図面 (/)

技術 異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 河合直樹
出願日 1998年8月26日 (22年4ヶ月経過) 出願番号 1998-240673
公開日 2000年3月14日 (20年9ヶ月経過) 公開番号 2000-075780
状態 特許登録済
技術分野 特定用途計算機 電気的に作動する教習具 特殊な装飾 装飾技術
主要キーワード 光沢模様 スカラ場 鏡面反射光強度 パラメータ設定装置 良否判断 間引き法 表面装飾 二次元分布
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年3月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

繊維潜り角分布を表す二次元スカラ場から、直接、当該二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンエンボス加工した場合の照り及び照りの移動をシミュレーションする。

解決手段

二次元スカラ場の各画素位置における繊維潜り角と仮想的な光源からの光の入射角度dirLとに基づいた角度θに対する当該画素位置における異方性反射反射光強度の関係を定義する。そして、その関係に基づいて、入射角度dirLのときの前記二次元スカラ場の各画素位置での異方性反射の反射光強度を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、入射角度 dirLを順次変更しながら行う。

概要

背景

壁紙や床材等の建材表面装飾や、家具の表面装飾のために用いる化粧シートにおいては、照りと称される光沢模様表現するために、万線パターンを直接化粧シートにエンボス加工したり、あるいは透明なシートに万線パターンをエンボス加工してエンボスシートを作成し、そのエンボスシートを木目柄等の模様印刷した化粧シートに貼り付けて積層構造とすることが広く行われている。

このように、万線パターンをエンボス加工することによって照り、あるいは照りの移動が表現できる原理は概略次のようである。図5は、万線パターンをエンボス加工して万線条溝Gが形成されたシートEの斜視図であり、この例では、幅W1の万線条溝GがW2の間隔で多数形成されている。シートEの全体の厚みD1に対して、万線条溝Gは深さD2の溝を形成しており、多数の万線条溝Gがほぼ平行に配置されている。このような万線条溝Gからなるパターンは、幅W1をもった凹部と幅W2をもった凸部との二段階段差構造を有している。

このような万線条溝Gが形成されたシートEは、その表面から得られる反射光の強度が位置によって異なることが知られている。つまり、異方性反射を行うのである。そして、このようなシートEを見る視線を連続的に変化させると、強く反射する箇所、即ち輝度が高く、明るく光る箇所が変化していく。これが照りの移動と称されるものである。

さて、上述したような照り、及び照りの移動を表現する万線パターンとしては、エンボス加工を行った場合に、天然の木材が発現するような自然な照り、及び照りの移動を表現できるものが望ましいことは当然である。そこで、天然の木材が照り、及び照りの移動を発現する原理を考えると、それは、木材表面における繊維潜り角に起因していることが知られている。概略説明すると次のようである。

図6は、材木板表面の繊維質配向性鏡面反射率との関係を説明する図である。いま、材木板100の表面(切断面J)に、図に繊維方向ベクトルF→(電子出願の制約から、本来符号の上部に付記するベクトル記号“→”を符号右側に付記することにする)として示すような配向性をもって繊維Fが配置されているものとする。このとき、切断面Jと繊維Fとのなす角ξは繊維潜り角と呼ばれている。

そして、材木板100の上方に仮想光源200(面光源)を仮定し、この仮想光源200から材木板100の表面(切断面J)に対して垂直な光線照射され、この表面からの拡散反射光および鏡面反射光を観察することを考える。この場合、観察される拡散反射光の強度は、材木板100の表面の木目模様の色成分によって左右され、この拡散反射光による画像は、いわゆる着色された模様として認識されることになる。一方、観察される鏡面反射光の強度W(光沢度)は、繊維潜り角ξによって左右され、通常、図7のグラフに示すような関係となる。より正確には、各部における鏡面反射光強度は、光の照射方向と繊維潜り角ξとの双方によって決定される。即ち、図6に示すように、切断面J上の点Pにおいて、光線方向ベクトルL→と繊維方向ベクトルF→とを図のように定義すれば、両ベクトルの交錯角φによって点Pにおける鏡面反射光強度が決定されることになる。上述の例のように、光線方向ベクトルL→が切断面Jに対して垂直であるモデルの場合、ベクトル交錯角φ=90°−ξとなり、図7のグラフに示すように、φ=90°のときに鏡面反射光強度が最高になり、φ= 0°のときに最低となる。

実際の天然木から切り出した材木板の表面に照り模様が見られるのは、切断面上の各部分ごとに異なる繊維潜り角ξが得られるからであり、この部分毎に異なる繊維潜り角ξに基づいて照り模様が現れることになるのである。また、以上のことから、例えば図6において観察位置を変えずに仮想光源200を移動させた場合、あるいは仮想光源200の位置を固定して観察位置を変えた場合には、材木板100の照りが発現する位置が変化することになることは明らかであろう。これが照りの移動である。

そこで、近年では、適宜な手法を用いてコンピュータにより繊維潜り角の二次元分布を求めて、繊維潜り角の二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したり、あるいは、天然の木材から各位置での繊維潜り角を抽出して二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したりすることが行われている。

なお、繊維潜り角の二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成する方法については種々の方法が考えられる。例えば、一つの方法としては、一つの万線パターンについて始点、及び描画する長さを定め、まず、始点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画し、更にその描画した線の終点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画していく処理を、定められた長さになるまで繰り返していく方法が考えられる。これにより一つの万線パターンが描画されることになり、このような処理を所望の数の万線パターンについて行えばよい。

概要

繊維潜り角の分布を表す二次元スカラ場から、直接、当該二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工した場合の照り及び照りの移動をシミュレーションする。

二次元スカラ場の各画素位置における繊維潜り角と仮想的な光源からの光の入射角度dirLとに基づいた角度θに対する当該画素位置における異方性反射の反射光強度の関係を定義する。そして、その関係に基づいて、入射角度dirLのときの前記二次元スカラ場の各画素位置での異方性反射の反射光強度を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、入射角度 dirLを順次変更しながら行う。

目的

そこで、本発明は、作成した二次元スカラ場の良否を判断、評価するための異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

繊維潜り角二次元分布を表す二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射シミュレーション方法であって、前記二次元スカラ場の各画素位置における繊維潜り角と仮想的な光源からの光の入射角度dirLとに基づいた角度θに対する、当該画素位置における異方性反射の反射光強度の関係を定義し、その定義した関係に基づいて前記入射角度 dirLのときの前記二次元スカラ場の各画素位置での異方性反射の反射光強度を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記仮想的な光源からの光の入射角度 dirLを順次変更しながら行うことを特徴とする異方性反射のシミュレーション方法。

請求項2

繊維潜り角の二次元分布を表す二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション装置であって、前記二次元スカラ場の各画素位置における繊維潜り角と仮想的な光源からの光の入射角度dirLとに基づいた角度θに対する、当該画素位置における異方性反射の反射光強度の関係を定義する手段と、前記手段によって定義した関係に基づいて前記入射角度 dirLのときの前記二次元スカラ場の各画素位置での異方性反射の反射光強度を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記仮想的な光源からの光の入射角度 dirLを順次変更しながら行う手段とを備えることを特徴とする異方性反射のシミュレーション装置。

技術分野

0001

本発明は、繊維潜り角分布を現す二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンによってエンボス加工した場合、どのような照り、あるいは照りの移動が発現されるかをシミュレートする異方性反射シミュレーション方法、及びシミュレーション装置に関する。

背景技術

0002

壁紙や床材等の建材表面装飾や、家具の表面装飾のために用いる化粧シートにおいては、照りと称される光沢模様表現するために、万線パターンを直接化粧シートにエンボス加工したり、あるいは透明なシートに万線パターンをエンボス加工してエンボスシートを作成し、そのエンボスシートを木目柄等の模様印刷した化粧シートに貼り付けて積層構造とすることが広く行われている。

0003

このように、万線パターンをエンボス加工することによって照り、あるいは照りの移動が表現できる原理は概略次のようである。図5は、万線パターンをエンボス加工して万線条溝Gが形成されたシートEの斜視図であり、この例では、幅W1の万線条溝GがW2の間隔で多数形成されている。シートEの全体の厚みD1に対して、万線条溝Gは深さD2の溝を形成しており、多数の万線条溝Gがほぼ平行に配置されている。このような万線条溝Gからなるパターンは、幅W1をもった凹部と幅W2をもった凸部との二段階段差構造を有している。

0004

このような万線条溝Gが形成されたシートEは、その表面から得られる反射光の強度が位置によって異なることが知られている。つまり、異方性反射を行うのである。そして、このようなシートEを見る視線を連続的に変化させると、強く反射する箇所、即ち輝度が高く、明るく光る箇所が変化していく。これが照りの移動と称されるものである。

0005

さて、上述したような照り、及び照りの移動を表現する万線パターンとしては、エンボス加工を行った場合に、天然の木材が発現するような自然な照り、及び照りの移動を表現できるものが望ましいことは当然である。そこで、天然の木材が照り、及び照りの移動を発現する原理を考えると、それは、木材表面における繊維潜り角に起因していることが知られている。概略説明すると次のようである。

0006

図6は、材木板表面の繊維質配向性鏡面反射率との関係を説明する図である。いま、材木板100の表面(切断面J)に、図に繊維方向ベクトルF→(電子出願の制約から、本来符号の上部に付記するベクトル記号“→”を符号右側に付記することにする)として示すような配向性をもって繊維Fが配置されているものとする。このとき、切断面Jと繊維Fとのなす角ξは繊維潜り角と呼ばれている。

0007

そして、材木板100の上方に仮想光源200(面光源)を仮定し、この仮想光源200から材木板100の表面(切断面J)に対して垂直な光線照射され、この表面からの拡散反射光および鏡面反射光を観察することを考える。この場合、観察される拡散反射光の強度は、材木板100の表面の木目模様の色成分によって左右され、この拡散反射光による画像は、いわゆる着色された模様として認識されることになる。一方、観察される鏡面反射光の強度W(光沢度)は、繊維潜り角ξによって左右され、通常、図7グラフに示すような関係となる。より正確には、各部における鏡面反射光強度は、光の照射方向と繊維潜り角ξとの双方によって決定される。即ち、図6に示すように、切断面J上の点Pにおいて、光線方向ベクトルL→と繊維方向ベクトルF→とを図のように定義すれば、両ベクトルの交錯角φによって点Pにおける鏡面反射光強度が決定されることになる。上述の例のように、光線方向ベクトルL→が切断面Jに対して垂直であるモデルの場合、ベクトル交錯角φ=90°−ξとなり、図7のグラフに示すように、φ=90°のときに鏡面反射光強度が最高になり、φ= 0°のときに最低となる。

0008

実際の天然木から切り出した材木板の表面に照り模様が見られるのは、切断面上の各部分ごとに異なる繊維潜り角ξが得られるからであり、この部分毎に異なる繊維潜り角ξに基づいて照り模様が現れることになるのである。また、以上のことから、例えば図6において観察位置を変えずに仮想光源200を移動させた場合、あるいは仮想光源200の位置を固定して観察位置を変えた場合には、材木板100の照りが発現する位置が変化することになることは明らかであろう。これが照りの移動である。

0009

そこで、近年では、適宜な手法を用いてコンピュータにより繊維潜り角の二次元分布を求めて、繊維潜り角の二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したり、あるいは、天然の木材から各位置での繊維潜り角を抽出して二次元スカラ場を作成し、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工したりすることが行われている。

0010

なお、繊維潜り角の二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成する方法については種々の方法が考えられる。例えば、一つの方法としては、一つの万線パターンについて始点、及び描画する長さを定め、まず、始点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画し、更にその描画した線の終点の位置に対応する二次元スカラ場の位置における繊維潜り角の方向に線を適宜な長さだけ描画していく処理を、定められた長さになるまで繰り返していく方法が考えられる。これにより一つの万線パターンが描画されることになり、このような処理を所望の数の万線パターンについて行えばよい。

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、何等かの手法により繊維潜り角の二次元スカラ場を作成したとしても、その二次元スカラ場に基づいて万線パターンを作成し、その万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工を行った場合に、デザイナーが意図する通りの照り、及び照りの移動が得られるかどうかは全く判らず、実際に万線パターンを作成し、エンボス加工を行ってみないと判らないものであった。しかし、実際にエンボス加工を行わないと作成した二次元スカラ場の良否が判断できないのでは、時間もかかり、作り直し等を行うとコストも高くなってしまう。

0012

そこで、本発明は、作成した二次元スカラ場の良否を判断、評価するための異方性反射のシミュレーション方法、及びシミュレーション装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0013

上記の目的を達成するために、請求項1記載の異方性反射のシミュレーション方法は、繊維潜り角の二次元分布を表す二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション方法であって、前記二次元スカラ場の各画素位置における繊維潜り角と仮想的な光源からの光の入射角度dirLとに基づいた角度θに対する、当該画素位置における異方性反射の反射光強度の関係を定義し、その定義した関係に基づいて前記入射角度 dirLのときの前記二次元スカラ場の各画素位置での異方性反射の反射光強度を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記仮想的な光源からの光の入射角度 dirLを順次変更しながら行うことを特徴とする。

0014

請求項2記載の異方性反射のシミュレーション装置は、繊維潜り角の二次元分布を表す二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動をシミュレーションするための異方性反射のシミュレーション装置であって、前記二次元スカラ場の各画素位置における繊維潜り角と仮想的な光源からの光の入射角度dirLとに基づいた角度θに対する、当該画素位置における異方性反射の反射光強度の関係を定義する手段と、前記手段によって定義した関係に基づいて前記入射角度 dirLのときの前記二次元スカラ場の各画素位置での異方性反射の反射光強度を求めて照り画像を作成し、その照り画像と下絵画像とを合成して表示する処理を、前記仮想的な光源からの光の入射角度 dirLを順次変更しながら行う手段とを備えることを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係る異方性反射のシミュレーション装置の一実施形態を示す図であり、図中、1は二次元スカラ場入力装置、2はパラメータ設定装置、3は画像入力装置、4はレンダリング処理装置、5は画像合成装置、6は画像表示装置を示す。

0016

まず、図1に示す構成の各装置の概略について説明する。二次元スカラ場画像入力装置1は、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を入力するものである。この二次元スカラ場の入力は、当該二次元スカラ場がフロッピーディスク等の適宜な記憶媒体に記憶されている場合には、当該記憶媒体から読み出せばよく、また、二次元スカラ場を生成する装置とネットワークで接続されている場合には、このネットワークを介して取り込めばよい。なお、入力される二次元スカラ場は各画素に対して繊維潜り角が書き込まれたものであることは当然であり、どのような方法で作成されたものでもよい。

0017

パラメータ設定装置2は、二次元スカラ場入力装置1から入力した二次元スカラ場の異方性反射のシミュレーションをレンダリング処理により行うための種々のパラメータを設定するためのものであり、例えば、仮定するエンボス製品反射特性を規定する鏡面反射光の強度c、その鋭さn、レンダリング処理を行う際に用いる仮想的な光源からの光の入射角度dirL 、その入射光強度I、二次元スカラ場の(x,y)の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Lc(x,y)を定義する関数あるいはグラフ、画像合成装置5によって合成された画像に加えるノイズ量D、そのノイズ量Dに乗算する乱数rnd(-1≦rnd≦+1)、及びシミュレーションの結果を画像表示装置6に表示する際の表示画像サイズ、後述するステップS6の判断処理で用いる終了条件等の設定を行う。このパラメータ設定装置2は、キーボード等で構成できる。

0018

上記のパラメータのうち、二次元スカラ場の(x,y)の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Lc(x,y)については、ここでは次の式で定義するものとする。
Lc(x,y)=c・cosnθ・l …(1)
ここで、θは、二次元スカラ場の位置(x,y)における繊維の法線方向ベクトルと、当該位置における仮想的な光源からの光の正反射方向ベクトルとのなす角度であるが、図4を参照して説明すると次のようである。いま、図4に示すように、木材中にPQで示す方向に延びている繊維があるとし、この繊維が図のPで示す位置で木材表面に現れているとすると、図の線分PQと木材表面とのなす角度がP点での繊維潜り角ξとなる。従って、P点における当該繊維の法線方向ベクトルは図のm→で示すようになる。図4において破線で示すものは、点Pから木材表面に立てた垂線、即ちP点での法線である。さて、図4において、図の矢印で示すように、仮想的な光源からの光が、P点での法線から反時計回りにδの角度方向から入射したとすると、P点における仮想的な光源からの光の正反射ベクトルk→は、図に示すように、P点での法線から時計回りにδの角度方向を向く。従って、(1) 式のθは、二次元スカラ場の位置(x,y)における繊維の法線方向ベクトルと、当該位置における仮想的な光源からの光の正反射方向ベクトルとのなす角度であるから、(1) 式の演算を行うには図中のθの角度を求めればよいことになるが、図から明らかなように
θ=δ−ξ …(2)
で求めることができる。なお、(2) 式によりθを求めるについては、それぞれの角度は、それぞれの基準位置からの角度を正負を含めて使用することは当然である。ところで、図4の角度δは、仮想的な光源からの光の入射角度dirL と関係する角度であるが、必ずしもdirL と同じ値ではなく、当該入射角度dirL がどのような角度として定義されるかによって異なる。即ち、例えば、仮想的な光源からの光の入射角度dirL が木材表面から反時計回りに測った角度として定義される場合には、δ=dirL+90° となり、また、仮想的な光源からの光の入射角度dirL が木材表面から時計回りに測った角度として定義される場合には、δ=dirL−90° となり、更に、仮想的な光源からの光の入射角度dirL が木材表面の各位置における法線方向から反時計回りに測った角度として定義される場合には、δ=dirL となる。この点については以下同じである。なお、以下においては、仮想的な光源からの光の入射角度dirL は、木材表面から反時計回りに測った角度として定義するものとする。

0019

以上のようにして異方性反射による反射強度Lc(x,y)を演算するのであるが、ここでは二次元スカラ場の(x,y)の位置にある画素からの異方性反射による反射光は白色であるとする。従って、上式により得られる反射強度Lc(x,y)は輝度値となる。

0020

なお、二次元スカラ場の(x,y)の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Lc(x,y)を定義するについては、上述したように適宜な関数を用いる他にも、図2(a),(b),(c)に示すように、所望の形状のグラフによって定義することも可能である。

0021

画像入力装置3は、レンダリング処理装置4によって得られた、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像と合成するための下絵画像を入力するための装置である。この下絵画像としては、任意の画像を用いることができるが、二次元スカラ場入力装置1から入力した二次元スカラ場に基づいて作成した万線パターンをエンボス加工する化粧シートに用いる絵柄とするのが望ましい。この下絵画像の入力は、当該下絵画像がフロッピーディスク等の適宜な記憶媒体に記憶されている場合には、当該記憶媒体から読み出せばよく、また、適宜な画像処理装置とネットワークで接続されている場合には、このネットワークを介して取り込めばよい。

0022

レンダリング処理装置4は、二次元スカラ場入力装置1から入力された二次元スカラ場に対して、パラメータ設定装置2で設定されたパラメータによりレンダリング処理を施し、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像を作成するためのものである。

0023

画像合成装置5は、レンダリング処理装置4によって作成された、二次元スカラ場の各位置からの異方性反射による反射強度を表す画像と、画像入力装置3から入力された下絵画像を合成するための装置であり、この画像合成装置5で合成された画像は、カラーRT等で構成される画像表示装置6に表示される。

0024

なお、これらの二次元スカラ場入力装置1、パラメータ設定装置2、画像入力装置3、レンダリング処理装置4、画像合成装置5、及び画像表示装置6の各構成要素は、いずれもコンピュータを利用して構築される構成要素であり、最終的に、このコンピュータによって、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その万線パターンをエンボス加工したシートに現れる照り、及び照りの移動の様子がシミュレーションされることになる。

0025

以下、図1に示す異方性反射のシミュレーション装置の動作について、図3に示すフローチャートを参照して、異方性反射のシミュレーション方法と共に説明する。

0026

まず、パラメータ設定装置2により所定のパラメータを設定し、二次元スカラ場入力装置1から繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を入力し、更に画像入力装置3から下絵画像を入力する(ステップS1)。二次元スカラ場入力装置1から入力された二次元スカラ場はレンダリング処理装置4に与えられ、画像入力装置3から入力された下絵画像は画像合成装置5に与えられる。また、ここでは、パラメータの設定としては、上述したように、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度c、その鋭さn、レンダリング処理を行う際に用いる仮想的な光源からの光の入射角度dirL 、その入射光強度l、二次元スカラ場の(x,y)の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Lc(x,y) を定義する上記の(1) 式の関数、画像合成装置5によって合成された画像に加えるノイズ量D、そのノイズ量Dに乗算する乱数rnd(-1≦rnd≦+1)、及びシミュレーションの結果を画像表示装置6に表示する際の表示画像サイズ、後述するステップS6の判断処理で用いる終了条件等の設定を行う。これらの設定されたパラメータのうち、表示画像サイズ、ノイズ量D、乱数rndについては画像合成装置5に与えられ、また、ノイズ量D及び乱数rndを除くパラメータはレンダリング処理装置4に与えられる。

0027

二次元スカラ場及び設定されたパラメータを受けると、レンダリング処理装置4は、まず、二次元スカラ場の画素数と、パラメータ設定装置2から与えられた表示画像の画素数とを一致させる。二次元スカラ場の画素数が表示画像の画素数より大きい場合には所定の間引き法により間引いて両者の画素数を一致させ、二次元スカラ場の画素数が表示画像の画素数より少ない場合には所定の補間法により補間して両者の画素数を一致させる。また、画像合成装置5も、下絵画像を受けると同様にして下絵画像の画素数を表示画像の画素数に一致させる。

0028

そして、二次元スカラ場の画素数と表示画像の画素数とを一致させると、レンダリング処理装置4は、まず dirL= 0(ステップS2)としてレンダリング処理を行う(ステップS3)。即ち、二次元スカラ場の一つの画素位置(x,y)に着目して、当該画素位置における繊維潜り角と、仮想的な光源からの光の入射角dirL とに基づいて、上述したようにしてθを求め、そのθを用いて上記の(1) 式によって、当該画素位置における異方性反射の反射強度Lc(x,y) を計算する処理を、二次元スカラ場の全ての画素位置について行うのである。この処理によって、二次元スカラ場の各画素位置には、各画素位置における繊維潜り角に応じた反射強度が与えられることになるので、この場合には dirL= 0としたときの二次元スカラ場の各画素位置からの異方性反射による反射強度を表す画像が作成されることになる。そして、この画像は dirL= 0としたときの二次元スカラ場によって発現される照りを表す画像に他ならない。従って、以下においてはステップS3のレンダリング処理によって作成される画像を照り画像と称することにする。

0029

このようにして dirL= 0のときの照り画像を作成すると、レンダリング処理装置4は当該照り画像を画像合成装置5に与える。画像合成装置5は、レンダリング処理装置4から与えられた照り画像と、画像入力装置3から与えられた下絵画像とを合成する(ステップS4)。その画像の合成は、例えば次のように行われる。

0030

下絵画像の(x,y)の位置にある画素の赤色成分の値をr、緑色成分の値をg、青色成分の値をbとし、照り画像の当該画素位置における反射強度、即ち輝度値をLc とすると、当該画素位置における画像合成後の赤色成分の値r′、緑色成分の値g′、青色成分の値b′を、それぞれ、
r′=r+Lc +D・rnd …(3)
g′=g+Lc +D・rnd …(4)
b′=b+Lc +D・rnd …(5)
で定める。ここで、D、rndはそれぞれパラメータ設定装置2で設定されたノイズ量、乱数である。なお、(3) 〜(5) 式の結果、r′、g′、b′の値が正規化された範囲を越える場合には正規化された最大とする。即ち、例えば、合成画像の各色成分の値が 0〜 255の範囲であるとすると、r′、g′、b′の値が 255の値を越えた場合には 255となされるのである。

0031

このように、照り画像と下絵画像とを合成するに際して、乱数を乗算したノイズ成分を加えることは有効である。この乗算値に応じて、照りがくきりしたり、ぼやけたりするからであり、従って、ノイズ量Dの値を任意に定めることによって種々の質感を表現することが可能となるからである。

0032

このようにして照り画像と下絵画像とを合成すると、画像合成装置5は合成した画像を画像表示装置6に与える。そして、画像表示装置6はその合成画像を表示する(ステップS5)。このことによってオペレータは、dirL = 0のときの照りを表す画像を観察することができる。

0033

次に、レンダリング処理装置4は終了条件が満足されたか否かを判断する(ステップS6)。この終了条件は適宜に定めることができる。例えば、ステップS7で仮想的な光源からの光の入射角度dirLを更新しながら順次シミュレーションを行っていき、角度θ= 360°の場合についてのシミュレーションが終了した時点で自動的に当該シミュレーションの処理を終了させるようにしてもよい。またパラメータ設定装置2からシミュレーションの終了を入力するようにしてもよい。

0034

ステップS6で終了条件が満足されたのであれば当該シミュレーションの処理は終了となるが、そうでなければステップS7において仮想的な光源からの光の入射角度dirLを△φだけ更新して、ステップS3〜S5の処理を行う。この△φは任意に定めることができ、レンダリング処理装置4に固定的に設定されていてもよく、パラメータ設定装置2によって設定可能としてもよい。

0035

このように、仮想的な光源からの光の入射角度dirLを変化させていくことは、相対的には、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートに当てる光線方向の角度を一定にしておいて視線を順次変化させていくことと同じであり、あるいは、光線方向の角度及び視線を一定にしておいて、当該エンボス加工されたシートを回転させていくこととも同じであり、従って、このことによって、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートにおいて、どのような照りの移動が発現されるかをシミュレーションすることができるものである。

0036

以上の処理を、ステップS6でyesと判断されるまで繰り返し行うと、画像表示装置6には、ステップS7において仮想的な光源からの光の入射角度dirLが更新されるのに伴って、照りが移動していく様子がアニメーション的に表示されることになる。

0037

以上のようであるので、この異方性反射のシミュレーション装置によれば、繊維潜り角の二次元分布を表している二次元スカラ場を用いて、当該二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成し、その生成した万線パターンを用いてエンボス版を作成してエンボス加工した化粧シートにおいて、どのような照りの移動が発現されるかというシミュレーションを、実際に二次元スカラ場から万線パターンを作成することなく、二次元スカラ場から直接行うことができるのであり、従来のように実際に万線パターンからエンボス版を作ってエンボス加工するという作業を行うことなく、作成した二次元スカラ場の良否判断、評価を行うことができる。また、照り画像は下絵画像と合成されて表示されるので、オペレータは実際に製品になった場合のイメージを容易に把握することができる。

0038

なお、パラメータ設定装置2で設定したパラメータは実際にエンボス製品を製造する工程に反映することができる。例えば、仮定するエンボス製品の反射特性を規定する鏡面反射光の強度c、及びその鋭さnは、エンボス加工を施すシートの材料を選択する際等に反映することができる。

0039

また、ノイズ量D及び乱数rndについては、例えば、実際に化粧シートに印刷する画像に加えるノイズ量に反映させることもでき、あるいは、二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に各万線パターンに与える揺らぎの大きさに反映させることもできる。後者については次のようである。即ち、二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に万線パターンに揺らぎを与えると、その揺らぎの程度に応じて照りの様子が変化し、質感が異なってくることが知られており、従って二次元スカラ場に基づいて万線パターンを生成する際に、各万線パターンに与える揺らぎの大きさを、ノイズ量Dと乱数rndの乗算値による影響と同程度とすることによって、シミュレーション結果と同様なエンボス製品が得られることになるのである。

0040

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

図面の簡単な説明

0041

図1本発明に係る異方性反射のシミュレーション装置の一実施形態を示す図である。
図2二次元スカラ場の(x,y)の位置にある画素からの異方性反射による反射強度Lc(x,y)の定義の仕方の例を示す図である。
図3図1に示す異方性反射のシミュレーション装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図4(1) 式のθと、繊維潜り角ξ、及び仮想的な光源からの光の入射角度との関係を説明するための図である。
図5万線パターンがエンボス加工されたシートの表面に形成された万線条溝Gの構造を示す斜視図である。
図6一般的な材木板における繊維方向ベクトルF→と光線方向ベクトルL→との関係を示す側断面図である。
図7一般的な材木板におけるベクトル交錯角φ(繊維潜り角ξ)と鏡面反射光強度Wとの関係を示すグラフである。

--

0042

1…二次元スカラ場入力装置、2…パラメータ設定装置、3…画像入力装置、4…レンダリング処理装置、5…画像合成装置、6…画像表示装置。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 烟台渭海文具有限公司の「 絵筆クリーニング装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明は絵筆クリーニング装置を開示した。【解決手段】筆筒を含み、前記筆筒の頂部の中にはクリーニング空間が設置され、前記クリーニング空間の左側にある前期筆筒の中にはサムホイール空間が設置され、前... 詳細

  • 上海▲か▼▲か▼玩具有限公司の「 模擬運転おもちゃ」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明は模擬運転おもちゃを開示した。【解決手段】前後対称的に設置された止め板を含み、両側の前記止め板の間には模型車がスライドできるように設置され、前記模型車の中には制御装置が設置され、両側の前... 詳細

  • 佛山市飛瑜文具有限公司の「 絵の具を格納し、絵の具パレットを洗浄する絵の具ケース」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】使用者が絵の具パレットを洗う面倒がない絵の具ケースを提供する【解決手段】絵の具ケースは、ケース主体12を含み、前記ケース主体の頂部端面にはカバー板44がスライドできるように装着され、前記ケース... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ