WO2013035428A1 - 色彩分布設計支援システム - Google Patents

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color distribution
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particles
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孝志 足立
一幸 萩原
修 渡部
ゆり 柿原
雅之 大住
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本田技研工業株式会社
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Definitions

  • the present invention relates to a technology that supports the design of the color distribution of an object.
  • Patent Document 1 A method for supporting the color development process by the designer of the product by displaying the color distribution of the surface of the product such as an automobile body on the display based on the variable spectral reflectance is proposed (see Patent Document 1).
  • the object surface has a color distribution as intended by the designer. It may be difficult to design a paint for realizing the above.
  • the present invention is designed to design the color distribution on the object surface in consideration of the relationship between the characteristics of the particle group contained in the paint and the design effect or texture of the object surface produced by the particle group.
  • the purpose is to provide a supporting system.
  • the color distribution design support system of the present invention includes a color distribution according to a change in the angle of the coating layer itself on the object surface, a distribution mode of the particle group contained in the coating layer, and a shape characteristic of the particles constituting the particle group. And a storage device configured to store optical characteristics, an input device that enables virtual designation of information relating to the design of the object surface, and a virtual designation of information relating to the design through the input device.
  • the object surface of the particle according to the optical characteristics of the particle is converted into information equivalent to the actual data and the surface reflection of the portion of the coating layer covered with the pigment composed of invisible fine particles.
  • a calculation element configured to calculate a color distribution according to an angle change of the object surface, and a color distribution according to the angle change of the object surface calculated by the calculation element are displayed. And a configured output device.
  • the distribution mode of the particle group contained in the coating layer on the surface of the object and the shape characteristic and optical characteristic of the particle which is a constituent element of the particle group are designated through the input device. Accordingly, based on the designated factor and the color distribution according to the angle change of the object surface stored in the storage device, the change of the object surface reflecting the texture or design effect due to the presence of the particle group. The corresponding color distribution is calculated by the calculation element. Then, the calculation result is displayed on the output device. For this reason, designers can support the design of the color distribution on the object surface by taking into account the relationship between the properties of the particle group contained in the paint and the design effect or texture of the object surface produced by the particle group. can do.
  • information on the specified distribution mode of the particle group, and the specified shape characteristics and the specified optical characteristics of the particle can be obtained by selecting the particle group to be included in the coating material in order to realize the color distribution in line with the designer's intention, and in the paint design. It can be used as a direct guide. Therefore, the efficiency of paint development can be improved.
  • the output device is configured to draw the refraction angle due to the pigment layer composed of invisible fine particles and the disappearance angle of the particles due to Fresnel reflection caused by the transmittance for each particle, with the degree of particle scattering, and the calculation
  • the element is preferably configured to execute only the calculation that contributes to the design of the paint color, except for the calculation of drawing particles that are not visually recognized according to the disappearance angle.
  • the design of the color distribution on the object surface can be supported in consideration of the fact that the color, such as the luminance of the particles contained in the coating layer, varies depending on the orientation of the particles with respect to the incident direction and the line-of-sight direction.
  • the input device is configured to allow specification of an interval between the object surface and a viewpoint facing the object surface, and the calculation element configures the particle group as the interval specified through the input device increases. After correcting the optical characteristics so that the transmittance as the optical characteristics of the particles to be increased, the color distribution corresponding to the change in the surface of the object is calculated based on the corrected optical characteristics. It is preferable.
  • the designer has a relationship between the perspective of the viewpoint with respect to the object surface and the color distribution according to the angle of deviation of the object surface including the texture of the object surface derived from the particles contained in the paint layer. Can be recognized. Therefore, the design of the color distribution on the surface of the object can be supported in consideration of the fact that the color such as the luminance of the particles contained in the paint layer varies depending on the perspective of the object.
  • the storage device includes a plurality of sample images showing a distribution mode and a state in each of the coating layers of the plurality of particle groups such that at least part of the shape characteristics and optical characteristics of the constituent particles are different.
  • the output device is configured to display the plurality of sample images stored in the storage device, and the input device is configured to display the plurality of sample images displayed on the output device. It is preferable that by designating, it is possible to virtually specify the distribution mode of the particle group and the shape characteristics and optical characteristics of the particles constituting the particle group.
  • the design of the color distribution including the texture on the object surface can be simplified through the sample image.
  • the input device is configured to be able to specify a color according to a plurality of specified deflection angles of the coating layer itself, and the calculation element has a specified color corresponding to the specified deflection angle through the input device. Based on the interpolation method, it is preferable that the color distribution corresponding to the change in the coating layer including the color distribution in the change range other than the specified change is calculated.
  • the color distribution calculation result corresponding to the variation of the object surface is obtained in response to the designation of the color at the specified variation of the coating layer on the object surface through the input device. Displayed on the output device. For this reason, it is possible to assist the designer in designing the color distribution on the object surface in consideration of the relationship between the characteristics of the base of the paint and the design effect of the object surface produced by the paint. Furthermore, the information on the designated color corresponding to the designated angle of change is utilized as a paint development guideline, so the paint development can be made more efficient.
  • the procedure explanatory view of the color distribution design support system as one embodiment of the present invention Explanatory drawing regarding a bend. Explanatory drawing regarding the setting method of a 1st color factor. Explanatory drawing regarding the display form of the calculation result of a 1st color distribution. Explanatory drawing regarding the setting method of a 2nd color factor. Explanatory drawing regarding the calculation method of 2nd color distribution. Explanatory drawing regarding the display form of the calculation result of a 2nd color distribution.
  • the color distribution design support system as an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is configured by a computer.
  • the color distribution design support system includes a first storage device 111, a second storage device 112, a calculation element 12, a first input device 211, a second output device 212, a third input device 213, and a first output.
  • a device 221 and a second output device 222 are provided.
  • the first storage device 111 and the second storage device 112 are constituted by a memory and a file server, and constitute a “storage device” of the present invention that stores data and software necessary for calculating a color distribution.
  • the first input device 211, the second output device 212, and the third input device 213 are configured by a mouse pointing device for performing information input operation and a port for sucking out information from an external connection device such as a keyboard and a measuring instrument. Configure the “input device”.
  • the first output device 221 and the second output device 222 are configured by a display device or the like that outputs and displays an image representing an operation interface in addition to an image and numerical data indicating the color distribution of an article. Output device ".
  • the first storage device 111 stores, in addition to background information and its optical information, which are environmental elements necessary for visually recognizing the color of the object, shape characteristics of the object surface for confirming changes when visually recognizing the object color. It is configured as follows. Specifically, the first storage device 111 stores the color distribution according to the angle change of the coating layer itself on the object surface, the distribution mode of the particle group contained in the coating layer (the spatial distribution mode and the particle size distribution as necessary). Embodiment) and the shape characteristics and optical characteristics of the particles constituting the particle group.
  • “appearance image output data” composed of “paint color data”, “rendering environment data”, and “3D data” is stored in the first storage device 111.
  • the “paint color data” is composed of “paint layer angle reflectance data” and “particle characteristic data (shape and optical characteristics)”.
  • “Drawing environment data” corresponds to optical information such as “background information” and “background information adjustment setting (when the clear layer is fixed, a reflection rate, a reflection image luminance, a reflection image ⁇ value (master, RGB)), etc. .) ”.
  • “3D data” is composed of “flat plate 3D adjustment parameters (initial values such as the bending rate and viewing angle of the flat plate)” and “light source position for drawing (incident angle, light source luminance, etc.)”. Has been.
  • the second storage device 112 is configured to store the calculation result by the calculation element 12.
  • the color distribution created from the five-angle reflectance data of the coating layer, and the combination of the shape characteristics and optical characteristics of the particles are stored as color information.
  • a thumbnail image can be output through the first output device 221 when the color information is stored, and the color information can be stored in the second storage device 112 with a name attached to the image.
  • the first input device 211 is configured to allow input of “real data” for paint color of the object surface and data files such as analysis results to the system from an external device such as a measuring machine.
  • the second input device 212 is configured to allow the designer to input “virtual data” that is the basis of the simulation calculation by the calculation element 12.
  • “Virtual data” includes “paint layer 5 angle color setting parameter” and “particle property setting parameter”.
  • the third input device 213 is configured to allow input of “drawing environment information data” by a designer.
  • the “drawing environment information data” includes “background image data”, “background data adjustment parameters”, and “coating plate 3D data adjustment parameters”.
  • the calculation element 12 includes a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Image Data Processing Integrated Circuit), which are components of a computer.
  • the calculation element 12 is configured to perform drawing simulation calculation of the object surface by executing reflectance estimation calculation, particle appearance effect calculation, and computer graphic calculation.
  • Reflectance estimation calculation means a calculation for converting virtual data input through the second input device 212 into real data input through the first input device 211 in an equivalent manner.
  • Particle appearance effect calculation is a calculation for expressing the effect that particles become invisible according to the distance from the viewpoint to the object surface.
  • the color distribution according to the deflection angle of the coating layer itself on the object surface, the distribution mode of the particle group contained in the coating layer, and the shape characteristics and optical characteristics of the particles constituting the particle group are used.
  • grains and the coating layer cannot visually recognize is used. Further, it is assumed that the particles constituting the particle group are tabular.
  • the calculation element 12 is configured to use the primary color information of the paint stored in the first storage device 111, calculate approximate blending information that can be reproduced by the primary colors of the object color, and output the approximate blending information. ing.
  • “Comprised” means that the calculation element 12 is configured to execute a certain calculation after the CPU and the GPU read the necessary data and software from a storage device such as a memory and then uses the data as a target. It is “programmed” to execute the arithmetic processing and output or save the arithmetic processing result to the outside.
  • variable angle ⁇ is an angle formed by the line-of-sight direction with respect to the regular reflection direction of the object surface with respect to the light irradiated from the light source.
  • the first output device 221 is configured to display output information from the calculation element 12.
  • the second output device 222 is configured to execute output of output information by a separate file or print output.
  • the graph display that is one of the analysis results by the calculation element 12 is expressed by various parameters.
  • a graph can be output in a space in which five-angle CIELab, CIECh, XYZ, FF value, IV value, SV value, etc., which are automatically calculated are defined as axes.
  • the color of the object surface at one or more specified angles is specified.
  • the type of the color space is specified by operating the interface through the second input device 212.
  • an image representing the designated color space is displayed on the first output device 221.
  • Various known color systems such as RGB color system, XYZ color system, L * u * v * color system and L * a * b * color system are configured in the color space to be specified. Color space to be included.
  • the color represented by the coordinate value of the designated position is the object surface at the designated variable angle. Is set as the color.
  • the spectral reflectance at the designated variable angle is set by the calculation element 12, and this spectral reflectance is used as the basis for calculating the color distribution.
  • one or a plurality of landscape photographs may be displayed on the output device 22 and a point of the photograph may be designated so that the color of the photograph at the designated point is set as the color of the object surface at the designated variable angle. .
  • L luminance
  • C saturation
  • ⁇ H hue change with reference to a certain variable angle
  • ⁇ 1 15 °
  • ⁇ 2 25 °
  • ⁇ 3 45 °
  • ⁇ 4 75 °
  • ⁇ 5 110 °.
  • the broken line shown in the adjustment column for C (saturation) is a “saturation limit” that defines the range of values that C (saturation) can take in view of the current values of L (luminance) and H (hue).
  • a reflectance function f ( ⁇ ) that is a function of a variable ⁇ created based on an approximate curve obtained from a data group of reflectance measurement values is defined.
  • L * a * b * and LCH are determined for a D65 light source with a viewing angle of 2 ° or 10 °.
  • Functions ⁇ (f), ⁇ (f), and ⁇ (f) representing the L value, the C value, and the H value, which are determined for each function f ( ⁇ ), are defined.
  • the calculation element 12 Based on the color distribution at the designated variable angle through the second input device 212, the distribution distribution of the object surface stored in the first storage device 111, and the spectral reflectance of the paint layer, the calculation element 12 changes the angle ⁇ of the object surface.
  • the color distribution according to is calculated.
  • the color is calculated as a result of combining the ground color of the object itself and the reflected color.
  • the calculation result by the calculation element 12 is stored in the second storage device 112.
  • the color of the ground is a color that is visually recognized when light emitted from the light source is diffusely reflected on the paint layer, and is calculated based on the spectral reflectance of the paint layer.
  • the color of the ground at the other variable angle ⁇ ( ⁇ k ⁇ ⁇ k + 1 ) is It is calculated according to an appropriate interpolation method such as a linear interpolation method.
  • the color of the reflection is a color that is visually recognized when the light emitted from the light source is specularly reflected on the object surface, and is calculated based on the regular reflectance of the paint layer.
  • the paint layer is composed of a design paint layer with color and a clear paint layer
  • the optical distribution such as refractive index in each paint layer is taken into account, and the color distribution according to the angle of change ⁇ of the object surface Can be calculated.
  • a band diagram showing the color distribution in the variable angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 on the object surface is displayed on the first output device 221 as a calculation result.
  • the calculation result of the corresponding color distribution may be displayed on the first output device 221.
  • the distribution mode of the particle groups included in the coating layer, and the shape characteristics and optical characteristics of the particles constituting the particle groups are virtually specified.
  • These designation factors are factors for determining the color distribution according to the angle of change ⁇ of the object surface when the design effect or texture by the particle group included in the coating layer is reflected.
  • the factor is designated by inputting a numerical value or the like into the input field through the second input device 212 or selecting an option in the pull-down menu.
  • a dispersion value representing the particle size distribution mode can be specified as the shape characteristics of the particles.
  • Particle color and transmittance can be specified as particle optical properties.
  • the color of the particle is designated by designating an arbitrary position in the color space coordinate system displayed on the first output device 221 through the second input device 212.
  • the distance between the object surface and the viewpoint facing the object surface is designated through the second input device 212, and accordingly, the calculation element 12 increases the transmittance as the optical characteristic of the particle as the designated distance increases.
  • the optical characteristic may be corrected. That is, the optical characteristics of the particles may be indirectly specified by specifying the interval.
  • the density of the particle group representing the number of particles per unit area of the coating layer can be designated as the distribution mode of the particle group.
  • the fluctuation of the random variables in the grains is “normal fluctuation”. It can be specified as a distribution mode (see FIG. 6B). This is a factor introduced in order to express that the texture of the object surface derived from the particle group included in the paint layer is different according to the difference in the position of the viewpoint.
  • Data such as a plurality of numerical values indicating a state in each coating layer of a plurality of particle groups that are at least partially different are read from the first storage device 111 and displayed on the first output device 221, and the numerical values are displayed.
  • factors such as the distribution mode of the particle group may be indirectly specified.
  • the object stored in the first storage device 111 Based on the previous calculation result of the color distribution corresponding to the surface variation angle ⁇ , the color distribution corresponding to the object surface variation angle ⁇ is calculated.
  • This color distribution is a color distribution reflecting the design effect or texture produced by the particle group included in the coating layer.
  • the color in this case is calculated as a composite result of the color of the object itself (the color of the ground) and the color of the reflection, as well as the color of the particle and the color of the object that can be seen through the particle.
  • the actual object surface has a structure in which a clear coating layer is superimposed on a design coating layer in which individual particles are partially or entirely embedded.
  • the color distribution is calculated under the assumption that flat particles are distributed on the clear coating layer.
  • the disappearance angle of the particles due to Fresnel reflection caused by the difference in the transmittance of the particles is the degree of particle dispersion (or spatial dispersion or space). Distribution mode).
  • grains which cannot be visually recognized are excluded from calculation object, and simulation calculation that a particle
  • the calculation amount of design properties such as particle scattering degree and transmittance according to the color group, size group, and particle type of the particles is suppressed, and the calculation load of the system can be reduced.
  • the distribution mode of the particle group contained in the coating layer on the surface of the object and the shape characteristic and optical characteristic of the particle that is a constituent element of the particle group are designated through the input device 21. . Accordingly, based on the designated factor and the color distribution according to the angle of deviation of the object surface stored in the first storage device 111, the texture or design effect of the object surface reflecting the presence of the particle group is reflected. A color distribution corresponding to the angle change is calculated by the calculation element 12. Then, the calculation result is displayed on the first output device 221.
  • the designer considers the relationship between the characteristics of the particles contained in the paint and the characteristics of the individual particles that are constituent elements thereof and the design effect or texture of the object surface realized by the particles.
  • the design of the color distribution on the object surface can be supported.
  • the design of the color distribution on the object surface can be supported in consideration of the fact that the color, such as the luminance of the particles contained in the coating layer, varies depending on the orientation of the particles with respect to the incident direction and the line-of-sight direction.
  • information on the specified distribution mode of the particle group, and the specified shape characteristics and the specified optical characteristics of the particle can be obtained by selecting the particle group to be included in the coating material in order to realize the color distribution in line with the designer's intention, and in the paint design. It can be used as a direct guide. Therefore, the efficiency of paint development can be improved.
  • the object in response to the input of information such as the size (size), color, or distribution density of a particle assumed to be on a flat plate, the object includes a texture derived from the particle for each material of the particle.
  • the design of the particle distribution can be supported while allowing the designer to visually recognize the relationship with the color distribution according to the angle change of the surface.
  • variable-angle transmission of particles means Fresnel reflection, depending on the refractive index of one or both of the clear layer and the pigment layer, and by surface reflection of one or both of the clear layer and the pigment layer according to the angular direction, A phenomenon in which the presence of particles contained in the pigment layer is not visually recognized is expressed by one parameter called “particle spread”.
  • transparent particles such as pearls are not visible when the angle changes slightly from the vicinity of regular reflection.
  • the combination of particle transparency and the surface reflection characteristics of one or both of the clear layer and the pigment layer is aggregated into one parameter of particle spread, so that the characteristics of particles that are important in design can be roughly expressed. .

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Abstract

　本発明は、塗料に含有される粒子群の特性と、当該粒子群により奏される物体表面の意匠効果又は質感との関係が勘案された形で、当該物体表面における色彩分布の設計を支援するため、物体表面の塗装層に含有される粒子群の分布態様並びに当該粒子群の構成要素である粒子の形状特性及び光学特性の指定に応じ、保存されている物体表面の変角に応じた色彩分布に基づいて、粒子群の存在による質感又は意匠効果が反映された物体表面の変角に応じた色彩分布を計算、表示するシステムを提供する。

Description

色彩分布設計支援システム
　本発明は、物体の色彩分布の設計を支援する技術に関する。
　変角分光反射率に基づき、自動車ボディ等の製品の表面の色彩分布をディスプレイに表示させることにより、当該製品のデザイナーによるカラー開発過程を支援する手法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５－０７１３６２号公報
　しかし、塗料に含有される光輝材などの粒子の特性と、物体表面における意匠効果または質感との関係がカラー開発過程において詳細に考慮されていないため、デザイナーの意図通りの色彩分布を有する物体表面を実現するための塗料の設計が困難になる可能性がある。
　そこで、本発明は、塗料に含有される粒子群の特性と、当該粒子群により奏される物体表面の意匠効果又は質感との関係が勘案された形で、当該物体表面における色彩分布の設計を支援するシステムを提供することを目的とする。
　本発明の色彩分布設計支援システムは、物体表面の塗装層そのものの変角に応じた色彩分布、前記塗装層に含有される粒子群の分布態様、並びに、当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性を保存するように構成されている記憶装置と、前記物体表面の意匠性に関する情報の仮想指定を可能とする入力装置と、前記入力装置を通じた前記意匠性に関する情報の仮想指定に応じて実データと同等の情報に変換するとともに、前記塗装層の視認されない微小粒子により構成されている顔料で覆われた部分の表面反射により、前記粒子の光学特性に応じた前記粒子の前記物体表面の変角に応じ見えなくなる率を示す計算と、目の分解能により顔料層に含有されている粒子が視認されなくなる距離及び方向に応じた平滑変化計算とを実行することにより、前記物体表面の変角に応じた色彩分布を計算するように構成されている計算要素と、前記計算要素により計算された前記物体表面の変角に応じた色彩分布を表示するように構成されている出力装置とを備えていることを特徴とする。
　本発明の色彩分布設計支援システムによれば、物体表面の塗装層に含有される粒子群の分布態様並びに当該粒子群の構成要素である粒子の形状特性及び光学特性が入力装置を通じて指定される。これに応じて、当該指定因子と、記憶装置に保存されている物体表面の変角に応じた色彩分布とに基づき、粒子群の存在による質感又は意匠効果が反映された物体表面の変角に応じた色彩分布が計算要素により計算される。そして、当該計算結果が出力装置に表示される。このため、塗料に含有される粒子群の特性と、当該粒子群により奏される物体表面の意匠効果又は質感との関係が勘案された形で、デザイナーによる当該物体表面における色彩分布の設計を支援することができる。
　さらに、粒子群の指定分布態様、並びに、粒子の指定形状特性及び指定光学特性に関する情報は、デザイナーの意図に沿った色彩分布を実現するために塗料に含有させるべき粒子群の選定ひいては塗料設計の直接的な指針として活用されうる。したがって、塗料開発の効率化が図られる。
　前記出力装置は、視認できない微小粒子で構成された顔料層による屈折と前記粒子ごとの透過率に起因するフレネル反射による粒子の消え角度を、粒子の散らばり度合で描画するように構成され、前記計算要素は、消え角度に応じて視認されない粒子を描画する計算を除き、塗色の意匠性に貢献する計算のみを実行するように構成されていることが好ましい。
　当該構成の色彩分布設計支援システムによれば、平板状であると仮定された粒子の法線方向の分散又はばらつき加減と、当該粒子由来の質感を含む物体表面の変角に応じた色彩分布との関係をデザイナーに認識させることができる。したがって、入射方向及び視線方向に対する粒子の姿勢に応じて、塗装層に含まれる当該粒子の輝度などその色彩が異なるという事実が勘案された上で、物体表面の色彩分布の設計が支援されうる。
　前記入力装置は、前記物体表面とこれを臨む視点との間隔の指定を可能とするように構成され、前記計算要素は、前記入力装置を通じて指定された前記間隔が大きいほど、前記粒子群を構成する粒子の光学特性としての透過率が高くなるように当該光学特性を補正した上で、当該補正後の光学特性に基づき、前記物体表面の変角に応じた色彩分布を計算するように構成されていることが好ましい。
　当該構成の色彩分布設計支援システムによれば、物体表面に対する視点の遠近と、塗装層に含有される粒子由来の物体表面の質感を含む物体表面の変角に応じた色彩分布との関係をデザイナーに認識させることができる。したがって、物体に対する視点の遠近に応じて、塗装層に含まれる粒子の輝度などその色彩が異なるという事実が勘案された上で、物体表面の色彩分布の設計が支援されうる。
　前記記憶装置は、分布態様、ならびに、構成要素である粒子の形状特性及び光学特性のうち少なくとも一部が異なるような複数の前記粒子群のそれぞれの前記塗装層における様子を示す複数のサンプル画像を保存するように構成され、前記出力装置は、前記記憶装置に保存されている前記複数のサンプル画像を表示するように構成され、前記入力装置は、前記出力装置に表示される前記複数のサンプル画像の指定によって、前記粒子群の分布態様、並びに、当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性の仮想的な指定を可能とするように構成されていることが好ましい。
　当該構成の色彩分布設計支援システムによれば、サンプル画像を通じて、物体表面における質感を含む色彩分布の設計が簡易化されうる。
　前記入力装置は、前記塗装層そのものの複数の指定変角に応じた色彩の指定を可能とするように構成され、前記計算要素は、前記入力装置を通じた前記指定変角に応じた指定色彩に基づき、補間法にしたがって、前記指定変角以外の変角範囲における色彩分布を含む前記塗装層の変角に応じた色彩分布を計算するように構成されていることが好ましい。
　当該構成の色彩分布設計支援システムによれば、物体表面の塗装層の指定変角における色彩が入力装置を通じて指定されたことに応じて、当該物体表面の変角に応じた色彩分布の計算結果が出力装置に表示される。このため、塗料のベースの特性と、当該塗料により奏される物体表面の意匠効果との関係が勘案された形で、デザイナーによる当該物体表面における色彩分布の設計を支援することができる。さらに、指定変角に応じた指定色彩に関する情報が塗料の開発指針として活用されるので、塗料開発の効率化が図られる。
本発明の一実施形態としての色彩分布設計支援システムの手順説明図。 変角に関する説明図。 第１色彩因子の設定方法に関する説明図。 第１色彩分布の計算結果の表示形態に関する説明図。 第２色彩因子の設定方法に関する説明図。 第２色彩分布の計算方法に関する説明図。 第２色彩分布の計算結果の表示形態に関する説明図。
　（色彩分布設計支援システムの構成）
　図１に示されている本発明の一実施形態としての色彩分布設計支援システムは、コンピュータにより構成されている。色彩分布設計支援システムは、第１記憶装置１１１と、第２記憶装置１１２と、計算要素１２と、第１入力装置２１１と、第２出力装置２１２と、第３入力装置２１３と、第１出力装置２２１と、第２出力装置２２２とを備えている。
　第１記憶装置１１１及び第２記憶装置１１２は、メモリとファイルサーバーによって構成され、色彩分布を計算するために必要なデータ及びソフトウェアを保存する本発明の「記憶装置」を構成する。第１入力装置２１１、第２出力装置２１２及び第３入力装置２１３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、本発明の「入力装置」を構成する。第１出力装置２２１及び第２出力装置２２２は、物品の色彩分布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わ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、本発明の「出力装置」を構成する。
　第１記憶装置１１１は、物体の色彩を視認するときに必要な環境要素である背景情報及びその光学情報のほか、物体色を視認するときに変化を確かめるための物体表面の形状特性を保存するように構成されている。具体的には、第１記憶装置１１１は、物体表面の塗装層そのものの変角に応じた色彩分布、塗装層に含有される粒子群の分布態様（空間分布態様及び必要に応じて粒径分布態様）並びに当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性を保存するように構成されている。
　例えば、第１記憶装置１１１には「塗色データ」「描画環境データ」及び「３Ｄデータ」により構成される「外観画像出力用データ」が保存される。「塗色データ」は「塗装層角度反射率データ」及び「粒子特性データ（形状及び光学特性）」により構成されている。「描画環境データ」は「背景情報」及び「背景情報調整設定（クリア層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。）」により構成されている。「３Ｄデータ」は「平板３Ｄ調整パラメータ（平板の曲げ率、視野角等の初期値などが該当する。）」及び「描画用光源位置（入射角、光源輝度などが該当する。）」により構成されている。
　第２記憶装置１１２は、計算要素１２による計算結果を保存するように構成されている。第２記憶装置１１２には、塗装層の５角度反射率データから作られる色分布、並びに、粒子の形状特性及び光学特性の組み合わせが色情報として保存される。色情報の保存時に第１出力装置２２１を通じてサムネイル画像を出力させ、色情報をその画像とともに名称をつけて第２記憶装置１１２に保存させることができる。
　第１入力装置２１１は、物体表面の塗色のための「実データ」及び解析結果等のデータファイルの、測定機等の外部機器からシステム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２１２は、計算要素１２によるシミュレーション計算の基礎となる「仮想データ」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。「仮想データ」には、「塗装層５角度色設定パラメータ」及び「粒子特性設定パラメータ」が含まれる。
　第３入力装置２１３は、「描画用環境情報データ」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。「描画用環境情報データ」には「背景画像データ」「背景データ調整用パラメータ」及び「塗板３Ｄデータ調整用パラメータ」が含まれている。
　計算要素１２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）により構成されている。計算要素１２は、反射率推定計算、粒子外観効果計算及びコンピュータグラフィック計算を実行することにより、物体表面の描画シミュレーション計算を実行するように構成されている。
　「反射率推定計算」は、第２入力装置２１２を通じて入力された仮想データを、第１入力装置２１１により入力された実データに同等に変換するための計算を意味する。
　「粒子外観効果計算」は、視点から物体表面までの距離に応じて粒子が視認できなくなっていくという効果を表現するための計算である。この計算に際して、物体表面の塗装層そのものの変角に応じた色彩分布及び塗装層に含有される粒子群の分布態様並びに当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性が用いられる。また、粒子の光学特性による粒子の物体表面の変角に応じた透過性及び塗装層の視認できない粒子で構成された顔料等により覆われた部分の表面反射が用いられる。さらに、当該粒子群を構成する粒子が平板状であると仮定される。
　計算要素１２は、第１記憶装置１１１に保存されている塗料の原色情報を用い、物体色彩が有する原色によって再現できる近似の配合情報を計算し、その近似の配合情報を出力するように構成されている。
　計算要素１２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。
　変角θは、図２に示されているように、光源から照射された光に対する物体表面の正反射方向に対して、視線方向がなす角度である。
　第１出力装置２２１は、計算要素１２による出力情報を表示するように構成されている。第２出力装置２２２は、出力情報の別ファイルによる出力又は印刷出力を実行するように構成されている。第１出力装置２２１及び第２出力装置２２２のそれぞれにおいて、計算要素１２による解析結果の１つであるグラフ表示は、さまざまなパラメータにより表現される。５角度反射率データが入力されると、自動計算される５角度のＣＩＥＬａｂ、ＣＩＥＬｃｈ、ＸＹＺ、ＦＦ値、ＩＶ値、ＳＶ値などが軸として定義されている空間にグラフが出力されうる。
　（色彩分布設計支援システムの機能）
　前記構成の色彩分布設計支援システムの機能について説明する。車両のボディなどのほか、塗装による意匠が施されるあらゆる物品に関して色彩分布が設計される。
　第２入力装置２１２を通じて、一又は複数の指定角度における物体表面の色彩が指定される。
　例えば、第２入力装置２１２を通じたインターフェイスの操作により、色空間の種類が指定される。これに応じて、指定色空間を表わす画像が第１出力装置２２１に表示される。指定対象とされる色空間には、ＲＧＢ表色系、ＸＹＺ表色系、Ｌ*ｕ*ｖ*表色系及びＬ*ａ*ｂ*表色系などの公知のさまざまな表色系を構成する色空間が含まれる。
　そして、第２入力装置２１２を通じて、第１出力装置２２１に表示されている指定色空間における任意の位置が指定されることにより、当該指定位置の座標値により表わされる色彩が指定変角における物体表面の色彩として設定される。当該色彩の設定により、当該指定変角における分光反射率が計算要素１２によって設定され、この分光反射率が色彩分布の計算基礎とされる。
　なお、一又は複数枚の風景写真が出力装置２２に表示され、当該写真の点が指定されることにより、当該指定点における写真の色彩が指定変角における物体表面の色彩として設定されてもよい。
　そのほか、図３に示されているように、５つの指定変角θ1～θ5についてＬＣＨ表色系におけるＬ（輝度）、Ｃ（彩度）及びΔＨ（ある変角を基準とした色相変化）の値を変位可能なプロットの位置により表現するインターフェイスが第１出力装置２２１に表示される。例えばθ1＝１５°，θ2＝２５°，θ3＝４５°，θ4＝７５°及びθ5＝１１０°である。そして、第２入力装置２１２を通じて当該プロットのうち少なくとも一部の位置が変更されることにより、当該変更後のプロットの位置に応じた新たな色彩が指定変角θiにおける物体の色彩として設定される。
　Ｃ（彩度）の調節欄に示されている破線は、Ｌ（輝度）及びＨ（色相）の現在値に鑑みて、Ｃ（彩度）がとりうる値の範囲を画定する「彩度限界線」を表わしている。反射率測定値のデータ群から得られる近似曲線に基づいて作成された変数λの関数である反射率関数ｆ（λ）が定義される。視野角２°もしくは１０°のＤ６５光源に関して、Ｌ*ａ*ｂ*及びＬＣＨが決定される。関数ｆ（λ）ごとに決定される、Ｌ値、Ｃ値及びＨ値のそれぞれを表わす関数α（ｆ）、β（ｆ）及びγ（ｆ）が定義される。
　０＜ａ≦１６０を満たす関数ｆの群α-1（ａ）、０≦ｃ≦１００を満たす関数ｆの群γ-1（ｃ）及び０°≦ｂ≦３６０°を満たす関数ｆの群β-1（ｂ）が定義される。そして、α-1（ａ）＝β-1（ｂ）という条件下で群γ-1（ｃ）により定まるｃ値のとりうる範囲が彩度限界範囲として求められる。
　第２入力装置２１２を通じて指定変角における色彩のほか、第１記憶装置１１１に保存されている物体表面の変角分布、塗装層の分光反射率に基づき、計算要素１２によって物体表面の変角θに応じた色彩分布が計算される。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。計算要素１２による計算結果は第２記憶装置１１２に保存される。
　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、塗装層の分光反射率に基づいて計算される。例えば、指定変角θi（ｉ＝１～５）における指定色彩を物体表面の地の色彩とした場合、その他の変角θ（θk＜θ＜θk+1）における地の色彩が、線形補間法等の適当な補間法にしたがって計算される。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、塗装層の正反射率に基づいて計算される。
　塗装層が、色彩を有する意匠塗装層及びクリア塗装層から構成されている場合、各塗装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、物体表面の変角θに応じた色彩分布が計算されうる。
　例えば、図４（ａ）に示されているように物体表面の変角範囲θ1～θ5における色彩分布を示す帯状のダイアグラムが計算結果として第１出力装置２２１に表示される。そのほか、図４（ｂ）に示されているように円弧状に曲率一定で屈曲している曲面を正面から見た場合における、当該曲面の色彩分布を示すダイアグラムが、物体表面の変角θに応じた色彩分布の計算結果として第１出力装置２２１に表示されてもよい。これにより、デザイナーは、塗装面の変角θの変化に対する物体表面の色彩の変化態様を直感的に視認することができる。
　第３入力装置２１３を通じて、光の照射方向及び視線方向のうち少なくとも一方が変更されることにより、物体表面の変角分布が変更されてもよい。
　さらに、第２入力装置２１２を通じて、塗装層に含まれる粒子群の分布態様、並びに、当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性が仮想的に指定される。これらの指定因子は、塗装層に含まれる粒子群による意匠効果又は質感が反映された場合の物体表面の変角θに応じた色彩分布を決定するための因子である。第１出力装置２２１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２１２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。
　粒子の平均粒径のほか、粒径分布態様を表わす分散値などが、粒子の形状特性として指定されうる。
　粒子の色彩及び透過率などが、粒子の光学特性として指定されうる。例えば、第１出力装置２２１に表示される色空間座標系における任意の位置が、第２入力装置２１２を通じて指定されることによって粒子の色彩が指定される。
　第２入力装置２１２を通じて、物体表面とこれを臨む視点との間隔が指定され、これに応じて計算要素１２により、当該指定間隔が大きいほど、粒子の光学特性としての透過率が高くなるように当該光学特性が補正されてもよい。すなわち、当該間隔の指定によって、粒子の光学特性が間接的に指定されてもよい。
　塗装層の単位面積当たりの粒子の個数を表わす粒子群の密度が、粒子群の分布態様として指定されうる。また、粒子が平板状であるという仮定下で、当該平板の表面法線方向を確率変数とみなした場合の、粒子群における当該確率変数の分散である「法線方向揺らぎ」が、粒子群の分布態様として指定されうる（図６（ｂ）参照）。これは、視点の位置の相違に応じて、塗装層に含まれる粒子群に由来する物体表面の質感が相違することを表現するために導入された因子である。
　そのほか、第１記憶装置１１１に保存されている、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されているような、分布態様、ならびに、構成要素である粒子の形状特性及び光学特性のうち少なくとも一部が異なるような複数の粒子群のそれぞれの塗装層における様子を示す複数の数値等のデータが第１記憶装置１１１から読み出された上で第１出力装置２２１に表示され、当該数値データが選択されることにより、粒子群の分布態様などの因子が間接的に指定されてもよい。
　第２入力装置２１２を通じて指定された塗装層に含まれる粒子群の分布態様、並びに、当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性に加えて、第１記憶装置１１１に保存されている物体表面の変角θに応じた色彩分布の先の計算結果に基づき、物体表面の変角θに応じた色彩分布が計算される。この色彩分布は、塗装層に含まれている粒子群によって奏される意匠効果又は質感が反映された色彩分布である。この場合における色彩は、物体そのものの色彩（地の色彩）及び映り込みの色彩に加えて、粒子の色彩及び粒子を透過して見える物体の色彩の合成結果として計算される。
　図６（ａ）に示されているように、実際の物体表面は、個々の粒子が部分的又は全体的に埋め込まれている意匠塗装層にクリア塗装層が重ねられた構造になっている。当該描画計算は図６（ｂ）に示されているように、クリア塗装層の上に平板状の粒子が分布しているという仮定下で色彩分布が計算される。また、アルミニウム粒子など、実際には透過率が０の粒子であってもある程度の透過率を有すると仮定されている。これにより、計算量を減少させ、仮定の変更をリアルタイムに出力装置における描画に反映させることができる。
　また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されているように、粒子の透過率の相違に起因するフレネル反射による粒子の消え角度が、粒子の散らばり度合（又は空間分散度若しくは空間分布態様）により表現される。このため、視認されえない粒子が計算対象から除外され、これにより計算量を抑制しながらも、粒子が塗色の意匠性に寄与するようなシミュレーション計算が実現される。粒子が有する色群、サイズ群、粒子種類に応じた粒子散らばり度合及び透過率などの意匠性の計算量が抑制され、システムの計算負荷の軽減が図られる。
　（本発明の作用効果）
　本発明の色彩分布設計システム１によれば、物体表面の塗装層に含有される粒子群の分布態様並びに当該粒子群の構成要素である粒子の形状特性及び光学特性が入力装置２１を通じて指定される。これに応じて、当該指定因子と、第１記憶装置１１１に保存されている物体表面の変角に応じた色彩分布とに基づき、粒子群の存在による質感又は意匠効果が反映された物体表面の変角に応じた色彩分布が計算要素１２により計算される。そして、当該計算結果が第１出力装置２２１に表示される。
　このため、塗料に含有される粒子群及びその構成要素である個々の粒子の特性と、当該粒子群によって実現される物体表面の意匠効果又は質感との関係が勘案された形で、デザイナーによる当該物体表面における色彩分布の設計を支援することができる。
　例えば、平板状であると仮定された粒子の質感と、その光学特性の中の塗装層変角に応じた透過性による粒子の見え方とをデザイナーに認識させることができる（図７参照）。したがって、入射方向及び視線方向に対する粒子の姿勢に応じて、塗装層に含まれる当該粒子の輝度などその色彩が異なるという事実が勘案された上で、物体表面の色彩分布の設計が支援されうる。
　また、物体表面に対する視点の遠近と、塗装層に含有される粒子由来の物体表面の質感を含む物体表面の変角に応じた色彩分布との関係をデザイナーに認識させることができる。したがって、物体に対する視点の遠近に応じて、塗装層に含まれる粒子の輝度などその色彩が異なるという事実が勘案された上で、物体表面の変角θに応じた色彩分布の設計が支援されうる。
　さらに、粒子群の指定分布態様、並びに、粒子の指定形状特性及び指定光学特性に関する情報は、デザイナーの意図に沿った色彩分布を実現するために塗料に含有させるべき粒子群の選定ひいては塗料設計の直接的な指針として活用されうる。したがって、塗料開発の効率化が図られる。
　また、平板上にあると仮定された粒子の大きさ（サイズ）、色又は分布密度などの情報が入力されたことに応じて、粒子の材料ごとに当該粒子由来の質感を含む形で、物体表面の変角に応じた色彩分布との関係をデザイナーに視認させながら、粒子分布の意匠性の設計を支援することができる。
　さらに、光入射方向及び視線方向に対するコンピュータグラフィックの計算結果が加えられることにより、塗装層に含まれる粒子の輝度、変角透過性又は距離方向に応じた平滑変化など、その物性が異なるという事実が勘案された上で、円柱状に曲げられた物体の表面の色彩分布を可視化させながら設計することを支援する分布システムが実現された。
　粒子の変角透過性とは、フレネル反射を意味しクリア層及び顔料層のうち一方又は両方の屈折率に応じて、角度方向にしたがってクリア層及び顔料層のうち一方又は両方の表面反射により、顔料層に含有されている粒子の存在が視認されなくなる現象が「粒子広がり」という１つのパラメータにより表現される。
　例えば、パールなど透過性がある粒子は、正反射付近からわずかに角度が変化しただけで粒子が視認されなくなる。粒子の透過度並びにクリア層及び顔料層のうち一方又は両方の表面反射特性の組み合わせが、粒子広がりという１つのパラメータに集約されたことで、意匠的に重要な粒子の特性が大まかに表現されうる。

Claims (5)

  1. 　物体表面の塗装層そのものの変角に応じた色彩分布、前記塗装層に含有される粒子群の分布態様、並びに、当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性を保存するように構成されている記憶装置と、
    　前記物体表面の意匠性に関する情報の仮想指定を可能とする入力装置と、
    　前記入力装置を通じた前記意匠性に関する情報の仮想指定に応じて実データと同等の情報に変換するとともに、前記塗装層の視認されない微小粒子により構成されている顔料で覆われた部分の表面反射により、前記粒子の光学特性に応じた前記粒子の前記物体表面の変角に応じ見えなくなる率を示す計算と、目の分解能により顔料層に含有されている粒子が視認されなくなる距離及び方向に応じた平滑変化計算とを実行することにより、前記物体表面の変角に応じた色彩分布を計算するように構成されている計算要素と、
    　前記計算要素により計算された前記物体表面の変角に応じた色彩分布を表示するように構成されている出力装置とを備えていることを特徴とする色彩分布設計支援システム。
  2. 　請求項１記載の色彩分布設計支援システムにおいて、
    　前記出力装置は、前記粒子の透過率の相違に起因するフレネル反射による粒子の消え角度を、粒子の散らばり度合で描画するように構成され、
    　前記計算要素は、消え角度に応じて視認されない粒子を除き、塗色の意匠性に貢献する計算のみを実行するように構成されていることを特徴とする色彩分布設計支援システム。
  3. 　請求項１記載の色彩分布設計支援システムにおいて、
    　前記入力装置は、前記物体表面とこれを臨む視点との間隔の指定を可能とするように構成され、前記計算要素は、前記入力装置を通じて指定された前記間隔が大きいほど、前記粒子群を構成する粒子の光学特性としての透過率が高くなるように当該光学特性を補正した上で、当該補正後の光学特性に基づき、前記物体表面の変角に応じた色彩分布を計算するように構成されていることを特徴とする色彩分布設計支援システム。
  4. 　請求項１記載の色彩分布設計支援システムにおいて、
    　前記記憶装置は、分布態様、並びに、構成要素である粒子の形状特性及び光学特性のうち少なくとも一部が異なるような複数の前記粒子群のそれぞれの前記塗装層における様子を示す複数のサンプル画像を保存するように構成され、前記出力装置は、前記記憶装置に保存されている前記複数のサンプル画像を表示するように構成され、前記入力装置は、前記出力装置に表示される前記複数のサンプル画像の指定によって、前記粒子群の分布態様、並びに、当該粒子群を構成する粒子の形状特性及び光学特性の仮想的な指定を可能とするように構成されていることを特徴とする色彩分布設計支援システム。
  5. 　請求項１記載の色彩分布設計支援システムにおいて、
    　前記入力装置は、前記塗装層そのものの複数の指定変角に応じた色彩の指定を可能とするように構成され、
    　前記計算要素は、前記入力装置を通じた前記指定変角に応じた指定色彩に基づき、補間法にしたがって、前記指定変角以外の変角範囲における色彩分布を含む前記塗装層の変角に応じた色彩分布を計算するように構成されていることを特徴とする色彩分布設計支援システム。
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