JPS6214270A - 三次元図形を二次元表現する上での材質感表現方法 - Google Patents
三次元図形を二次元表現する上での材質感表現方法Info
- Publication number
- JPS6214270A JPS6214270A JP15278185A JP15278185A JPS6214270A JP S6214270 A JPS6214270 A JP S6214270A JP 15278185 A JP15278185 A JP 15278185A JP 15278185 A JP15278185 A JP 15278185A JP S6214270 A JPS6214270 A JP S6214270A
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- Japan
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- color
- dimensional
- microsurface
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は三次元図形を二次元表現する上での材質感表現
方法に関する。
方法に関する。
三次元図形を二次元表現する手法は、種々の分野で非常
によく用いられる手法であるが、ここで問題となるのは
、三次元図形を構成する物体の材質感をいかに表現する
かという点である。物体に光を照射した場合、材質によ
って、拡散、反射、透過のしかたが責なるため、一般に
この拡散、反射、透過を考慮して二次元投影図の色を決
定する手法を用いて材質感を表視している。しかしなが
ら、従来の方法では十分な材質感の表現を行うことがで
きず、また物体の部分部分によって異なる材質感表現を
行うことができないという欠点があった。
によく用いられる手法であるが、ここで問題となるのは
、三次元図形を構成する物体の材質感をいかに表現する
かという点である。物体に光を照射した場合、材質によ
って、拡散、反射、透過のしかたが責なるため、一般に
この拡散、反射、透過を考慮して二次元投影図の色を決
定する手法を用いて材質感を表視している。しかしなが
ら、従来の方法では十分な材質感の表現を行うことがで
きず、また物体の部分部分によって異なる材質感表現を
行うことができないという欠点があった。
そこで本発明は、三次元図形を二次元表現する上で、よ
り忠実な材質感の表現を行うことができ、また、部分的
に異なる材質感の表現を行うことができる材質感表現方
法を提供することを目的とする。
り忠実な材質感の表現を行うことができ、また、部分的
に異なる材質感の表現を行うことができる材質感表現方
法を提供することを目的とする。
本発明の特徴は、所定の背景をもつ空間におかれた所定
の物体色を有する三次元図形を二次元表現する上での材
質感表現方法において、三次元図形の表面を複数の微小
面に分割し、所定の光源を用いて所定の条件で照光した
場合の各微小面の輝−３一 度を、その材質固有の背景光成分と拡散反射成分と鏡面
反射成分とをパラメータとして用いて泪算し、この計算
結果から輝度の中間値を求め、拡散反射成分と鏡面反射
成分とがほぼ等しい不透明な材質の微小面については、
輝度が中間値より小さい場合は輝度値に応じた明度の物
体色で表現し、輝度が中間値より大きい場合は輝度値に
応じて光源の光源色と物体色とを混合した混合色で表現
し、拡散反射成分と鏡面反射成分とがある程度界なる不
透明な材質の微小面については、輝度値に応じた明度の
物体色で表現し、微小面が透明な材質の場合は、輝度が
中間値より大きい微小面については、光源の光源色と背
景の背景色との混合色として表現し、輝度が中間値より
小さい微小面については、物体色と背景色との混合色と
して表現し、かつ、輝度が高くなる程光源色の割合を高
くし、輝度が低くなる程物体色の割合を高くするように
して表現し、三次元図形を材質感をもった二次元画像に
置換するようにし、より忠実な材質感の表現を行うこと
ができ、また、部分的に異なる材質感の表現を行うこと
ができるようにした点にある。
の物体色を有する三次元図形を二次元表現する上での材
質感表現方法において、三次元図形の表面を複数の微小
面に分割し、所定の光源を用いて所定の条件で照光した
場合の各微小面の輝−３一 度を、その材質固有の背景光成分と拡散反射成分と鏡面
反射成分とをパラメータとして用いて泪算し、この計算
結果から輝度の中間値を求め、拡散反射成分と鏡面反射
成分とがほぼ等しい不透明な材質の微小面については、
輝度が中間値より小さい場合は輝度値に応じた明度の物
体色で表現し、輝度が中間値より大きい場合は輝度値に
応じて光源の光源色と物体色とを混合した混合色で表現
し、拡散反射成分と鏡面反射成分とがある程度界なる不
透明な材質の微小面については、輝度値に応じた明度の
物体色で表現し、微小面が透明な材質の場合は、輝度が
中間値より大きい微小面については、光源の光源色と背
景の背景色との混合色として表現し、輝度が中間値より
小さい微小面については、物体色と背景色との混合色と
して表現し、かつ、輝度が高くなる程光源色の割合を高
くし、輝度が低くなる程物体色の割合を高くするように
して表現し、三次元図形を材質感をもった二次元画像に
置換するようにし、より忠実な材質感の表現を行うこと
ができ、また、部分的に異なる材質感の表現を行うこと
ができるようにした点にある。
以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図は本発明に係る方法の一実施例の流れ図である。まず
、ステップＳ１において物体を複数の微小面に分割する
。例えば第２図に示すようなカップの場合、図のような
メツシュ状に分割されることになる。この分割は三次元
座標系のまま行なわれることになるため、カップの背面
（図には示されていない。）についても分割が行なわれ
、微小面が存在する。
図は本発明に係る方法の一実施例の流れ図である。まず
、ステップＳ１において物体を複数の微小面に分割する
。例えば第２図に示すようなカップの場合、図のような
メツシュ状に分割されることになる。この分割は三次元
座標系のまま行なわれることになるため、カップの背面
（図には示されていない。）についても分割が行なわれ
、微小面が存在する。
次にステップＳ２において、各微小面についての材質感
、色を、指定する。第２図に示すカップの場合、例えば
容器の部分をプラスチック、足の部分を金属というよう
に部分部分で材質を変えるようにしてもよい。また色の
指定はカップ表面に絵柄を付した状態を表現することが
できる。第２図に示す例では説明の便宜上分割を粗くし
ているが、より微細な分割を行えば、各微小面を一画素
として微細な絵柄表現が可能である。
、色を、指定する。第２図に示すカップの場合、例えば
容器の部分をプラスチック、足の部分を金属というよう
に部分部分で材質を変えるようにしてもよい。また色の
指定はカップ表面に絵柄を付した状態を表現することが
できる。第２図に示す例では説明の便宜上分割を粗くし
ているが、より微細な分割を行えば、各微小面を一画素
として微細な絵柄表現が可能である。
続いてステップＳ３において、各微小面の輝度を計界す
る。即ち、光源の位置、視点の位置等を設定し、次式に
基づいて各微小面の輝度Ｉを求める。
る。即ち、光源の位置、視点の位置等を設定し、次式に
基づいて各微小面の輝度Ｉを求める。
ここで、
■ａ 二周囲環境の散光による輝度
Ｋｄ：拡散反射係数
Ｎ ：物体表面の単位法線ベクトル
Ｌ、＝ｊ番目の光源方向の単位ベクトルＫ ：鏡面反射
係数 ル Ｅ ：視点方向の単位ベクトル ｎ ：物体表面の光沢度に依存した指数ｍ ＝光源の数 である。式（１）において右辺第１項は背景光成分、第
２項は拡散反射成分、第３項は鏡面反射成分である。こ
こで第２項における拡散反射係数Ｋｄおよび第３項にお
ける鏡面反射係数ＫＳＯ値は、該微小面の材質感によっ
て定まる。例えば金属感を出す場合はに、が大きくなり
、陶器感を出す場合はＫｄが大きくなり、プラスチック
感を出す場合はに８とＫｄがほぼ等しくなる。なおこの
モデルはｐｈｏｎｇによるｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏ
ｎ ｆｏｒＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ
Ｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｊ Ｃ，ＡＣＨ（１９７５）ｐ、
３１１〜３１７に詳述されているので、ここでは詳しい
説明を省略する。
係数 ル Ｅ ：視点方向の単位ベクトル ｎ ：物体表面の光沢度に依存した指数ｍ ＝光源の数 である。式（１）において右辺第１項は背景光成分、第
２項は拡散反射成分、第３項は鏡面反射成分である。こ
こで第２項における拡散反射係数Ｋｄおよび第３項にお
ける鏡面反射係数ＫＳＯ値は、該微小面の材質感によっ
て定まる。例えば金属感を出す場合はに、が大きくなり
、陶器感を出す場合はＫｄが大きくなり、プラスチック
感を出す場合はに８とＫｄがほぼ等しくなる。なおこの
モデルはｐｈｏｎｇによるｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏ
ｎ ｆｏｒＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ
Ｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｊ Ｃ，ＡＣＨ（１９７５）ｐ、
３１１〜３１７に詳述されているので、ここでは詳しい
説明を省略する。
さて、不透明な材質をもつ微小面については、次のよう
にして輝度値を計算する。まず各微小面の単位法線ベク
トルＮを計算する。例えば第３図に示すような矢印が三
次元座標系でベクトルとして求められることになる。続
いて各微小面についての１１を算出する。このＩ１は、
第１の光源のみを設置したとして、式（１）の右辺を計
算したものである。第１項Ｉ８は、使用する第１の光源
に起因する背景光成分であり、適当な値を与えてやれば
よい。Ｋ、とＫｄの値は、材質に応じて決定し、輝度■
１を計算する。
にして輝度値を計算する。まず各微小面の単位法線ベク
トルＮを計算する。例えば第３図に示すような矢印が三
次元座標系でベクトルとして求められることになる。続
いて各微小面についての１１を算出する。このＩ１は、
第１の光源のみを設置したとして、式（１）の右辺を計
算したものである。第１項Ｉ８は、使用する第１の光源
に起因する背景光成分であり、適当な値を与えてやれば
よい。Ｋ、とＫｄの値は、材質に応じて決定し、輝度■
１を計算する。
次に、各微小面についての１２〜１ｍを算出する。Ｉ２
は第２の光源のみを設置したとして、式（１）の右辺を
計算したものであり、１ｍは第ｍの光源のみを設置した
として、式（１）の右辺をＲ１算したものである。最終
的に各微小面についての輝度Ｉは次式より求まる。
は第２の光源のみを設置したとして、式（１）の右辺を
計算したものであり、１ｍは第ｍの光源のみを設置した
として、式（１）の右辺をＲ１算したものである。最終
的に各微小面についての輝度Ｉは次式より求まる。
１＝１１＋１２＋・・・・・・＋１ｍ ・・・・・
・（２）次にステップＳ４において、各微小面の可視、
不可視の判断を行う。これは例えばＺバッファアルゴリ
ズムを用いて処理を行なえばよい。このＺバッファアル
ゴリズムは、例えば、第４図に示す図形で奥行きを示す
Ｚ座標値を互いに比較して、視点から見える部分である
か見えない部分であるかを判断する方法で、従来からよ
く知られている方法であるため詳しい説明はここでは省
略する。
・（２）次にステップＳ４において、各微小面の可視、
不可視の判断を行う。これは例えばＺバッファアルゴリ
ズムを用いて処理を行なえばよい。このＺバッファアル
ゴリズムは、例えば、第４図に示す図形で奥行きを示す
Ｚ座標値を互いに比較して、視点から見える部分である
か見えない部分であるかを判断する方法で、従来からよ
く知られている方法であるため詳しい説明はここでは省
略する。
続いてステップＳ５において、可視の微小面を二次元平
面に投影する。即ち、ＸＹＺで表わされた三次元物体を
ＸＹ平面上に投影することになる。
面に投影する。即ち、ＸＹＺで表わされた三次元物体を
ＸＹ平面上に投影することになる。
三次元物体を二次元平面に投影する方法は、種々の座標
系を用いた様々な方法が知られているので、ここでは説
明を省略する。
系を用いた様々な方法が知られているので、ここでは説
明を省略する。
最後にステップＳ６において、投影された各微小面の色
値を決定する。これは次のようにして行う。まず該微小
面についての拡散反射係数Ｋｄおよび鏡面反射係数Ｋ
を比較して、その結果に基づいて別々の方法で決定を行
う。
値を決定する。これは次のようにして行う。まず該微小
面についての拡散反射係数Ｋｄおよび鏡面反射係数Ｋ
を比較して、その結果に基づいて別々の方法で決定を行
う。
（１） Ｋｄζに、の場合
ＫｄとＫＳとの相違が１０％程度以下である場合、即ち
プラスチック等の材質感を出す微小面の場合、該微小面
の輝度を参照し、第５図に示すグラフに基づいて色値決
定がなされる。まず輝度の中間値Ｍを定め、輝度が中間
値Ｍに等しい微小面については所定の明度の物体色で表
わすことにし、輝度が低くなるに従って明度を減じてゆ
くようにする。逆に輝度が中間値Ｍから高くなるに従っ
て物体色に光源色を混ぜてゆくようにし、輝度が高い程
光源色の割合が多くなるようにしてやる。このようにし
て該微小面の色が所定の明度の物体色、あるいは所定の
混合比の物体色および光源色となるように決定を行う。
プラスチック等の材質感を出す微小面の場合、該微小面
の輝度を参照し、第５図に示すグラフに基づいて色値決
定がなされる。まず輝度の中間値Ｍを定め、輝度が中間
値Ｍに等しい微小面については所定の明度の物体色で表
わすことにし、輝度が低くなるに従って明度を減じてゆ
くようにする。逆に輝度が中間値Ｍから高くなるに従っ
て物体色に光源色を混ぜてゆくようにし、輝度が高い程
光源色の割合が多くなるようにしてやる。このようにし
て該微小面の色が所定の明度の物体色、あるいは所定の
混合比の物体色および光源色となるように決定を行う。
（２） Ｋｄ＞Ｋ、の場合
Ｋｄかに、よりある程度大きい場合、即ち、陶器等の材
質感を出す微小面の場合、該微小面の輝度を参照し、第
６図に示すグラフに基づいて色値決定がなされる。即ら
、該微小面については物体色のみで表現を行い、輝度が
高くなるに従って明度を高くするようにして色決定を行
う。
質感を出す微小面の場合、該微小面の輝度を参照し、第
６図に示すグラフに基づいて色値決定がなされる。即ら
、該微小面については物体色のみで表現を行い、輝度が
高くなるに従って明度を高くするようにして色決定を行
う。
（３） Ｋ、＞Ｋｄの場合
Ｋ がＫｄよりある程度大きい場合、即ち金属等の材質
感を出す微小面の場合、上述の（２）と同様に第６図に
示すグラフに基づいて色値決定がなされる。
感を出す微小面の場合、上述の（２）と同様に第６図に
示すグラフに基づいて色値決定がなされる。
透明な材質の微小面の輝度値は式（１）より計算され、
輝度値が高くなるにつれて、微小面の色を物体色→背景
色→光源色へと変化させる。
輝度値が高くなるにつれて、微小面の色を物体色→背景
色→光源色へと変化させる。
その方法は、本願と同一出願人によって昭和６０年７月
に出願された「三次元図形を二次元表現する上での透明
感表現方法」なる特許出願明細書に記述されているため
、これを参照されたい。
に出願された「三次元図形を二次元表現する上での透明
感表現方法」なる特許出願明細書に記述されているため
、これを参照されたい。
以上のようにして各微小面の色値が決定し、材質感をも
った二次元表現がなされる。
った二次元表現がなされる。
以上のとおり本発明によれば、三次元図形を二次元表現
する上での材質感表現方法において、三次元図形の表面
を複数の微小面に分割し、各微小面ごとに輝度を計算し
、拡散反射成分と鏡面反射成分とがほぼ等しい不透明な
材質の微小面と、ある程度異なる不透明な材質の微小面
と、透明な材質の微小面とで、それぞれ別々の方法で色
決定を行うようにしたため、より忠実な材質感の表現を
行うことができ、また、部分的に異なる材質感の表現を
行うことができるようになる。
する上での材質感表現方法において、三次元図形の表面
を複数の微小面に分割し、各微小面ごとに輝度を計算し
、拡散反射成分と鏡面反射成分とがほぼ等しい不透明な
材質の微小面と、ある程度異なる不透明な材質の微小面
と、透明な材質の微小面とで、それぞれ別々の方法で色
決定を行うようにしたため、より忠実な材質感の表現を
行うことができ、また、部分的に異なる材質感の表現を
行うことができるようになる。
第１図は本発明に係る方法の一実施例の流れ図、第２図
は三次元の物体を微小面に分割する一例を示す説明図、
第３図はこの各微小面に立てた単位法線ベクトルを示す
説明図、第４図は物体を二次元平面に投影する様子を示
す説明図、第５図および第６図は本発明に係る方法によ
る色の決定方法を示すグラフである。 ８１〜Ｓ６・・・流れ図の各ステップ。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第１図 を 第φ図 嘴 良 第Ｓ図 第Ｃ図 手続補正書 昭和６０年１２月ｌ？日
は三次元の物体を微小面に分割する一例を示す説明図、
第３図はこの各微小面に立てた単位法線ベクトルを示す
説明図、第４図は物体を二次元平面に投影する様子を示
す説明図、第５図および第６図は本発明に係る方法によ
る色の決定方法を示すグラフである。 ８１〜Ｓ６・・・流れ図の各ステップ。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第１図 を 第φ図 嘴 良 第Ｓ図 第Ｃ図 手続補正書 昭和６０年１２月ｌ？日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、所定の背景をもつ空間におかれた所定の物体色を有
する三次元図形を二次元表現する上での材質感表現方法
であって、前記三次元図形の表面を複数の微小面に分割
し、所定の光源を用いて所定の条件で照光した場合の前
記各微小面の輝度を、その材質固有の背景光成分と拡散
反射成分と鏡面反射成分とをパラメータとして用いて計
算し、この計算結果から前記輝度の中間値を求め、前記
拡散反射成分と前記鏡面反射成分とがほぼ等しい不透明
な材質の微小面については、輝度が前記中間値より小さ
い場合は輝度値に応じた明度の前記物体色で表現し、輝
度が前記中間値より大きい場合は輝度値に応じて前記光
源の光源色と前記物体色とを混合した混合色で表現し、 前記拡散反射成分と前記鏡面反射成分とがある程度異な
る不透明な材質の微小面については、輝度値に応じた明
度の前記物体色で表現し、 前記微小面が透明な材質の場合は、輝度が前記中間値よ
り大きい微小面については、前記光源の光源色と前記背
景の背景色との混合色として表現し、かつ、輝度が高く
なる程前記光源色の割合を高くし、輝度が低くなる程前
記物体色の割合を高くするように表現し、 前記三次元図形を材質感をもった二次元画像に置換する
ことを特徴とする三次元図形を二次元表現する上での材
質感表現方法。 ２、輝度を背景光成分と拡散反射成分と鏡面反射成分と
の３つの成分の和として計算することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の三次元図形を二次元表現する上
での材質感表現方法。 ３、三次元図形を二次元画像に置換する場合に、Ｚバッ
ファアルゴリズムによる隠面処理を行なうことを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の三次元図
形を二次元表現する上ででの材質感表現方法。 ４、隠面処理を行なう場合、透明な材質の微小面の背後
に、同じ又は異なる材質の微小面が重なるときは、両微
小面の色成分の混合色として表現し、かつ透明度が高く
なる程背後の微小面の色割合を高くし、透明度が低くな
る程手前の微小面の色の割合を高くして、前記三次元図
形の一部を透明な材質感をもつた二次元画像に置換する
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の三次元図
形を二次元実現する上での材質感表現方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15278185A JPS6214270A (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 三次元図形を二次元表現する上での材質感表現方法 |
| EP86904369A EP0229849B1 (en) | 1985-07-05 | 1986-07-05 | Method and apparatus for designing three-dimensional container |
| US07/019,314 US4817005A (en) | 1985-07-05 | 1986-07-05 | Method of designing cubic receptacle and apparatus therefor |
| PCT/JP1986/000347 WO1987000320A1 (en) | 1985-07-05 | 1986-07-05 | Method and apparatus for designing three-dimensional container |
| DE3650494T DE3650494T2 (de) | 1985-07-05 | 1986-07-05 | Konzipierungsverfahren und -vorrichtung dreidimensionaler behälter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15278185A JPS6214270A (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 三次元図形を二次元表現する上での材質感表現方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6214270A true JPS6214270A (ja) | 1987-01-22 |
Family
ID=15548006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15278185A Pending JPS6214270A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-11 | 三次元図形を二次元表現する上での材質感表現方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6214270A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486867A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Hitachi Ltd | Apparatus for aerobic cultivation of microorganism and method for control thereof |
| JPH02264377A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-29 | Nec Corp | 無彩色物体への着色方式 |
-
1985
- 1985-07-11 JP JP15278185A patent/JPS6214270A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486867A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Hitachi Ltd | Apparatus for aerobic cultivation of microorganism and method for control thereof |
| JPH02264377A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-29 | Nec Corp | 無彩色物体への着色方式 |
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