KR100932881B1 - 변경색의 생성 및 표시방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

분광광도계를 사용하여 원도색 (元塗色) 의 분광반사율을 측정하는 것, 측정한 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻는 것, 및 변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시하는 것을 포함한다.

변경색, 분광반사율

Description

변경색의 생성 및 표시방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CREATING AND DISPLAYING MODIFIED COLOR}

도 1 은 본 발명의 시스템 구성도이다.

도 2 는 본 발명의 플로우차트도이다.

도 3 은 색 변경 작업의 컴퓨터 화면이다.

도 4 는 작성한 색 필터의 그래프이다.

도 5 는 IV68, SV68, FF68 을 증감시킨 메탈릭색의 그래프이다.

도 6 은 채도를 증감시킨 중채(中彩) 적 마이카색의 그래프이다.

도 7 은 파장을 시프트시켜 색상을 바꾼 중채 적 마이카색의 그래프이다.

도 8 은 색 필터를 곱하여 착색한 실버 메탈릭색의 그래프이다.

도 9 는 별도의 색을 혼색하여 착색한 실버 메탈릭색의 그래프이다.

본 발명은, 도색의 색 질감을 임의로 바꾸어 화면 상에 컴퓨터 그래픽으로서 출력하는, 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법에 관한 것이다.

또 본 명세서에 있어서, 본 발명은 메탈릭색을 처리하는 방법 및 장치로서 설명되는데, 본 발명은 메탈릭색 뿐만 아니라 솔리드색에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 분명하다.

최근 자동차 회사의 도색 개발 속도의 향상을 위해 여러 가지 국면에서 컴퓨터를 사용한 도료 설계 지원 툴이 개발되고 있다. 예를 들어, 의장 효과를 높이기 위하여 바인더 중에 유채 안료와 플레이크형 광휘성 안료 (알루미늄 플레이크, 펄 플레이크 등) 또는 레일리 산란을 이용한 미립자 산화 티탄을 섞은 메탈릭 도색이 있다. 보는 각도에 따라 명도나 채도 및 색상이 변화하여 금속감이나 펄감 등의 질감이 느껴진다.

이들 도색을 개발하는 종래의 방법은 자동차 회사의 컬러 스타일리스트라 불리는 디자이너가 천, 화장품 병, 조개껍데기, 잡지 속의 이미지 화상을 도료 회사의 조색 디자이너에게 원하는 색 질감을 구두로 설명하여 도색 개발을 의뢰하는 방법이 일반적이며, 현재도 이러한 커뮤니케이션이 주류를 이루고 있다. 이 방법은 개인의 경험과 표현력에 의존하며, 종종 색의 발주자인 컬러 스타일리스트와 조색 디자이너 사이에서 의견 차이가 생겨 주문에 맞지 않는 도색을 작성하는 등의 비효율성이 문제시되어 왔다.

그러나, IT 혁명으로 상징되는 것처럼, 색을 측정하는 기기, 컴퓨터, 표시 모니터의 성능 향상에 의해 자동차 외판색의 신의장 개발에서도 컴퓨터를 사용하여 도색설계를 하고자 하는 요망이 자동차 회사, 도료 회사 모두 시대적 요구로써 생겨났다. 이들 기기를 사용하여 도색 개발의 정밀도 향상과 속도 상승을 기대할 수 있다.

본 발명은, 자동차 외판색 중에서 특히 색수가 많은 플레이크 안료를 함유하는 메탈릭 도색의 색 질감을 화면 상에서 임의로 바꾸어 새로운 색을 화면 상에서 표시하는 컴퓨터 시스템의 알고리즘과 수순을 제공한다.

신의장을 화면 상에서 설계하는 경우, 전적인 무로부터 새로운 색을 작성하는 경우는 없으며, 대개는 과거에 작성해 온 도색 (이것을 원색이라 함) 을 기초로 하여 이 색을 기호에 따라 수정하여 변경한 색 (이것을 변경색이라 함) 을 얻는 방법이 종래부터 행해지고 있다.

그래서, 원색인 메탈릭 도색의 색을 변각 분광광도계로 측정하여 전체 수광각도, 또는 하이라이트, 정면, 음영과 각도별로 반사율을 변화시켜 색, 질감을 바꿔 새로운 색을 작성하고, 작성한 색을 RGB 로 변환시켜 화면에 원색과 변경색을 풀컬러 그래픽으로 표시하여 시각적으로 색 질감을 판단하며, 결정된 분광반사율을 사용하여 기존 도색의 데이터베이스로부터 근사색을 검색하여 과거의 배합을 구하고 또 메탈릭 CCMS 로 예측 배합을 구하여 변경색을 현실적으로 작성하는 알고리즘과 수순을 개발하여 시스템으로서 완성시켰다. 원도색 (元塗色) 의 다각도 분광반사율의 반사율로 연산하여 색과 질감을 임의로 바꾼 반사율로부터 컴퓨터 그래픽을 작성하고, 원색과 변경색의 화상을 동시에 표시하고 가시적으로 평가하여 도색 데이터베이스로부터 근사색을 검색 또는 CCM 에 의해 배합을 산출할 수 있는 시스템을 제공한다.

대형 변각 분광광도계 (무라카미색채연구소 제조 GCMS) 로 메탈릭 도색을 측정하여 변각 분광반사율로부터 질감 파라미터를 산출한다. 제 1 = 분광파장에 의존, 제 2 = 수광각도에 의존을 계산하여 질감을 바꾼 분광반사율을 예측하는 수단을 구비한 컴퓨터 그래픽 장치 (일본 공개특허공보 제 1996-123981 호 참조) 가 있는데, 이 방법에서 사용하고 있는 분광광도계는 1 도씩 측정할 수 있어 정밀도는 있지만 측정에 시간이 많이 걸린다는 결점이 있었다. 또, 다량의 변각 분광반사율을 미리 연산하여 2 개의 특징 파라미터를 산출해 두어야 한다.

대형 변각 분광광도계 (무라카미색채연구소 제조 GCMS) 로 1 도씩의 측정값을 자동차 형상의 각도로 맵핑하여 자동차 화상을 작성하고, 그것을 시판되는 사진편집 소프트에 표시하고 마스크하여 색을 수정하는 방법 (일본 공개특허공보 제 1998-222653 호 참조) 이 있는데, 이것은 원색은 측색 (測色) 된 반사율이지만 변경 후의 색은 사진편집 소프트의 내부에서 처리하는 RGB 값으로서, 분광반사율로 얻어지지 않는다. 또, 변경 후의 색의 수광각도와 색과의 대응관계를 명확하게 할 수 없으므로 변경 후의 색을 도색 데이터베이스로부터 검색하거나 반사율로부터 CCM 을 실시할 수는 없다.

도색의 분광반사율과 자동차 형상의 3 차원 형상으로 맵핑하고, 환경광도 포함하여 렌더링하여 리얼한 사진을 작성해 자동차 외판색을 평가하는 방법 (일본 공개특허공보 제 1999-66119 호 참조) 이 있는데, 기존 도색을 3 차원 형상으로 맵핑하는 방법으로, 원색을 색채학적으로 변경하여 새로운 색을 작성하는 것은 아니다.

CG (시뮬레이션 화상, 디지털 카메라 화상 등) 의 RGB 를 XYZ 로 변환하고 퍼지 추론을 사용하여 인간의 애매성을 주어 데이터베이스로부터 근사색을 검색하는 방법 (일본 공개특허공보 제 1999-269411 호 참조) 이 있는데, 이 방법은 측정값의 분광반사율로부터 변경색을 작성하는 것은 아니다.

견본첩 데이터베이스 (도료 배합 유), 그 변각 측정값과 자동차의 3 차원 형상 데이터를 사용해서 고속 렌더링하여 자동차의 CG 를 만든다. 또, 색은 감성정보와 링크하여 디자이너가 디자인 용어로 도색을 선정할 수 있게 하였다 (일본 공개특허공보 제 1999-66119 호 참조). 이것도 감성의 데이터베이스의 검색이며 색 변경은 아니다.

원화상이 갖는 원색을 변경색으로 변환하는 색변환방법.

원색의 특성 데이터의 데이터베이스를 사용하여 자동차를 외광 하에서 본 색으로 렌더링하는 방법 (일본 공개특허공보 제 1999-232430 호；물체화상의 색변경방법) 이 있는데, 일본 공개특허공보 제 1996-123981 호와 동일한 수법으로 색을 변환하는 방법으로서, 다량의 변각 분광반사율을 미리 연산하여 2 개의 특징 파라미터를 산출해 두어야 하는 결점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 원색의 다각도 분광광도계로부터 얻어진 분광반사율의 특성을 크게 손상시키지 않고 반사율을 연산하고, 색을 미세 수정하여 새로운 변경색의 분광반사율을 산출한 뒤, 그것을 컴퓨터 그래픽으로써 모니터 상에 변경 전과 후의 화상을 동시에 표시하고 색의 수정 방향을 시각적으로 판단하여, 도색의 신색 개발, 특히 의장성의 여부를 판단할 수 있는 디자인 툴을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 변경 후의 변경색을 희망하는 도장 공정 (예를 들어, 2C1B, 3 코트 등의 복층 공정) 및 타겟으로 하는 자동차 회사의 도장 라인에서 실현할 수 있는지 없는지의 판단을, 미리 설정해 둔 색 재현의 한도값에 비추어 공업적으로 성립하는지 아닌지의 메시지를 표시하는 공업 용도의 도색 설계 툴을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 변경 후의 분광반사율을 사용하여 기존의 도색 데이터베이스로부터 다각도에서 근사색을 검색하여 가장 근사한 색과 질감을 가진 색을 검색하고, 검색결과의 도색을 기초로 변경색을 신속하게 작성하는 신의장 개발을 위한 근사색 검색 툴을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 근사색 검색에 의해 근사 색이 없을 때에는 변경색의 분광반사율을 사용하여 메탈릭 CCM 을 실시하고, 배합 계산하여 색재의 배합량을 산출하여 변경색을 신속하게 작성하기 위한 색설계용 메탈릭 CCM 을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여, 분광광도계를 사용하여 원도색의 분광반사율을 측정하는 것, 측정한 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻는 것, 및 변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법이 제공된다.

바람직한 양태에서는, 다각도 분광광도계를 사용하여 메탈릭색인 원도색의 분광반사율을 측정하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 수광각도가 입사광의 정반사광을 0 도로 한 편각으로 나타낸 수광각도가 10∼100 도 사이의 다섯 개 이상의 각도이며, 다각도 분광광도계를 사용하여 원도색의 분광반사율을 측정하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율에 계수를 곱하여 변경 분광반사율을 얻는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 그 계수가 전체 각도와 동일한 값이다.

바람직한 양태에서는, 그 계수가 1 조작당 0.5∼1.5 의 범위에 있고, 복수 회의 반복 조작을 실시하여 단계적으로 색을 변경하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 각도마다 계수가 상이하다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율의 산과 골을 신장시켜 변경 분광반사율을 얻는다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율의 최대값을 확대하고 최소값을 축소하여 채도를 주로 바꾼다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율의 파장을 시프트하여 변경 분광반사율을 얻는다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율의 파장을 시프트하는 양이 1 조작당 -5㎚∼+5㎚ 의 범위이고, 복수 회 반복 조작하여 단계적으로 색상을 주로 변경한다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율에 컬러 필터 계수를 곱하여 변경 분광반사율을 얻는다.

바람직한 양태에서는, 그 컬러 필터 계수가 380∼700㎚ 의 파장 범위에서 0.8∼1.2 의 범위에 있고, 복수 회 조작을 반복하여 단계적으로 색을 변경한다.

바람직한 양태에서는, 측정한 분광반사율에 다른 도료의 분광반사율을 배합 비율로 가산연산함으로써 색과 질감을 변경한 변경 분광반사율을 얻는다.

바람직한 양태에서는, 다른 도료의 분광반사율에 배합 비율을 곱하여 얻어진 분광반사율을, 측정한 분광반사율에 합산함으로써 변경 분광반사율을 얻는다.

바람직한 양태에서는, 변경 분광반사율을 RGB 값으로 변경하고, RGB 값에 의해 특정된 변경색을 얻는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 측정된 원도색의 분광반사율을 RGB 값으로 변환하고, RGB 값에 의해 특정된 원도색을 얻는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 원도색 및 변경색 쌍방의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시한다.

바람직한 양태에서는, 측정된 원도색의 분광반사율 및 변경 분광반사율을 사용하여 원도색 및 변경색 쌍방의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시한다.

바람직한 양태에서는, 원도색의 RGB 값 및 변경색의 RGB 값을 사용하여 원도색 및 변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시한다.

바람직한 양태에서는, 모니터에 표시된 원도색 및 변경색의 컴퓨터 그래픽을 사용하여 원도색 및 변경색의 의장성을 가시적으로 평가하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 변경색을 생성하는 도료를 작성할 수 있는지 체크하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 작성 가능한 색의 상한 표를 사용하여 변경색을 생성 하는 도료를 작성할 수 있는지 체크한다.

바람직한 양태에서는, 그 작성 가능한 색의 상한 표를 도장 공정, 도장 라인별로 교체할 수 있다.

바람직한 양태에서는, 변경색이 그 작성 가능한 색의 상한 표에서의 상한을 초과하였을 때 화면에 경고 메시지를 표시하여, 비현실적인 색을 창작하는 것을 방지한다.

바람직한 양태에서는, 변경색의 근사색을 검색하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, 변경 분광반사율을 사용하여 변경색의 근사색을 검색한다.

바람직한 양태에서는, 변경 분광반사율을 사용하여 도색 데이터베이스로부터 변경색의 근사색을 검색한다.

바람직한 양태에서는, 변경색을 생성하는 도료의 배합을 계산하는 것을 포함한다.

바람직한 양태에서는, CCM 시스템에 변경 분광반사율을 판독 입력하여, 변경색을 생성하는 도료의 배합을 계산한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 도색의 분광반사율을 측정하는 분광광도계와, 측정된 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻기 위한 수단과, 변경색의 컴퓨터 그래픽을 표시하는 모니터를 구비하는 것을 특징으로 하는 변경색의 생성 및 표시장치가 제공된다.

(발명의 상세한 설명)

본 발명의 시스템 구성도를 도 1 에 나타내었다. 도면과 같이 통상적으로 입수할 수 있는 컴퓨터 (101) 에 풀컬러 표시가 가능한 모니터 (102) 를 접속한 구성이 기본이다. 원색의 변각 또는 다각도 분광반사율을 얻기 위해서는, 실제로 작성한 도판이나 색지 (105) 를 측정해도 되고, 인터넷 (108) 과 같은 광역 네트워크 상의 서버 (107) 로부터 네트워크를 통하여 입수해도 된다. 원색의 CG (104) 를 표시하고, 이하에 서술하는 순서로 작성할 수 있는 변경색의 CG (103) 를 표시하고 동시에 도색을 육안으로 보아 의장성을 평가한다.

본 명세서에 있어서, 「반사율」이란 임의의 파장 λ에서의 반사율 (R%) 을 말하고, 「분광반사율」이란 파장 λ마다의 반사율 (R(λ)%) 을 말하며, 다각도 분광반사율은 다수의 각각의 각도에서의 분광반사율을 말한다. 단, 「분광반사율」을 간단히 반사율이라고 하기도 한다. 메탈릭색은 보는 각도에 따라서 다른 색을 나타낸다. 솔리드색은 보는 각도에 따라 색이 변하지 않는다. 메탈릭색을 측정하기 위해서는 다각도 분광광도계를 사용할 필요가 있고, 솔리드색을 측정하기 위해서는 「다각도」분광광도계일 필요는 없다.

처리 순서를 도 2 를 사용하여 더욱 상세히 설명한다.

첫번째로, 원색이 되는 메탈릭 도색을 준비한다 (201). 이 도색은, 고객으로부터 제시되는 경우도 있고, 현재의 자동차에 설정해 둔 라인 컬러 (이것을 호구색이라고 함) 인 경우도 있고, 또는 도료 회사가 가지고 있는 스톡 컬러로부터 선택된 색인 경우도 있다. 어느 경우라도 가능한 한 변경 후의 색에 근사한 색을 원색으로 한다.

또는, 다각도 분광광도계를 사용하여 원색을 측색한다. 다각도 분광광도계로서 무라카미색채연구소 제조 GCMS (입사각도와 수광각도를 1 도씩 변경 가능) 이나 휴대형 분광광도계로서 미국 X-Rite 사의 MA68 (입사각도 -45 도, 수광각도는 정반사광으로부터의 편각으로 15, 25, 45, 75, 110 도) 를 사용한다. MA68 을 사용하면 단시간에 대량의 측색이 가능하여 편리하다.

두번째로, 이 다각도 분광반사율을 사용하여 컴퓨터 그래픽을 작성한다 (202). GCMS 를 사용하여 1 도씩 측정한 경우는 측정한 반사율로부터 JIS Z 8701 을 사용하여 XYZ 로 한 후, CIE (국제조명위원회) 가 정의하고 있는 XYZ 로부터 RGB 로 변환하는 식을 사용하여 RGB 로 하고, 전체 각도의 RGB 점을 계산하여 이것을 화면상에 표시하면 하이라이트 (일반적으로 수광각도가 10-15도) 로부터 음영 (일반적으로 수광각도 75-110도) 까지의 매끄러운 그라데이션 도색의 CG 가 얻어진다.

휴대형 분광광도계인 MA68 을 사용한 경우는 측정각도가 5 각도이기 때문에, 이대로는 5 점의 RGB 점밖에 얻어지지 않는다. 그 경우는 일본 공개특허공보 제 1998-10045 호에 개시된 메탈릭 도막의 광학적 성질을 결정하는 방법에서 규정한 5 각도의 반사율 회귀식으로부터 임의 각도의 반사율을 예측 회귀식을 사용하여 하이라이트에서 음영까지의 분광반사율을 예측한 후, XYZ, RGB 를 산출하여 컴퓨터 그래픽을 얻을 수 있다.

세번째로, 원색의 반사율을 연산하여 다양한 색 및 질감으로 변경시킨 후, 변경색의 분광반사율을 얻는다 (203).

네번째로, 변경색의 색 정보와 CG 를 표시한다 (204). 색 정보로서 색도값 (Lab*, Lch*) 이나 질감 파라미터 (하이라이트의 휘도를 나타내는 IV, 정면의 명도를 나타내는 SV, 하이라이트와 정면의 콘트라스트를 나타내는 플립플롭값 FF) 가 적합하다. 또한, 원색의 변경색과의 다각도의 색차를 구하여, 풀컬러 모니터 상에 상기 서술한 원색의 CG 옆에 표시한다.

다섯번째로, 색 재현 영역이 OK 인지 아닌지를 판단한다 (205). 미리 작성해 둔 도장 공정 (2C1B, 3 코트 등), 또한 자동차 회사의 도장 라인마다 실제로 도장하여 도막이 되는 "색채 재현 영역의 상한값 표" (컴퓨터가 판독 입력할 수 있는 파일형식) 를 판독 입력하여, 이 변경색이 이 안에 들어 있는지 혹은 빠져 있는지를 체크한다. 만일 빠져 있어 현실의 도색이 될 수 없는 경우는, 색 변경의 연산 (203) 으로 되돌아가 다시 변경색을 작성한다. 이 색채의 재현 영역으로서 저장하는 색 질감 파라미터는 IV, FF, 각 각도마다의 Y 값과 L* 값, 색의 상한을 규정하는 값으로서 c* (메트릭 채도), h* (메트릭 색상) 이 적합하다.

IV, FF 는 밝기의 변화를 표시하며, 육안으로 볼 때에 음영감을 표시한다. 표로 저장하는 경우는 FF 를 0.2 씩 구분하여 그 안에서 최대의 IV 를 기술해 둔다.

각 수광각도마다의 Y 값과 L* 값은, 변경색의 명도 또는 휘도 (명도가 화이트인 100 을 넘으면 휘도로 표현함) 를 규정한다. 표로 저장하는 경우는 각 각도에서의 최대값을 기술해 둔다.

채도 c* 와 색상 h* 은 쌍으로 사용한다. 360 도의 색상 원(圓) h* 을 약 30 도씩 구분하여, 그 색상 중에서의 최대 채도 c* 을 기술해 둔다. 수광각도는 하이라이트 (수광각도 15도), 정면 (45도) 의 2 각도를 규정하면 충분하다. 그 이유는, 하이라이트 15 도는 안료층을 투과한 광휘재로부터 반사된 금속광 (알루미늄 플레이크의 경우) 이나 간섭광 (간섭 마이카의 경우) 을 특징적으로 나타내고, 또한 정면 45 도는 안료의 확산광을 나타내기 때문이다. 이 2 각도에서 변경색의 색상에 대한 채도를 체크하면 충분하다. 그리고, 색상별로 나눈 이유는, 색채학적으로 적색에서 황색은 고명도, 고채도이고, 청록색에서 청색, 보라색은 저명도 및 저채도로서, 색 영역에 따라서 발색의 상한의 채도가 극단적으로 다르기 때문이다.

이 "색채 재현 영역의 상한 표" 를 도장 공정 (2C1B, 3 코트 등) 과 자동차 회사의 도장 라인마다 준비하여 색을 변경할 때 도장 공정과 도장 라인을 PC 에 지정하고, 해당하는 "색채 재현 영역의 상한 표" 를 판독하여 색 변경한 도색의 색, 질감 파라미터가 이 안에 들어 있는지 아닌지를 수시로 계산하고, 만일 빠져 있는 경우는 PC 의 모니터 상에 경고 메시지나 경고음을 내어 오퍼레이터에게 알린다. 이렇게 해서 PC 상에서 비현실적인 도색을 작성하는 것을 방지할 수 있다.

여섯번째로, 변경색의 도색 이미지를 디자이너의 감성에 의해 좋고 나쁨을 판단하여 (206), 만일 마음에 들지 않으면 다시 색 변경의 연산 (203) 으로 되돌아가 재차 변경색을 작성한다.

일곱번째로, 확정된 변경색의 다각도 반사율을 컴퓨터의 기억장치에 저장한 다 (207).

여덟번째로, 변경색의 근사색을 컬러 라이브러리에서 검색한다 (208). 근사색의 보다 좋은 검색방법은, 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2002-259398 호 (= 미국 특허출원 공개 제 2002/0084476 호) 에 개시된 메탈릭 도색의 근사색을 고속으로 검색하는 방법을 이용할 수 있다. 이렇게 해서 변경색에 근사한 색의 실제 도색을 얻을 수 있고, 고객에게 제출할 수 있다.

아홉번째로, 변경색을 CCM 으로 처리하여 예측 배합을 얻는다 (209). 이미 공지된 메탈릭의 CCM 을 사용하여 변경색의 다각도 분광반사율로부터 배합 계산을 할 수 있다. 구체적인 방법으로서, 일본 공개특허공보 제 2001-221690 호 (= 미국 특허출원 공개 제 2001/036309 호) 에 개시된 컴퓨터 조색장치 및 이 장치를 사용한 도료의 조색방법이나, 시판되는 메탈릭 CCM 의 소프트를 이용할 수 있다.

이하에, 본 발명의 핵심부분인 메탈릭 도색의 다각도의 분광반사율 색 변경을 변경하여, 원색으로부터 변경색을 작성하는 알고리즘, 순서를 서술한다.

1. 메탈릭 도색의 다각도 분광반사율을 나타내는 기호

색을 변경하는 가장 확실한 방법은, 색의 물리량인 분광반사율을 변경하는 방법이다. 다각도 분광광도계로 측정한 반사율을 아래와 같이 나타낸다.

R (x, λ)

여기서, R 은 반사율 (Reflectance) 이고, 측정기가 부속된 교정판에 의해 교정한 반사율% 로 나타낸다. x 는 수광각도이고, 일반적으로 정반사광으로부터의 편각으로 나타낸다. λ는 파장이고, 일반적으로 가시광 범위 400-700㎚ 의 사이를 10㎚ 간격 (파장수 31 개), 20㎚ 간격 (파장수 16 개) 으로 나타낸다.

정확하게는 이 중에 추가로 입사각도의 변수가 필요하지만, 임의의 측정계에 있어서 입사각도는 고정되어 있고, 측색학의 규격으로부터 -45 도를 채용하는 기기가 대부분이기 때문에 생략하였다.

x 의 수광각도가 취할 수 있는 범위는 측정기기의 종류에 따라 다르다. 예를 들어, 무라카미색채연구소 제조 변각 분광광도계 GCMS 에서는, 입사각도와 수광각도를 1 도 간격으로 임의로 변경할 수 있다. 그러나 메탈릭 도색의 측색에서는 일반적으로 입사각도를 -45 도, 수광각도를 정반사광으로부터의 편각으로 나타내어, 5 도에서 110 도까지 최소 1 도 (통상은 5 에서 10 도) 마다 측정할 수 있다. X-Rite 사의 휴대형 분광광도계 MA68 의 경우는 입사각도 -45 도, 수광각도 15, 25, 45, 75, 110 도의 5 각도로서, 통상의 메탈릭 도색이라면 이 5 각도 측정에서 하이라이트 (15 도, 25 도) 로부터 정면 (45 도), 음영 (75 도, 110 도) 까지 필요한 만큼 충분하게 측정할 수 있다. 일반적으로 다음과 같이 나타낸다.

x1, x2, ... xn (i = 1, n) n 이 수광각도의 수

파장 λ은 400-700㎚ 의 사이를 10㎚ 간격 (파장수 31 개), 20㎚ 간격 (파장수 16 개) 으로 나타내고, 일반적으로 다음과 같이 기재한다.

λ1, λ2, ... λm (j = 1, m) m 이 파장의 수

이상을 정리하면, 메탈릭색을 다각도 분광광도계로 측정한 측정값은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

R(xi, λj) i = 1, n j = 1, m

본 보고에서는, 다각도 분광광도계로 MA68 을 모델로 채용하고, 이하의 논의는 n = 5, m = 16 으로 하여 식을 전개한다. 즉, 이하의 기호가 된다.

x1 = 15 도, x2 = 25 도, x3 = 45 도, x4 = 75 도, x5 = 110 도

λ1 = 400㎚, λ2 = 420㎚, ... λ16 = 700㎚

2. 반사율의 승산 방법

2.1 전체 각도의 반사율을 일률적으로 계수 k 배하는 방법

원색의 반사율 R 을 변경하여 새로운 색의 반사율 R' 을 얻는 방법으로서 원래의 반사율 R(x, λ) 에 양의 실수계수 (k) 를 곱하는 방법이 가장 간편하다. 양의 실수이면 반사율이 0.0 이하가 되는 일이 없어, 실제의 색에 적용할 수 있다.

R'(x, λ) = k * R (x, λ)

수광각도마다 곱하는 계수를 변경하는 경우는 하기 식 1 로 나타낼 수 있다.

R' (xi, λj) = ki * R(xi, λj) i = 1, 5 j = 1, 16 ... 식 1

전체 각도의 반사율을 일률적으로 k 배하는 방법은 메탈릭 도색의 반사율을 평행이동시키는 것으로서, 색채 과학적으로는, 3 자극값 XYZ 에서는 밝기 Y 값이 변하고 CIE Lab 에서는 명도 L* 값이 변하여, 결과적으로는 색상과 채도의 변화가 적다.

2.2 각도마다 반사율에 곱하는 계수 k 를 바꾸는 방법

메탈릭 도색의 색을 변경할 때, 하이라이트를 강하게 바꾸거나 또는 음영의 색만을 바꾸고자 하는 요구가 있다. 이 경우는, 각도 xi 의 계수 ki 만을 변경하는 것은 적당하지 않다. 왜냐하면, 메탈릭 도색에서는 어느 각도의 반사율만을 변경하는 것이 불가능하여, 하이라이트에서 음영까지 연속적으로 반사율이 변하기 때문이다. 그래서, 반사율에 곱하는 계수 k 를 각도 x 에 대한 일차함수로 근사한다. 요컨대, 하이라이트 x1 도에서의 계수를 k1, 음영 x5 도에서의 계수를 k5 로 하면, 중간의 k2, k3, k4 는 먼저 x1 도와 x5 도의 사이의 기울기 (s) 를 구한 후

s = (k5－k1)/(x5－x1) ... 식 2

k2 = k1＋s * (x2－x1)

k3 = k1＋s * (x3－x1)

k4 = k1＋s * (x4－x1)

일반적으로 ki = k1＋(xi－x1) * (kn－k1)/(xn－x1) 이 된다. 이 계수의 값을 1.0 보다도 크게 하면 반사율이 증대되고, 1.0 보다도 작으면 반사율이 감소한다. 연구 결과, 원색의 색 질감을 손상시키지 않고 변경시키는 범위는, k1, k5 의 변경 영역이 0.1 에서 2.0 사이이고, 보다 바람직하게는 0.8 에서 1.2 사이가 바람직하다. 너무 크게 변경하면 극단적으로 색이 지나치게 변색되는 결점이 있다. 예를 들어 x1 = 0.8, x5 = 1.2 로 하면, 중간의 값은 x2 = 0.84, x3 = 0.93, x4 = 1.05 가 된다.

3. 메탈릭 도색의 음영감을 바꾸는 연산

3.1 음영감을 나타내는 파라미터

가장 기본적인 메탈릭 도색의 질감 중 하이라이트와 정면의 음영감을 나타내는 파라미터를 설명한다. 일반적으로는 IV, SV, FF 로서 알려져 있다. MA68 의 5 각도를 사용하여 측정한 경우는, MA68 의 측정값으로부터 구했다는 의미에서 IV68, SV68, FF68 의 기호를 사용한다. 음영감이란, 하이라이트의 밝기와, 정면으로부터 음영의 밝기의 비이다. 따라서, 분광반사율의 연산에서는, 하이라이트 15 도의 반사율과, 정면 45 도로부터 음영 75 도의 반사율의 연산과 동일한 것이다. 실제로는 곱하는 계수를 하이라이트가 1.0 이상, 음영이 1.0 이하로 하면 하이라이트가 업되고 음영이 다운되므로, 음영감은 증가하고, 보다 금속감이 강해진다.

IV68 은 하이라이트측 k1 도 (MA68 이면 15 도) 의 3 자극값 XYZ 내 (內), 밝기를 나타내는 Y 값인 SV68 은 정면의 k3 도 (MA68 이면 45 도) 의 3 자극값 XYZ 내 (內), 밝기를 나타내는 Y 값인 FF68 은 IV68 과 SV68 에서 하기 식을 사용하여 계산할 수 있는 파라미터이다.

FF68 ＝ 2 ×(IV68 － SV68) / (IV68 ＋ SV68)

IV68 은 하이라이트, 요컨대 정반사광 근방의 밝기이고, 화이트인 100 을 초과하면 육안으로는 명도에서 휘도로 느끼는 파라미터이고, 값이 클수록 보다 강한 휘도가 얻어져 금속감이 강하게 느껴진다.

SV68 은 정면의 밝기이며, 값이 작을수록 정면에서 음영이 어둡게 느껴지고, 금속감이 강하게 느껴진다.

FF68 은 하이라이트와 정면의 밝기비, 요컨대 콘트라스트를 나타내는 파라미터이고, 취할 수 있는 값은 0.0 에서 2.0 까지이다. 값이 클수록 금속감이 강 해진다. 일반적으로 방향성이 없는 안료만을 함유하고 있는 솔리드 도색에서는 0.0, 알루미늄 플레이크를 포함하는 실버 메탈릭 도색에서 1.6 에서 1.8 이다. 또, 여기서 사용하고 있는 Y 값은, 3 자극값 XYZ 중 밝기를 표현하는 수치로서, 분광반사율로부터 JIS Z8701 에 규정된 식에 따라 계산할 수 있다.

3.2 IV68 을 증감시킨다

하이라이트의 밝기 (또는 휘도) IV68 을 증가시키는 경우에는 k1 ＝ 1.05, k5 ＝ 1.0 으로 하고, 식 2 에서 중간의 k2, k3, k4 를 구한다. x1 도의 새로운 반사율 R' 는 식 1 로 구한다. 또한 반대로 IV 를 줄이는 경우에는 k1 ＝ 1 / 1.05 ＝ 0.9523, k5 ＝ 1 / 1.0 ＝ 1.0 으로 하여 하이라이트의 계수 배율을 1.0 보다 작게 하고, 식 2 에 의해 각 각도의 ki 를 구하여 식 1 로 계산한다. 이렇게 함으로써, 반대로 IV68 을 감소시킬 수 있다.

k1, k5 의 값은 이 값에 한정하는 것은 아니고, 0.5 에서 1.5 사이가 적합한 범위이지만, 특히 하이라이트의 휘도 변경은 육안으로 눈에 띄므로 1.05 정도가 타당하다.

실제로 화면 상에서 색을 변경할 때에는 "IV68 을 up" 커맨드를 실행하면 식 1 로부터 변경색의 R' 을 계산하고, 화면에 각 각도의 색도값 CIE Lab*, Lch*, 나아가 IV68, SV68, FF68 을 표시하고, 본래의 색과의 색차를 계산하여 각 각도의 색차 ΔE 를 화면에 표시함과 동시에 CS 화상도 표시한다.

"IV68 을 up" 을 1 회 실행한 후, 효과가 작아 목적하는 하이라이트의 휘도에 도달하지 않은 경우에는 추가로 현재의 변경색에 대해 다시 "IV68 을 up" 커맨 드를 실행할 수 있다. 이 경우의 계수는 k1 ＝ 1.05 * 1.05 ＝ 1.1025 가 되고, 실행할 때마다 IV68 은 증가한다.

3.3 SV68 을 증감시킨다

정면의 밝기 SV68 을 증가시키는 경우에는 k1 ＝ 1.0, k5 ＝ 1.2 로 하고, 반대로 감소시키는 경우에는 k1 ＝ 1 / 1.0, k5 ＝ 1 / 1.2 로 하여 식 2 에서 중간 각도의 계수를 계산한다.

3.4 FF68 을 증감시킨다

하이라이트와 음영의 음영감을 증가시키는 경우에는 k1 ＝ 1.05, k5 ＝ 0.8 로 하고, 반대로 감소시키는 경우에는 k1 ＝ 1 / 1.05, k5 ＝ 1 / 0.8 로 하여 식 2 에서 중간 각도의 계수를 계산한다.

4. 채도를 증감시킨다

채도가 높은 색의 반사율은 적색이면 적색, 청색이면 청색의 주파장의 반사율이 크고, 그 이외에는 작은 색이며, 반사율의 산과 골이 가파른 곡선이다. 이 조작을 수광각도마다 반사율 레벨로 실시하기 위해서는 다음과 같은 수순으로 실시한다.

<채도를 증감하는 수순>

1) 현재의 반사율 R(x, λ) 에서의 임의의 각도 x 에서의 파장 방향에서의 반사율의 최대값 R(x, max) 과 최소값 R(x, min) 을 얻는다.

2) R(x, max) 과 R(x, min) 의 중간점을 계산하고, 이것을 Rc (x) 로 하는 Rc (x) ＝ [R(x, max) － R(x, min)] / 2

3) Rc 를 0.0 으로 하고, Rmax 측을 양, Rmin 측을 음으로 하고, 산측이 양, 골측이 음인 새로운 반사율 Rn 을 작성하여, 이것에 각도마다의 계수 k 를 곱한다. 계수 k 가 1.0 보다 크면 산과 골이 넓게 퍼져 보다 강한 채도가 얻어진다. 반대로 k 가 1.0 보다 작은 경우에는 산과 골의 간격이 좁아져 채도가 저하된다.

Rn (x, λ) ＝ k* [R(x, λ) － Rc (x)]

4) 다시 Rc 를 Rn 에 더하여 채도 변경후의 반사율 R' 을 얻는다. 이 때, k 가 1.0 보다 큰 경우에는 R' 가 음인 경우가 있으므로, 그 때에는 측정기가 측정할 수 있는 최소의 반사율 0.001% 로 한다.

R' (x, λ) ＝ Rn (x, λ) ＋ Rc (x)

R' (x, λ) ＞ ＝ 0.001

5) 여기서 각도마다의 k 는 다음과 같이 설정한다.

하이라이트에서 음영까지 전체 각도의 채도를 높이고자 하는 경우에는 k1 ＝ k2 ＝ k3 ＝ k4 ＝ k5 ＝ 1.05 로 하고, 낮추고자 할 때에는 k1 ＝ k2 ＝ k3 ＝ k4 ＝ k5 ＝ 1 / 1.05 로 한다.

하이라이트의 채도를 주로 높이고자 할 때에는 k1 ＝ 1.05, k5 ＝ 1.0 으로 하여 식 2 에서 중간의 계수 k2, k3, k4 를 계산한다. 반대로 하이라이트의 채도를 낮추고자 할 때에는 k1 ＝ 1 / 1.05, k5 ＝ 1.0 으로 한다. 동일하게 음영의 채도를 높이고자 할 때에는 k1 ＝ 1.0, k5 ＝ 1.2, 낮추고자 할 때에는 k1 ＝ 1.0, k5 ＝ 1 / 1.2 로 한다.

5. 파장을 시프트시켜 색을 변경한다

이어서, 색상을 변경하는 방법으로서 2 개의 방법을 기술한다. 제일 먼저 소개하는 방법은 반사율의 파장을 장파장의 적색으로 시프트하는 방법 (Red Shift 라고도 한다) 과 단파장의 청색으로 시프트하는 방법 (Blue shift 라 한다) 이다. 현재 유통되고 있는 디지털 분광광도계는 파장범위 400-700㎚ 의 가시광 영역을 10㎚ 또는 20㎚ 마다의 이산적인 파장으로 측정하여 반사율을 얻는다. 파장을 시프트시키기 위해서는, 이 측정기가 측정하는 파장 간격으로 시프트시키면 색이 극단적으로 바뀌므로, 파장 λ1 번째와 λ2 번째의 반사율 R(λ1), R(λ2) 의 사이를 직선 근사하고, 이 간격 λ2 － λ1 을 p 분할하여 측정 파장보다 작은 단위로 파장을 움직이는 방식을 취한다. 이렇게 측정기의 파장 간격 Δλ을 p 로 나눈 값이 시프트시키는 파장 단위 dλ＝ Δλ/ p 가 된다. 이 분할수 p 는 정수가 아니어도 되며, 임의의 양의 실수이어도 된다.

dλ값의 범위는 －20㎚ 부터 ＋20㎚ 범위가 바람직하다. 이보다 크면 색상이 극단적으로 바뀌어 색수정이라고 할 수 없다. 보다 바람직하게는 －5㎚ 부터 ＋5㎚ 범위가 적당하다.

5.1 장파장으로 시프트시킨다

여기에서 측정 파장 범위가 400-700㎚, 파장 간격이 20㎚ 에서 측정된 16 개의 반사율이 있다고 하자. 이것을

R(λ) λ＝ 1, 16

으로 하고, 이것을 5 분할하여 20 / 5 ＝ 4㎚ 마다 움직이는 것으로 한다.

R(λ) ＝ R(λ) ＋ [R(λ＋ 1) － R(λ) ] / 5 λ＝ 1, 15 ...식 3.1

최후의 R(16) 번째는 장파장 끝의 700㎚ 이고, R(16 ＋ 1) ＝ R(17) 번째는 존재하지 않으므로, 이 경우에는 R(16) 은 움직이지 않는다.

5.2 단파장으로 시프트시킨다

R(λ) ＝ R(λ) ＋ [R(λ－ 1) － R(λ) ] / 5 λ＝ 2, 16 ...식 3.2

최초의 R(1) 은 단파장 끝의 400㎚ 이고, R(1 － 1) ＝ R(0) 번째는 존재하지 않으므로, 이 경우에는 R(1) 은 움직이지 않는다.

여기서, 각도마다 색의 시프트를 변경하고자 하는 경우에는 분할수 p 를 변경하면 된다. 요컨대, 분할수 p 가 작으면 크게 파장을 움직이고, 결과적으로 색의 시프트가 커진다. 예를 들어, 5 각도의 전체 각도를 일률 4㎚ 마다 파장을 시프트시키는 경우에는 x1 각도의 분할수 p1, x2 각도의 분할수 p2, , , , x5 각도의 분할수 p5 를 동일한 값으로 설정한다. 가령 파장 간격 dL 이 20㎚ 라 하면 20㎚ / 5 ＝ 4㎚ 이기 때문이다.

p1 ＝ p2 ＝ p3 ＝ p4 ＝ p5 ＝ 5

하이라이트를 주로 변경하고자 할 때에는 하이라이트측의 각도의 분할수를 작게 하고 음영측의 분할수를 크게 하여, 그 사이의 각도의 파장의 분할수는 비례 계산식 2 로 구하여 실행한다. 예를 들어, 이하와 같이 설정하면,

p1 ＝ 2, p5 ＝ 10

파장 간격 Δλ＝ 20㎚ 로 하면 하이라이트측의 각도 x1 은 20㎚ / 2 ＝ 10㎚ 시프트하고, 음영측의 각도 x5 에서는 20 / 10 ＝ 2㎚ 시프트하게 된다. 동일하게 음영측을 주로 변경하고자 할 때에는 하이라이트측의 각도의 분할수를 크게 하고, 음영측의 분할수를 작게 한다. 예를 들어, 이하와 같이 설정하면,

p1 ＝ 10, p5 ＝ 2

하이라이트측의 각도 x1 에서는 20㎚ / 10 ＝ 2㎚ 시프트하고, 음영측의 각도 x5 에서는 20 / 2 ＝ 10㎚ 시프트하게 된다.

6. 컬러 필터를 곱하여 색을 변경한다

6.1 컬러 필터를 곱한다

색을 변경하는 또 하나의 방법은 컬러 필터를 본래의 반사율에 곱하는 방법이다. 미리, 적색, 녹색, 청색, 황색의 r, g, b, y 의 컬러 필터인 Fr(λ), Fg(λ), Fb(λ), Fy(λ) 를 준비하고, 이것에 본래의 반사율 R(λ) 을 곱하여 새로운 색 R'(λ) 을 얻는다. 예를 들어, 적색으로 하기 위해서는 이하와 같이 한다.

R'(x, λ) ＝ R(x, λ) * Fr(λ)

이 컬러 필터는 미리 이하와 같이 작성해 둔다.

6.2 컬러 필터의 작성 방법

컬러 필터의 색은 원리적으로 어떤 색으로 작성해도 되지만, 색 변경한 후의 반사율을 후공정에서 CCM 을 사용하여 배합을 계산하기 위해서는 도료에서 사용한 안료로 작성하는 것이 좋다. 따라서, 일본 도료 공업회 색 견본첩으로부터, 색도가 높고 명도가 낮은, 요컨대 주파장의 색순도가 높은 색을 선택한다. 이 반사율을 기초로 예를 들어 적색이면 대략 600-700㎚ 의 주파장 범위의 계수를 1.1, 파장 성분이 없는 400-500㎚ 의 계수를 0.9 내지 1.0 의 값을 갖는 계수 벡터를 작성하여 이것을 컬러 필터로 사용한다. 색 필터를 작성하기 위해 사용한 추형(雛形)의 반사율은 어떤 색표라도 되지만, 도료에서 작성된 색 견본첩 (예를 들어 일본 도료 공업회에서 발행한 일본 도공 색 견본첩, 오토 컬러 견본첩) 이 적합하다.

이렇게 컬러 필터의 계수 벡터의 값은 추형으로 한 반사율을 0.9 - 1.1 사이로 압축한 형태를 취하고 있다. 이는 추형의 반사율을 그대로 사용하면 주파장은 반사율이 높지만, 그 이외에는 반사율이 0.1% 이하이고, 이 반사율을 본래의 반사율에 곱하면 본래의 색의 반사율이 극단적으로 작아져 색변화가 크기 때문이다. 요컨대 본래의 색을 죽이지 않고 그것에 미세하게 적색을 착색하기 위해 주파장에 1.0 보다 높은 계수를, 그 이외에 1.0 보다 미세하게 작은 계수, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 범위의 계수 벡터를 곱하는 방법이 현실적이다.

6.3 각도마다의 컬러 필터의 강도

전체 각도의 색을 변경하는 경우에는 수광각도에 상관없이 컬러 필터 F(λ) 를 본래의 반사율 R(x, λ) 에 곱하면 되지만, 각도마다 착색도를 변경하는 경우에는 상기 서술한 <채도를 증감하는 수순> 을 이용하여 컬러 필터 F(λ) 의 계수의 산과 골을 각도마다의 계수로 k 배로 변경한 (신장한 또는 압축한) 새로운 컬러 필터를 작성하고, 이것을 본래의 반사율 R(x, λ) 에 곱하는 방법을 채용한다.

7. 혼색

7.1 반사율의 혼합 방식

임의의 반사율에 다른 색의 반사율을 혼색하는 방법은 단순히

R'(x, λ) ＝ c1 * R(x, λ) ＋ c2 * W(x, λ)

여기서의 농도 비율은 c1 ＋ c2 ＝ 1.0 이다. W 가 섞이는 도색의 각도 마다의 반사율이다. KS 이론에서는 색재의 KS 값에 의한 가법성은 있으나 반사율끼리의 가법성은 없다고 알려져 있다. 그러나, 반사율끼리의 배합 비율에 의한 덧셈에서도 비교적 디자인 이미지에 맞는 색을 변경할 수 있어, 이 목적에는 충분하다. 예를 들어, 실버 메탈릭의 반사율에 청색 솔리드의 반사율을 혼합하면 하이라이트에서는 알루미늄 플레이크로부터의 높은 휘도가, 그리고 음영에서는 청색 안료로부터의 확산광이 관찰되어 디자인 이미지는 부합하고 있다.

7.2 각도마다의 혼색의 강도

수광각도마다의 혼색의 강도를 변경하기 위해서는 단순히 혼합 비율 c2 를 계수 k 에 따라 증감시키는 것으로 생각하여,

R'(x, λ) ＝ c1 * R(x, λ) ＋ (c2 * k) * W(x, λ)

여기서 농도 비율은 c1 ＋ kc2 ＝ 1.0 으로 하였다.

상기 식에서 k 가 수광각도마다의 가중치로, 하이라이트에 많은 혼색을 행하고자 한다면,

k1 ＝ 1.1, k5 ＝ 0.9 조건 k1 ＞ k5

로 하고, 식 * 에서 중간 각도에서의 k 를 구한다.

음영에 많은 혼색을 행하고자 하는 경우에는

k1 ＝ 0.9, k5 ＝ 1.1 조건 k5 ＞ k1

로 한다.

예를 들어, 다른 색의 반사율을 c2 ＝ 0.2 부 가하여, 하이라이트에 많이 가하고, 음영에 적게 가하고자 하는 경우에는 k1 ＝ 1.1, k5 ＝ 0.9 로 하면 수광각도 x1 에서는 0.2 * 1.1 ＝ 0.22 가하고, 수광각도 x5 에서는 0.2 * 0.9 ＝ 0.18 가하게 된다.

[시험예]

프로그램 조작 화면

작성한 메탈릭 도색의 색 질감을 변경하는 프로그램의 메인 화면을 도 3 에 나타내었다. 좌측 하부에 색을 변경하는 메뉴가 있고, 좌측 상부에 변경 후의 IV68, SV68, FF68 을 표시하고, 그 아래에 하이라이트 15 도와 정면 45 도의 색상 h*, 채도 c* 를 표시하고, 그 아래에 원색과의 수광각도마다의 색차 ΔE 를 표시하고, 그 아래에 변경색을 "색채 재현 영역의 상한 표" 로 체크한 후, 색 영역이 초과한 경우는 에러 표시를 한다. 우측에는 원색과 변경 후의 색의 CS 화상을 표시하고, 시각적으로 동시에 색 질감의 차이를 평가할 수 있도록 되어 있다.

원색 C1 의 작성

중간 입경 (평균입경 14㎛) 의 알루미늄 플레이크에 카본블랙 안료를 첨가하고, 알루미늄 플레이크 15PHR (수지 100 에 대한 색재의 중량), 카본 5PHR 의 도색을 작성하고, 중도판 위에 완전히 은폐될 때까지 도장한 후, 웨트 온 웨트로 클리어 도료를 도장하며, 마지막에 140 도, 30 분 경화시킨 도판을 얻어 이것을 원색 (기호 C1) 으로 하였다. 또한 본 검토는 측색학을 기초로 한 색 질감의 변경방 법이기 때문에, 도료는 용제형, 수성형, 베이킹형, 상건형에 상관없이 적용할 수 있다. 이후 도색 샘플의 작성도 특별히 도료의 종류나 경화의 타입을 지정하지 않고, 단순히 색재의 안료 농도를 PHR 로 기술한다.

원색 C2 의 작성

퀴나크리돈 바이올렛 안료 6.86PHR, 카본 블랙 1.81PHR, 착색 간섭 골드 마이카 10.08PHR 을 혼합하여 다크 레드 마이카색의 원색 C2 를 작성하였다.

원색 C3 의 작성

중간 입경의 알루미늄 플레이크 20PHR 을 함유하는 실버 메탈릭색의 원색 C3 을 작성하였다.

이상 작성한 원색을 휴대형 5 각도 분광광도계 (X-Rite사 MA68) 로 측색하였다. 측색값을 표 1 에 나타내었다.

색 필터의 작성

일본 도료 공업회가 작성한 견본첩 T 판으로부터 이하의 색을 골라 X-Rite 사의 MA68 로 측색하고, 45 도의 반사율을 채용하였다. 파장방향으로 계수가 0.9 내지 1.1 의 범위인 색 필터를 작성하여 그것을 도 4 에 나타내었다. 적색 필터 (red) 는 T05-50V 를 참고로 하여, 적색의 반사율 곡선과 동일한 형태로 되도록 계수를 결정하였다. 녹색 필터 (green) 는 T55-30L 을 참고로 하고, 청색 필터 (blue) 는 T72-40T 를 참고로 하며, 황색 필터 (yellow) 는 T25-80W 를 참고로 하여 작성하였다 (도 4).

혼색용의 다른 도색의 작성

이하의 3 색을 준비하여 그 측색값을 표 2 에 나타내었다.

혼색용 도색 W1 의 작성

프탈로시아닌블루와 티탄 화이트로 작성한 선명한 청색 솔리드 색.

혼색용 도색 W2 의 작성

간섭 청색 마이카색을 백색 바탕에 도장한 투명색

혼색용 도색 W3 의 작성

착색 골드 마이카색과 카본블랙을 혼합한 다크 골드 마이카색

색 재현 영역의 상한값의 작성

변경색이 실제 공장에서 도장 가능한지 아닌지를 판단하기 위한 색 재현 영역의 상한 표를 작성하였다. 표 3 은 도색의 작성공정이 2C1B 공정이고, 어느 사용자의 A 공장 라인에서 과거에 도장한 도색 약 3000 색을 해석하여 발색의 상한을 조사한 표이다. 표 3-1 은 수광각도마다 취할 수 있는 최대의 명도를 Y, L* 로 규정하고 있다. 표 3-2 는 플립플롭 FF68 을 0.2 단계씩 구획하고, 그 중에서 최대의 IV68 을 규정하고 있다. 표 3-3 은 하이라이트 x1 = 15 도에서의 색상 h* 를 30 도씩 구획하고, 그 중에서 취할 수 있는 최대의 채도를 나타내고 있다. 채도가 높으면 은폐력이 나빠지므로, 이 값은 의장성의 채도와 도색 설계 기술의 다툼으로 매회 문제가 되는 중요한 지표이다.

음영감 (IV68, SV68, FF68) 을 변경하는 실험

미국 X-Rite 사의 5 각도 분광광도계 MA68 로 측정하여 얻은 5 각도 분광반사율에 대해, <수순 3> 의 방법으로 IV68, SV68, FF68 의 3 개의 질감 파라미터를 개별적으로 증감시키는 처리를 실시하였다. 따라서 수광각도와 반사율에 곱하는 계수의 기호는 이하와 같이 정의할 수 있다.

하이라이트 x1 = 15 도 계수 k1 (밝기 Y 값을 IV68 이라고 함)

하이라이트 x2 = 25 도 계수 k2

정면 x3 = 45 도 계수 k3 (밝기 Y 값을 SV68 이라고 함)

음영 x4 = 75 도 계수 k4

음영 x5 = 110 도 계수 k5

IV68 을 증가시키기 위해 수광각도 x1 = 15 도의 반사율에 곱하는 계수 k1 = 1.05, 수광각도 x5 = 110 도의 반사율에 곱하는 계수 k5 = 1.0 으로 하고, 식 1, 식 2 를 사용하여 변경색을 작성하였다. 이 도색의 경우, 1회의 변경조작으로는 원하는 질감을 얻을 수 없기 때문에, 이 조작을 4 회 반복하여 변경색 C1-1' 를 얻었다. 4회 반복하여 처리하였기 때문에, 결과적으로 변경 후의 x1 = 15 도의 반사율 R' 는 1.05^4*R, 즉 1.22*R 로 되었다. 질감의 계산결과는 표 1-1 로부터

원색 C1 IV68 = 36.6, SV68 = 7.7, FF68 = 1.31

변경색 C1-1' IV68 = 44.5, SV68 = 8.8, FF68 = 1.34

또 그래프를 도 5-1 에 나타내었다. 도면으로부터 변경 후의 색의 IV68 이 우선적으로 증가하고 있는 목적의 질감이 얻어졌다.

SV68 을 증가시키기 위해, 원색의 정면의 밝기 SV68 (SV 는 45 도의 Y 값) 을 증가시키기 위해 k1 = 1.0, k5 = 1.2 로 하고, 식 1, 식 2 를 사용하여 계산하여 변경색 C1-2' 를 얻었다. 계산의 반복수는 4 회이다. 따라서 변경 후의 반사율 R' 는 x5 의 각도에서 1.2^4*R, 즉 2.07*R 이 되었다. 질감의 계산결과는 표 1-1 로부터

원색 C1 IV68 = 36.6, SV68 = 7.7, FF68 = 1.31

변경색 C1-2' IV68 = 36.6, SV68 = 9.8, FF68 = 1.15

또 그래프를 도 5-2 에 나타내었다. 도면으로부터 변경 후의 색은, IV 값은 동일하고, 또한 SV 값과 음영측의 Y 값도 증가하여, FF68 이 작아진 목적의 질감이 얻어졌다.

FF68 을 증가시키기 위해, 원색의 IV68 을 증가시키고 SV68 을 감소시키는 방법이 일반적이다. k1 = 1.05, k5 = 0.8 로 하고, 식 1 , 식 2 를 사용하여 계산하여 변경색 C1-3' 를 얻었다. 계산의 반복수는 4 회이다. 따라서 변경 후의 반사율 R' 는 x1 의 각도에서 1.05^4*R, 즉 1.22 배로, x5의 각도에서는 0.8^4*R, 즉 0.41 배로 되었다. 질감의 계산결과는 표 1-1 로부터

원색 C1 IV68 = 36.6, SV68 = 7.7, FF68 = 1.31

변경색 C1-3' IV68 = 44.5, SV68 = 6.8, FF68 = 1.47

또 그래프를 도 5-3 에 나타내었다. 도면으로부터 변경 후의 색은 IV 값이 증가하고, SV 값이 감소하며, FF 값이 증가하고 있다.

채도를 증감시키는 실험

원색 C2 의 전체 각도의 채도를 증가시키기 위해 각도마다의 배율 계수를 k1 = k2 = k3 = k4 = k5 = 1.05 로 하고, <채도를 증감시키는 수순> 에 따라 변경색 C2-1' 를 작성하였다. 또 채도를 감소시키기 위해서는 k1 = k2 = k3 = k4 = k5 = 1/1.05 로 하여 변경색 C2-2' 를 작성하였다. 이하에 하이라이트 x1 = 15 도의 Lch* 를 나타낸다. 색상 h* 는 대략 일정하고, 채도 c* 만이 변화하고 있는 것을 알 수 있다. 5 각도의 색도값을 표 1-2 에 나타내었다. 하이라이트 15 도에서 비교하면,

원색 C2 L* = 24.5 c* = 36.8 h* = 8.6

변경색 C2-1' L* = 22.0 c* = 43.8 h* = 9.4

변경색 C2-2' L* = 26.4 c* = 31.5 h* = 9.2

또 그래프를 도 6 에 나타내었다. 도면으로부터, 채도를 증가시킨 색은 반사율의 산과 골이 확대되어 있다. 또 채도를 감소시킨 색은 반사율의 산과 골의 폭이 감소하고 있다.

파장을 시프트시켜 색을 변경하는 실험

파장을 시프트하여 색상을 주로 변경하기 위해 원색 C2 를 사용하였다. 전체 각도의 파장을 시프트시키기 위해 각도마다의 배율 계수를 k1 = k2 = k3 = k4 = k5 = 1.0 으로 하여, 장파장측으로 +4㎚ 시프트시키고, 보다 적색을 강하게 한 변경색 C2-3' 와 단파장측으로 -4㎚ 시프트시켜 청색으로 한 변경색 C2-4' 를 작성하였다.

이하에 하이라이트 x1 = 15 도의 Lch* 를 나타낸다. 색상 h* 가 변경되어 있는 것을 알 수 있다. 5 각도의 색도값을 표 1-2 에 나타내었다. 하이라이트 15 도에서 비교하면,

원색 C2 L* = 24.5 c* = 36.8 h* = 8.6

변경색 C2-3' L* = 27.1 c* = 37.3 h* = 18.1

변경색 C2-4' L* = 22.8 c* = 32.7 h* = 3.2

또 그래프를 도 7 에 나타내었다. 도면으로부터 파장이 원색에 대해 장파장과 단파장으로 어긋나 있는 것을 알 수 있다.

원색 필터를 곱하여 색을 변경하는 실험

원색 C3 의 실버 메탈릭색에 색 필터를 곱하여 색을 변경하는 실험을 하였다. 각 필터를 원색 C3 에 전체 각도 동일한 계수 배율 k1 = k2 = k3 = k4 = k5 = 1.0 으로 하고 원색에 곱하여 변경색을 각각 C3-1' (red), C3-2' (green), C3-3' (blue), C3-4' (yellow) 를 작성하였다. 이하에 하이라이트 x1 = 15 도의 Lch* 를 나타낸다. 채도 c*, 색상 h* 가 희망 대로 변경되어 있는 것을 알 수 있다. 5 각도의 색도값을 표 1-3 에 나타내었다. 하이라이트 15 도에서 비교하면,

원색 C3 L* = 126.0 c* = 0.7 h* = 247.6

변경색 C3-1' L* = 125.4 c* = 5.2 h* = 29.0

변경색 C3-2' L* = 129.4 c* = 5.8 h* = 133.3

변경색 C3-3' L* = 126.0 c* = 7.8 h* = 248.0

변경색 C3-4' L* = 127.5 c* = 7.4 h* = 75.5

또 그래프를 도 8 에 나타내었다. 도 8-1 이 원색 C3 의 실버 메탈릭색의 5 각도의 분광반사율이다. 도 8-2 가 적색 필터를 곱한 C3-1' 의 결과, 동일하게 도 8-3 이 녹색 필터를 곱한 C3-2' 의 결과, 도 8-4 가 청색 필터를 곱한 C3-3' 의 결과, 도 8-5 가 황색 필터를 곱한 C3-4' 의 결과이다. 도면으로부터 변경 후의 각 색의 반사율은 원색 C3 의 무채색의 실버 메탈릭색에 컬러 필터를 곱 한 형상으로 되어 있다.

다른 색을 혼색하여 색 질감을 변경하는 실험

혼색을 실행하기 위해 원색 C3 의 분광반사율에 대해 혼색용 도색 W1, W2, W3 의 분광반사율을 이하의 비율 0.2 내지 0.5 로 혼색하였다.

변경색 C3-5' = 0.8*C3 + 0.2 * W1

변경색 C3-6' = 0.8*C3 + 0.2 * W2

변경색 C3-7' = 0.5*C3 + 0.5 * W3

5 각도의 색도값을 표 1-3 에 그래프를 도 9 에 나타내었다. 도 9-1 이 원색인 C3 의 5 각도의 분광반사율이다. 도 9-2 가 W1 을 혼색한 C3-5', 도 9-3 이 W2 를 혼색한 C3-6', 도 9-4 가 W3 을 혼색한 C-7' 를 나타내고 있다. 도면으로부터 변경 후의 각 색의 반사율은 원색 C3 의 무채색의 실버 메탈릭색에 혼색의 색 W1 내지 W3 을 곱한 형상으로 되어 있다. 또 작성한 CG 도 혼색의 결과를 반영시키는 화상이었다.

색채 재현 영역의 체크

"색채 재현 영역의 상한 표" 를 사용하여, 변경색이 희망하는 도색 공정 (2C1B, 3 코트 등) 과 도장 라인 상에서 실현할 수 있는지 아닌지를 조사하여야 한다. 이 때문에 "색채 재현 영역의 상한 표" 의 작성방법의 일례를 나타낸다. 이와 같은 "색채 재현 영역의 상한 표" 를 작성하여, 변경색을 작성할 때마다 변경색이 이 표의 범위 내인지를 조사한다. 만약 이 범위를 초과한 경우는, 도 3 의 프로그램 실행 화면 중에서 <경고> 를 표시하여 오퍼레이터에게 주의를 환기시 킨다. 이에 의해 공업 라인에서 작성할 수 없는 비현실적인 색을 작성하는 위험을 방지하고 있다.

변경색의 근사색 검색에 의한 배합 예측

작성한 변경색을 실제로 작성하기 위해 컬러 라이브러리에 의한 색을 검색하여, 색차가 작은 도색을 찾을 수 있다. 상기 작성한 C1-1' 내지 C3-7' 에 대해 근사색을 검색한 결과를 표 4 에 나타내었다. 이 표에는 검색결과의 15 도, 25 도, 45 도, 75 도의 4 각도에서의 색차로 근사색의 검색 정밀도를 나타내고 있다. 색차가 작을수록 변경색에 가까운 색 질감의 색을 검색할 수 있는 것을 나타내고 있다. 일반적으로 의장성을 평가하는 세계에서는, 하이라이트의 색차가 5 정도, 정면이 3 정도, 음영이 2 정도라면, 디자인적으로 근사색이라고 할 수 있다. 따라서 표로부터 8 할 이상의 변경색의 근사색을 검색할 수 있게 되어, 그 근사색의 과거 배합을 사용하여 변경색을 작성할 수 있다. 색차가 큰 변경색은 다음의 CCM 을 사용하여 배합 계산을 실시할 수도 있다.

변경색의 CCM 에 의한 배합 예측

메탈릭 도색의 CCM 을 실시한 결과를 표 4 에 나타낸다. 표에서는 하이라이트 25 도, 정면 45 도, 음영 75 도의 예측 색차를 나타내었다. 이 예측 색차가 작을수록 예측 배합으로 작성한 색이 가까운 것을 나타내고 있다. 예측 색차가 큰 것도 있고 작은 것도 있지만, 상기 서술한 근사색 검색을 병용하여 보다 예측 색차가 작은 것을 채용한다.

본 발명을 사용함으로써, 의장성 메탈릭 도색의 색 변경을 디지털적으로 컴퓨터의 화면상에서 시뮬레이션할 수 있고, 또한 시뮬레이션에 의해 작성한 도색을 현실에서 작성할 수 있는지 아닌지를 판단하여 공업적으로 작성이 타당한 색을 분광반사율 레벨에서 만들어내고, 또한 그 반사율을 사용하여 근사색 검색이나 메탈릭 CCM 을 실시함으로써 실제 배합으로 할 수 있어, 매우 단시간에 변경색을 현실의 도판으로서 작성할 수 있다. 이 방법을 자동차 회사의 카 스타일리스트와 도료 회사의 조색 디자이너가 공유함으로써 단시간에 새로운 색의 색 질감을 결정할 수 있다.

Claims (5)

1. 분광광도계를 사용하여 원도색 (元塗色) 의 분광반사율을 측정하는 단계;

   측정한 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻는 단계; 및

   변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시하는 단계를 포함하고,

   상기 변경 분광반사율을 얻는 단계는, 측정한 분광반사율에 계수를 곱하는 단계, 측정한 분광반사율의 산과 골을 신장시키는 단계, 측정한 분광반사율의 파장을 시프트하는 단계, 측정한 분광반사율에 컬러 필터 계수를 곱하는 단계, 또는 측정한 분광반사율에 다른 도료의 분광반사율을 배합 비율로 가산연산하는 단계 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법.
2. 분광광도계를 사용하여 원도색 (元塗色) 의 분광반사율을 측정하는 단계;

   측정한 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻는 단계; 및

   변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시하는 단계를 포함하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법으로서,

   상기 방법은 변경색을 생성하는 도료를 작성할 수 있는지 체크하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법.
3. 분광광도계를 사용하여 원도색 (元塗色) 의 분광반사율을 측정하는 단계;

   측정한 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻는 단계; 및

   변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시하는 단계를 포함하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법으로서,

   상기 방법은 변경색의 근사색을 검색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법.
4. 분광광도계를 사용하여 원도색 (元塗色) 의 분광반사율을 측정하는 단계;

   측정한 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻는 단계; 및

   변경색의 컴퓨터 그래픽을 모니터에 표시하는 단계를 포함하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법으로서,

   상기 방법은 변경색을 생성하는 도료의 배합을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 그래픽을 사용한 변경색의 생성 및 표시방법.
5. 도색의 분광반사율을 측정하는 분광광도계;

   측정된 분광반사율을 변경하여 변경색의 변경 분광반사율을 얻기 위한 수단; 및

   변경색의 컴퓨터 그래픽을 표시하는 모니터를 구비하고,

   상기 변경색의 변경 분광반사율을 얻기 위한 수단은 측정된 분광반사율에 계수를 곱하는 수단, 측정된 분광반사율의 산과 골을 신장시키는 수단, 측정된 분광반사율의 파장을 시프트하는 수단, 측정된 분광반사율에 컬러 필터 계수를 곱하는 수단, 또는 측정된 분광반사율에 다른 도료의 분광반사율을 배합 비율로 가산연산하는 수단 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 변경색의 생성 및 표시장치.

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