では、多くの種類の塗料について評価を行おうと
すれば、多数の模型を必要とする上に多大な労力及び期
間を必要とし、きわめて不経済なものとなる。さりと
て、少数の塗料のみについて評価を行うだけでは、可及
的に良好な美観を備えた被塗装物品を得ることは困難で
ある。

【０００４】そこで、近年、３次元コンピュータ・グラ
フィックス技術を利用して、任意の塗料を用いて所望の
被塗装物品に塗装を施した場合のカラー画像を人工的に
つくり出し、該カラー画像に基づいて該塗装仕様を評価
するといったレンダリング技術が種々提案されている
（例えば、日本デザイン学会発行の「デザイン学研究」
誌、Ｎo.５９号（１９８７年）の第４５〜５０頁に記載
された記事「コンピュータによる塗装面の質感表現」、
自動車技術会発行の「自動車技術」誌、Ｖol.４８、Ｎ
o.１（１９９４年）の７２〜７８頁に記載された記事
「カラーＣＡＤシステムの紹介」等参照）。

【０００５】そして、かかるレンダリング技術により被
塗装物品のカラー画像をつくるには、該被塗装物品に塗
装される可能性のある塗料が塗布された多数の試料につ
いての変角分光反射特性データ（測色データ）が必要と
される。すなわち、該試料を測色してデータを採取しな
ければならない。かかる測色作業において、一般に変角
分光反射特性データは、塗料が塗布された各種試料につ
いて、所定の照明光を照射した上で、変角分光光度計を
用いて所定の反射方向（受光方向）への反射光について
分光測色を行うことによりつくられる。ここで分光測色
は、反射方向を適当な増分角（角度間隔）でもって段階
的に変化させて各段階毎に行われ、したがって該変角分
光反射特性データは、該増分角（例えば、５°）を隔て
た反射方向毎の離散的なデータとなる。なお、実際にレ
ンダリングを行う際には、かかる変角分光反射特性デー
タのほか、該被塗装物品の形状を示す形状情報データ、
あるいは照明環境ないしは照明条件に関する照明環境デ
ータ等も必要とされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
測色手法及びレンダリング手法を用いて正確なレンダリ
ングを行おうとすれば、測色作業時に反射方向の増分角
をできるだけ小さくしてできるだけ多くの反射方向（受
光方向）についての分光測色値データを採取しなければ
ならない。しかしながら、増分角を小さくすると（例え
ば、１°以下）、測色すべきデータの数が膨大なものと
なり、その測定作業に多大な時間を必要とし、またかか
る変角分光反射特性データに基づいてレンダリングを行
う際の演算にも多大な時間を必要とするといった問題が
生じる。

【０００７】さりとて、反射方向の増分角を大きくして
（例えば、５°以上）測色プロセスを簡略化すると、レ
ンダリングによって得られるカラー画像の画質が低下す
るといった問題が生じる。とくに、塗料がメタリック系
あるいはマイカ系の光輝材を含んでいる場合は、該光輝
材の質感を描き分けることができなくなり、その画質が
著しく低下してしまうといった問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、比較的簡略な測色プロセスで
もって、すなわち比較的少ない数の分光測色値データで
もって、正確なレンダリングを行うことができ、とくに
光輝材を含む塗料について質感差異を表現しうる精密な
レンダリングを行うことができる測色方法ないしはレン
ダリング方法を得ることを解決すべき課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
なされた本発明の１つの態様は、光輝材を含む塗料が塗
布された試料に対して、所定の光源から放射された照明
光を照射した上で、複数の反射方向についてそれぞれ反
射光の分光測色を行って分光測色値データを採取し、該
分光測色値データに基づいて上記試料の離散的な変角分
光反射特性データを得るようにした光輝材塗色の測色方
法において、入射光面内において、反射光の反射方向と
正反射方向とがはさむ角で定義される偏角を所定の増分
角でもって段階的に変化させつつ、各段階でそれぞれ反
射光の分光測色を行い、上記入射光面内における複数の
反射方向への反射光についての分光測色値データを採取
する工程と、入射光面に対して所定のあおり角だけ傾斜
した少なくとも１つのあおり面内において、反射光の反
射方向と準正反射方向とがはさむ角で定義される準偏角
を所定の増分角でもって段階的に変化させつつ、各段階
でそれぞれ反射光の分光測色を行い、上記あおり面内に
おける複数の反射方向への反射光についての分光測色値
データを採取する工程とを含んでいて、上記の入射光面
内における分光測色値データを採取する工程において、
偏角が所定値以下の領域では増分角を比較的小さい値に
設定する一方、該偏角が上記所定値を超える領域では増
分角を比較的大きい値に設定し、上記のあおり面内にお
ける分光測色値データを採取する工程において、準偏角
が所定値以下の領域では増分角を比較的小さい値に設定
する一方、該準偏角が上記所定値を超える領域では増分
角を比較的大きい値に設定するようにしたことを特徴と
するものである。

【００１０】この光輝材塗色の測色方法においては、拡
散反射領域では各反射方向への試料の反射光の分光測色
値を、同一条件下における白色拡散板の反射光について
の分光測色値に対する相対値（すなわち、白色拡散板の
場合を１００とした分光立体角反射率）であらわし、か
つフレネル則を考慮して鏡面反射領域では受光量の入射
光量に対する比すなわち鏡面反射率（入射光量を１００
とした場合の反射率）であらわすのが好ましい（例え
ば、鏡面反射率を１０〜６０°の範囲内で５°毎に測定
する）。なお、白色拡散板は、例えば硫酸バリウム（Ｂ
ａＳＯ₄）等で形成される。

【００１１】また、あおり面を１つだけ設定する場合は
該あおり面のあおり角を概ね５°に設定するのが好まし
く、あおり面を複数設定する場合は各あおり面間のあお
り角の増分角を概ね５°に設定するのが好ましい。さら
に、偏角及び準偏角の増分角は、それぞれ、該偏角又は
該準偏角が１０°以下の領域では１°とし、該偏角又は
該準偏角が１０°を超える領域では５°とするのが好ま
しい。ここで、光輝材としては、メタリック系光輝材
（例えば、アルミフレーク顔料、金属メッキしたガラス
フレーク顔料、板状酸化鉄顔料、グラファイト等）、マ
イカ系光輝材（例えば、ホワイトマイカ、干渉マイカ、
着色マイカ等）、あるいはこれらの混合物等が用いられ
る。

【００１２】上記測色方法においては、入射光面とあお
り面とについて、正反射方向又は準正反射方向近傍（例
えば、正反射方向又は準正反射方向に対して１０°以
内）の領域（以下、これを「正反射近傍領域」という）
では増分角を比較的小さくして（例えば、１°）精度良
く分光測色を行う一方、上記領域外の領域（以下、これ
を「正反射近傍外領域」という）では増分角を比較的大
きくして（例えば、５°）分光測色を行うようにしてい
る。すなわち、反射方向の変化に対する分光測色値の変
化の比が比較的大きい正反射近傍領域では増分角を小さ
くして変角分光反射特性データ（測色データ）の精度を
高める一方、反射方向の変化に対する分光測色値の変化
の比が比較的小さい正反射近傍外領域では増分角を大き
くして採取すべきデータの数の不必要な増加を抑え、も
って比較的少ない分光測色値データで構成された、すな
わち測色プロセスが簡略化された（測色に要する時間が
短い）、精度の良い変角分光反射特性データ（測色デー
タ）を得るようにしている。

【００１３】さらに、この測色方法においては、入射光
面における分光測色値データに加えてあおり面における
分光測色値データに基づいて変角分光反射特性データを
つくるようにしているので、該変角分光反射特性データ
の精度、ひいては該変角分光反射特性データを用いて行
われるレンダリングの精度が大幅に高められる。この測
色方法において、あおり面における分光測色値データを
採取するのは、反射光の光円錐形状は非対称円錐形であ
ることを前提としているからである。すなわち、本発明
にかかるこの測色方法は、反射光の光円錐形状は正反射
方向（正反射光軸）に対して対称であるとの仮定に基づ
く従来の測色方法とは異なるものである。なお、反射光
の光円錐形状が正反射方向に対して対称であると仮定す
れば、あおり面における分光測色値は不必要となるのは
当然である。このため、例えば前記の、日本デザイン学
会発行の「デザイン学研究」誌、Ｎo.５９号（１９８７
年）の第４５〜５０頁に記載された記事「コンピュータ
による塗装面の質感表現」では、入射光面内における分
光測色値のみに基づいて変角分光反射特性データを得て
いる。

【００１４】かくして、この測色方法によれば、とくに
メタリック系及び／又はマイカ系の光輝材を含む塗料に
ついて（普通のソリッド系塗料についてももちろん）、
比較的少ないデータ数で構成される精度の高い変角分光
反射特性データを得ることができ、該塗料の質感差異を
十分に表現しうる、質感の高い精密なレンダリングを行
うことが可能となる。

【００１５】本発明のもう１つの態様は、上記の光輝材
塗色の測色方法によって得られた変角分光反射特性デー
タを用いて、３次元コンピュータ・グラフィックスによ
り、所定の光輝材を含む塗料が塗布された物体のカラー
画像を生成するようにしたレンダリング方法において、
分光測色値データが採取されていない反射方向について
の分光測色値を、離散的な上記変角分光反射特性データ
中に含まれている所定の複数の反射方向についての分光
測色値データに基づいて、線形補間法により推算して該
レンダリングに必要とされる全反射方向への分光測色値
を完備し、該分光測色値に基づいて、光学的シミュレー
ション手法として双方向光線追跡法（とくに、双方向モ
ンテカルロ光線追跡法）を用いて、上記物体のカラー画
像を生成するようにしたことを特徴とするものである。
ここで、光学モデルとしては、直射光と相互反射による
間接光の影響とを考慮した大域光学モデルを用いるのが
好ましい。なお、直射光が主体である局部的光学モデル
を用いてもよい。

【００１６】このレンダリング方法においては、分光測
色値データが採取されていない反射方向についての分光
測色値が既知の分光測色値データに基づいて線形補間法
により補充されてレンダリングが行われるので、該レン
ダリングの精度が高められ、メタリック系及び／又はマ
イカ系の光輝材を含む塗料について、該塗料の質感差異
を十分に表現しうる、質感の高い精密なレンダリングを
行うことができる。また、このレンダリング方法で用い
られる線形補間演算は、例えば関数演算等のその他の演
算手法に比べて演算処理が簡素であるので、レンダリン
グに要する時間が短縮され、該レンダリングが能率化さ
れる。

【００１７】さらに、このレンダリング方法において
は、光学的シミュレーション手法として、双方向光線追
跡法、とくに数値積分の一手法であるモンテカルロ法を
利用した双方向モンテカルロ光線追跡法を用いるように
しているので、レンダリングの精度が一層高めれる。

【００１８】なお、一般に、光学的シミュレーション手
法としては次のような各種手法が知られている。１．一相法（ａ）一方向光線追跡法（１）光源側からの分類光粒子追跡法、光束追跡法（正方向光線）、漸進的ラジ
オシテイ法（２）視点側からの分類光線追跡法、分散光線追跡法、進路光線追跡法、拡散光
追跡法（ｂ）光束平衡定式化法（ラジオシテイ法）ラジオシテイ法、拡張ラジオシテイ法２．二相法（ａ）ラジオシテイ法及び光線追跡法の併用（ｂ）双方向光線追跡法、双方向モンテカルロ光線追跡
法

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図１に示すように、本発明にかかる測色
・レンダリングシステム１は、実質的に、塗料が塗布さ
れた試料の測色を行って変角分光反射特性データ（測色
データ）を採取するダブルビーム式の変角分光測色装置
２（変角分光光度計）と、該変角分光測色装置２によっ
て採取された測色データを磁気情報の形態で格納する測
色データベース３（例えば、ハードディスク）と、該測
色データベース２に格納されている測色データを用いて
被塗装物品のレンダリングを行うレンダリング装置４
と、該レンダリング装置４によって生成された被塗装物
品のカラー画像を表示するカラーディスプレイ５及びカ
ラープリンタ６とで構成されている。なお、被塗装物品
は塗装可能なものであればどのようなものでもよいが、
以下では被塗装物品が自動車の車体である場合を例にと
って説明する。

【００２０】この測色・レンダリングシステム１におい
て、変角分光測色装置２は、基本的には、メタリック系
光輝材（例えば、アルミフレーク顔料、金属メッキした
ガラスフレーク顔料、板状酸化鉄顔料、グラファイト
等）及び／又はマイカ系光輝材（例えば、ホワイトマイ
カ、干渉マイカ、着色マイカ等）を含む塗料が塗布され
た板状の試料（例えば、金属板、プラスチック板等）に
対して、所定の光源から放射された照明光を照射した上
で、複数の反射方向（受光方向）についてそれぞれ反射
光の分光測色を行って分光測色値データを採取し、該分
光測色値データに基づいて上記試料の離散的な変角分光
反射特性データ（測色データ）を得るようにしている。

【００２１】以下、変角分光測色装置２の具体的な構造
を説明するが、この変角分光測色装置２の基本的な測色
機構は、一般に知られている普通のもの（例えば、「株
式会社村上色彩技術研究所」によって製作・市販されて
いる変角分光測色システム等）を用いている。図２に示
すように、具体的には、変角分光測色装置２は、照光器
７と試料回転台８と分光器９とで構成されている。そし
て、照光器７には、ハロゲンランプ１０が設けられ、こ
のハロゲンランプ１０から放射された照明光の一部は、
第１投光ミラー１１と第１投光レンズ１２とを介して試
料回転台８に案内され、試料照明光Ｒ１として試料１５
に照射される。また、基本的には（拡散反射領域で
は）、ハロゲンランプ１０から放射された照明光の他の
一部は、第２投光ミラー１３と第２投光レンズ１４とを
介して試料回転台８に案内され、白色拡散板照明光Ｒ２
として白色拡散板１６に照射される。ここで、白色拡散
板１６は硫酸バリウムで形成されている。

【００２２】試料回転台８の所定の位置には、試料１５
と白色拡散板１６とが取り付けられている。そして、試
料１５に照射された試料照明光Ｒ１の所定の受光方向
（反射方向）への反射光である試料反射光Ｂ１は分光器
９に導かれるようになっている。他方、白色拡散板１６
に照射された白色拡散板照明光Ｒ２の上記所定の受光方
向（反射方向）への反射光である白色拡散板反射光Ｂ２
も分光器９に導かれるようになっている。つまり、この
変角分光測色装置２においては、基本的には、試料１５
及び白色拡散板１６について、照明光Ｒ１、Ｒ２の光軸
方向（照射方向）と、反射光Ｂ１、Ｂ２の光軸方向（受
光方向）とは固定されている。なお、両光軸方向は、必
要があれば所定の範囲内で任意に変えることができるの
はもちろんである。

【００２３】図３にも示すように、試料１５と白色拡散
板１６とが取り付けられた試料回転台８は、回転駆動機
構（図示せず）によって、鉛直軸Ｌ₁まわりと水平軸Ｌ₂
まわりとに回動させられるようになっている。そして、
試料回転台８を鉛直軸Ｌ₁まわりに回動させることによ
って、入射光面内において、受光方向（反射方向）と正
反射方向とがはさむ角で定義される偏角を任意に変化さ
せることができるようになっている。

【００２４】例えば、図４に示すように、試料照明光Ｒ
１が試料１５（実線）に照射されている場合において、
最初に正反射光Ｓが受光方向（反射光Ｂ１の光軸方向）
を向いているとする。なお、直線Ｎは試料法線を示して
いる。この場合は、受光方向と正反射方向とが一致して
いるので偏角は０である。ここで、試料回転台８（ひい
ては試料１５）を鉛直軸Ｌ₁まわりに反時計回り方向に
角度θ₁だけ回転させると（試料１５’）、正反射光
Ｓ’は鉛直軸Ｌ₁まわりに反時計回り方向にθ₂だけ回転
する。なお、直線Ｎ’は回転後における試料法線を示し
ている。つまり、回転後における偏角はθ₂となる。し
たがって、θ₁を好ましく調節することにより、偏角θ₂
を任意の値に設定することができることになる。なお、
白色拡散板１６についても同様に偏角を任意の値に設定
することができる。

【００２５】また、試料回転台８を水平軸Ｌ₂まわりに
回動させることによって、あおり角を任意に変化させる
ことができる。なお、入射光面に対して所定のあおり角
だけ傾斜した面はあおり面と称される。つまり、試料回
転台８を水平軸Ｌ₂まわりに回動させると、これに対応
して入射光面が水平軸Ｌ₂まわりに回動し、その結果試
料照明光Ｒ１の光軸（入射方向）と試料反射光Ｂ１の光
軸（受光方向）とを含む平面（回動前は入射光面であっ
た）があおり面となる。ここで、さらに試料回転台８を
鉛直軸Ｌ₁まわりに回動させると、あおり面内におい
て、受光方向（反射方向）と準正反射方向とがはさむ角
で定義される準偏角を任意に変化させることができる。
なお、ここで準正反射方向とは、正反射方向をあおり角
だけ回転させてあおり面上へ移したもの、すなわちあお
り面内において正反射光に最も近い位置にある直線を意
味する。

【００２６】再び図２に示すように、試料１５から出る
試料反射光Ｂ１（試料回転台８の鉛直軸Ｌ₁まわりの位
置と水平軸Ｌ₂まわりの位置とに対応するあおり角と偏
角又は準偏角とで特徴づけられる反射光）は、分光器９
に導入された後、第１減光板１７（反射光強度が強い場
合のみ使用）と第１受光ミラー１８とを介してセクター
１９に案内される。ここで、セクター１９が試料反射光
受光位置にセットされているとき（破線で示す状態）に
は、試料反射光Ｂ１はさらに受光レンズ２０とスリット
２１とを介して凹面回折格子２２（分光素子）に案内さ
れる。そして、凹面回折格子２２に案内された試料反射
光Ｂ１は、該凹面回折格子２２によって所定の波長域毎
に分光された後、シリコンフォトダイオードアレイ２３
に案内され、各波長域に対応した素子によって光電変換
される。この光電変換により得られた電気信号は、増幅
器（図示せず）で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ（図
示せず）によってデジタル信号に変換される。

【００２７】他方、白色拡散板１６から出る白色拡散板
反射光Ｂ２（試料回転台８の鉛直軸Ｌ₁まわりの位置と
水平軸Ｌ₂まわりの位置とに対応するあおり角と偏角又
は準偏角とで特徴づけられる反射光）は、分光器９に導
入された後、第２減光板２４（反射光強度が強い場合の
み使用）と第２受光ミラー２５とを介してセクター１９
に案内される。ここで、セクター１９が白色拡散板反射
光受光位置にセットされているとき（実線で示す状態）
には、白色拡散板反射光Ｂ２は、前記の試料反射光Ｂ１
の場合と同様のプロセスで分光された後光電変換され、
光電変換により得られた電気信号は増幅された後デジタ
ル信号に変換される。かくして、試料反射光Ｂ１から得
られたデジタル信号と、白色拡散板反射光Ｂ２から得ら
れたデジタル信号とに基づいて、該試料１５についての
分光測色値データがつくられる。なお、鏡面反射領域に
おける測色の場合は、白色拡散板反射光Ｂ２に変えて光
源光が直接セクター１９に案内される。つまり、所定の
反射方向への試料の反射光の分光測色値を、拡散反射領
域では同一条件下における白色拡散板の反射光について
の分光測色値に対する相対値であらわし、鏡面反射領域
では同一条件下における受光量の入射光量に対する比す
なわち鏡面反射率であらわすようにしている。

【００２８】かくして、変角分光測色装置２において
は、あおり角と偏角又は準偏角とを次のような手法で変
化させて、測色データを採取する。すなわち、基本的に
は、まず入射光面内において、偏角を所定の増分角でも
って段階的に変化させつつ、各段階でそれぞれ分光測色
を行い、上記入射光面内における複数の分光測色値デー
タを採取する。次に、入射光面に対して所定のあおり角
だけ傾斜したあおり面内において、準偏角を所定の増分
角でもって段階的に変化させつつ、各段階でそれぞれ分
光測色を行い、上記あおり面内における複数の分光測色
値データを採取する。

【００２９】具体的には、入射光面内で分光測色値デー
タを採取する際、偏角が１０°以下の領域（正反射近傍
領域）では増分角を１°に設定する一方、該偏角が１０
°を超える領域（正反射近傍外領域）では増分角を５°
に設定する。また、あおり面内で分光測色値データを採
取する際は、あおり角を５°とした上で、準偏角が１０
°以下の領域（準正反射近傍領域）では増分角を１°に
設定する一方、該準偏角が１０°を超える領域（準正反
射近傍外領域）では増分角を５°に設定する。なお、さ
らに第２、第３…のあおり面について分光測色値データ
を採取する場合は、あおり角を順次所定の増分角（例え
ば５°づつ）づつ増加させた上で、上記の測定動作を繰
り返せばよい。このようにして得られた分光測色値デー
タないしは測色データは、測色データベース３に格納さ
れる。

【００３０】かくして、この変角分光測色装置２におい
ては、入射光面とあおり面とについて、正反射方向又は
準正反射方向に対して１０°以内の領域では増分角を１
°に設定して精度良く分光測色を行う一方、上記領域外
では増分角を５°に設定し、光分析を行うようにしてい
る。すなわち、反射方向の変化に対する分光測色値の変
化の比が比較的大きい正反射近傍領域ないしは準正反射
近傍領域では増分角を小さくして測色データの精度を高
める一方、反射方向の変化に対する分光測色値の変化の
比が比較的小さい正反射近傍外領域ないしは準正反射近
傍外領域では増分角を大きくして採取すべきデータの数
の不必要な増加を抑え、もって比較的少ない分光測色値
データで構成された、すなわち測色プロセスが簡略化さ
れた（測色に要する時間が短い）、精度の良い測色デー
タを得るようにしている。

【００３１】さらに、この変角分光測色装置２において
は、測色データに入射光面における分光測色値データに
加えてあおり面における分光測色値データが含まれるの
で、該測色データの精度が大幅に高められる。かくし
て、とくにメタリック系及び／又はマイカ系の光輝材を
含む塗料について（普通のソリッド系塗料についてもも
ちろん）、比較的少ないデータ数で構成される精度の高
い測色データを得ることができる。

【００３２】図５〜図８に、夫々、シルバーメタリック
塗料と、ホワイトマイカ塗料と、干渉マイカ塗料と、着
色マイカ塗料とが塗布された４種の試料について、受光
角を５°づつ変化させて分光測色を行い、反射率を測定
した結果を示す。なお、図５〜図８において、反射率は
対数表示である。ここで、塗色水準ないし測色方法は、
次のとおりである。（塗色水準）図５；シルバーメタリック(荒目) 図６；ホワイトマイカ(荒目) 図７；干渉マイカ(赤系) 図８；着色マイカ(マイカ＋赤顔料) （測色機）株式会社村上色彩技術研究所製「変角分光測色システム
ＧＣＭＳ４型」（測定条件）入射角； −４５°（一定）受光角； −７０°〜７０°（５°毎）波長；４００〜７００ｎｍ

【００３３】図５〜図８から明らかなとおり、シルバー
メタリック塗料又はホワイトマイカ塗料の全体的な差異
は、反射率の受光角依存性（Ｆ／Ｆ性）においてのみ認
められている。したがって、これらのレンダリング画像
での質感表現の困難さは、ソリッド系塗料又はメタリッ
ク系塗料の比ではない。また、マイカ系塗料（干渉、着
色）は複雑な変角分光挙動を示しており（反射率は、受
光角と波長とに依存する）、したがってあおり面での測
定が不可欠である。

【００３４】再び、図１に示すように、レンダリング装
置４は、測色データベース３に格納されている測色デー
タと、車体の形状を示す形状情報と、照明条件ないしは
照明環境を指定する照明環境情報とに基づいて、３次元
コンピュータ・グラフィックスにより、所望の光輝材を
含む塗料が塗布された車体のカラー画像を生成して、カ
ラーディスプレイ５又はカラープリンタ６に表示する。
このレンダリング装置４によってつくられる車体の３次
元カラーグラフィックス画像は、厳密な光学的シミュレ
ーションによるものであり、実際の光輝材を含む塗料が
車体に塗装されたときの質感をリアルに表現するもので
ある。

【００３５】このレンダリング装置４におけるレンダリ
ング手法においては、分光測色値データが採取されてい
ないあおり角あるいは偏角又は準偏角によって特徴づけ
られる反射光についての分光測色値は、離散的な測色デ
ータ中に含まれている所定の既知の複数の分光測色値デ
ータに基づいて線形補間法により推算される。かくし
て、該レンダリングに必要とされる全分光測色値が完備
され、該分光測色値に基づいて、双方向モンテカルロ光
線追跡法により車体のカラー画像が生成される。なお、
光学モデルは、大域光学モデルが用いられる。

【００３６】このレンダリング手法においては、分光測
色値データが採取されていない反射方向についての分光
測色値が既知の分光測色値データに基づいて線形補間法
により補充されてレンダリングが行われるので、該レン
ダリングの精度が高められ、メタリック系及び／又はマ
イカ系の光輝材を含む塗料について、該塗料の質感差異
を表現しうる、質感の高い精密なレンダリングを行うこ
とができる。また、このレンダリング方法で用いられる
線形補間演算は、例えば関数演算等のその他の演算手法
に比べて演算処理が簡素であるので、レンダリングに要
する時間が短縮され、レンダリングが能率化される。さ
らに、このレンダリング方法においては、光学的シミュ
レーション手法として、双方向モンテカルロ光線追跡法
が用いられるので、レンダリングの精度が一層高められ
る。

【００３７】

【実施例】図９〜図１２（図面に代わる、ディスプレイ
上に表示した中間調画像の写真）に、本発明にかかるレ
ンダリング手法によりつくられた自動車の車体のカラー
画像の一例を実施例として示す。また、比較のため、図
１３〜図２０（図面に代わる、ディスプレイ上に表示し
た中間調画像の写真）に従来のレンダリング手法により
つくられた車体のカラー画像を比較例として示す。な
お、図９〜図１２に示す各カラー画像（実施例）のレン
ダリング条件は次のとおりである。（拡散反射領域）入射角；0〜60°(5°間隔) 受光角；−70〜70°(正反射±10°では1°間隔、その他
は5°間隔) あおり角；−60〜60°（5°間隔）（鏡面反射領域） 10〜60°（5°間隔）（光輝材）図９；細目アルミ図１０；荒目アルミ図１１；ホワイトマイカ図１２；干渉マイカ

【００３８】図１３〜図１６に示す各カラー画像（比較
例）のレンダリング条件（全領域で５°間隔測色）は次
のとおりである。（拡散反射領域）入射角；0〜60°(5°間隔) 受光角；−70〜70°(5°間隔) あおり角；−60〜60°（5°間隔）（鏡面反射領域） 10〜60°（5°間隔）（光輝材）図１３；細目アルミ図１４；荒目アルミ図１５；ホワイトマイカ図１６；干渉マイカ

【００３９】また、図１７〜図２０に示す各カラー画像
（比較例）のレンダリング条件（あおり面の測色なし）
は次のとおりである。（拡散反射領域）入射角；0〜60°(5°間隔) 受光角；−70〜70°(正反射±10°では1°間隔、その他
は5°間隔) あおり角；0°のみ（あおりなし）（鏡面反射領域） 10〜60°（5°間隔）（光輝材）図１７；細目アルミ図１８；荒目アルミ図１９；ホワイトマイカ図２０；干渉マイカ

【００４０】一般に、メタリック塗装の質感表現の一番
重要な点はＦＦ感であるといえる。この観点において、
上記実施例及び比較例中のメタリック塗装の画像表現
（図９、１０、１３、１４、１７、１８）をみると、す
なわちボンネット、フェンダー、ショルダーラインをみ
ると、図９及び図１０に示す実施例の画像が、ぼやける
ことなく（色が飛ばず）最もシャープに表現されてい
る。そして、図１３及び図１４に示す比較例の画像（全
領域５°間隔測色）が次にシャープに表現されており、
図１７及び図１８に示す比較例の画像（あおり面の測色
なし）が最もぼやけている。なお、ここでのメタリック
塗装の質感表現においては、一番細かいアルミと一番荒
いアルミとについてシミュレーションを行っているの
で、実施例と比較例の質感の差が極めて明瞭となってい
る。しかしながら、最も広く用いられている中間の荒さ
のアルミについても、本発明にかかるレンダリング手法
による画像が、従来のレンダリングによる画像に比べ
て、よりシャープな質感表現が得られるものと考えられ
る。

【００４１】他方、マイカ塗装の質感表現の一番重要な
点はシルキー感及びカラーフロップ表現（干渉マイカの
場合）であるといえる。この観点において、上記実施例
及び比較例中のマイカ塗装の画像表現（図１１、１２、
１５、１６、１９、２０）をみると、すなわち、とくに
ボンネット、フェンダー、ショルダーラインをみると、
図１１及び図１２に示す実施例の画像が、現実の目視像
に近い表現となっている。そして、図１５及び図１６に
示す比較例の画像（全領域５°間隔測色）の画像が次に
現実の目視像に近く、図１９及び図２０に示す比較例の
画像（あおり面の測色なし）が最も現実の目視像からは
ずれた表現となっている。ここで、評価のポイントとし
て補色をみると、ハイライトについては実施例及び比較
例の画像のいずれもが良好であるものの、シェード部
（補色ゾーン）におけるグラデーションプロセスについ
ては実施例の画像が最も自然である（優れている）。な
お、実際の塗装場面においては、ここで用いられたマイ
カほど奇抜なものはあまり使用されず、ブルーマイカあ
るいはグリーンマイカのような深みのある混ざり合う感
じのマイカが広く用いられるが、このようなマイカにつ
いても、本発明にかかるレンダリング手法による画像
が、従来のレンダリングによる画像に比べてより優れた
質感表現が得られるものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる測色・レンダリングシステム
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す測色・レンダリングシステムに用
いられている変角分光測色装置の概略構成を示す模式図
である。

【図３】図２に示す変角分光測色装置の試料回転台の
回転可能な方向を示す模式図である。

【図４】試料の回転角度と偏角の変化量との関係を示
す図である。

【図５】シルバーメタリック塗料に対して行われた分
光測色の結果を示すグラフである。

【図６】ホワイトマイカ塗料に対して行われた分光測
色の結果を示すグラフである。

【図７】干渉マイカ塗料に対して行われた分光測色の
結果を示すグラフである。

【図８】着色マイカ塗料に対して行われた分光測色の
結果を示すグラフである。

【図９】本発明にかかる測色・レンダリング装置を用
いてつくられた自動車の車体のカラー画像を白黒で示
す、図面に代わるディスプレイ上に表示した中間調画像
の写真である。

【図１０】本発明にかかる測色・レンダリング装置を
用いてつくられた自動車の車体のカラー画像を白黒で示
す、図面に代わるディスプレイ上に表示した中間調画像
の写真である。

【図１１】本発明にかかる測色・レンダリング装置を
用いてつくられた自動車の車体のカラー画像を白黒で示
す、図面に代わるディスプレイ上に表示した中間調画像
の写真である。

【図１２】本発明にかかる測色・レンダリング装置を
用いてつくられた自動車の車体のカラー画像を白黒で示
す、図面に代わるディスプレイ上に表示した中間調画像
の写真である。

【図１３】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図１４】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図１５】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図１６】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図１７】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図１８】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図１９】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【図２０】従来のレンダリング手法でつくられた自動
車の車体のカラー画像を白黒で示す、図面に代わるディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。

【符号の説明】

Ｒ１試料照明光、Ｒ２白色拡散板照明光、Ｂ１試
料反射光、Ｂ２白色拡散板反射光、１測色・レンダ
リングシステム、２変角分光測色装置、３測色データ
ベース、４レンダリング装置、５カラーディスプレ
イ、６カラープリンタ、７照光器、８試料回転
台、９分光器、１０ハロゲンランプ、１５試料、
１６白色拡散板、２２凹面回折格子、２３シリコ
ンフォトダイオードアレイ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新美英造東京都品川区南品川４丁目１番15号日本ペイント株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光輝材を含む塗料が塗布された試料に対
して、所定の光源から放射された照明光を照射した上
で、複数の反射方向についてそれぞれ反射光の分光測色
を行って分光測色値データを採取し、該分光測色値デー
タに基づいて上記試料の離散的な変角分光反射特性デー
タを得るようにした光輝材塗色の測色方法であって、入射光面内において、反射光の反射方向と正反射方向と
がはさむ角で定義される偏角を所定の増分角でもって段
階的に変化させつつ、各段階でそれぞれ反射光の分光測
色を行い、上記入射光面内における複数の反射方向への
反射光についての分光測色値データを採取する工程と、入射光面に対して所定のあおり角だけ傾斜した少なくと
も１つのあおり面内において、反射光の反射方向と準正
反射方向とがはさむ角で定義される準偏角を所定の増分
角でもって段階的に変化させつつ、各段階でそれぞれ反
射光の分光測色を行い、上記あおり面内における複数の
反射方向への反射光についての分光測色値データを採取
する工程とを含んでいて、上記の入射光面内における分光測色値データを採取する
工程において、偏角が所定値以下の領域では増分角を比
較的小さい値に設定する一方、該偏角が上記所定値を超
える領域では増分角を比較的大きい値に設定し、上記のあおり面内における分光測色値データを採取する
工程において、準偏角が所定値以下の領域では増分角を
比較的小さい値に設定する一方、該準偏角が上記所定値
を超える領域では増分角を比較的大きい値に設定するよ
うにしたことを特徴とする光輝材塗色の測色方法。
【請求項２】各反射方向への試料の反射光の分光測色
値を、拡散反射領域では同一条件下における白色拡散板
の反射光についての分光測色値に対する相対値であらわ
し、かつ鏡面反射領域では受光量の入射光量に対する比
すなわち鏡面反射率であらわすようにしたことを特徴と
する、請求項１に記載された光輝材塗色の測色方法。
【請求項３】上記あおり面を１つだけ設定して、該あ
おり面のあおり角を５°に設定するようにしたことを特
徴とする、請求項１又は請求項２に記載された光輝材塗
色の測色方法。
【請求項４】上記あおり面を複数設定して、各あおり
面間のあおり角の増分角を５°に設定するようにしたこ
とを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載された光
輝材塗色の測色方法。
【請求項５】上記偏角の増分角を、該偏角が１０°以
下の領域では１°とし、該偏角が１０°を超える領域で
は５°とし、上記準偏角の増分角を、該準偏角が１０°以下の領域で
は１°とし、該準偏角が１０°を超える領域では５°と
するようにしたことを特徴とする、請求項１〜請求項４
のいずれか１つに記載された光輝材塗色の測色方法。
【請求項６】上記光輝材として、メタリック系光輝材
とマイカ系光輝材のうちの少なくとも１つを用いること
を特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記
載された光輝材塗色の測色方法。