JPH04195480A - Computer graphics display device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To represent a material which is similar to a body by rendering a shape model which is detected and specified previously by using optical parameters. CONSTITUTION:This device consists basically of an optical parameter detecting mechanism 1 and a rendering mechanism 2. The optical parameter detecting mechanism 1 detects the optical parameters such as a reflection coefficient and a transmission coefficient showing the material of the body. Further, the rendering mechanism 2 renders the shape model in a computer which is specified previously by using the detected optical parameters. Consequently, the model in the computer can be represented as well as the material of the given body.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピュータグラフィックスにおける物体の材
質の光学パラメータの検出機構及びこのパラメータを利
用し、レンダリングを行うコンピュータグラフィックス
表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a detection mechanism for optical parameters of the material of an object in computer graphics, and a computer graphics display device that performs rendering using these parameters.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、コンピュータグラフィックスにおける材質感゛表
現については１日経ＣＧ１２月号（１９１１１８年）第
１６６頁から第１７１頁において論じられているように
、実際の光学系をモデル化することにより物体の材質感
を表現する試みが行われているが、実際の物体の材質を
表わす光学パラメータとのつき合せなどは不十分であり
、感覚的に行われていた。Conventionally, the expression of material appearance in computer graphics has been discussed in the December issue of Nikkei CG (191118), pages 166 to 171, by modeling the actual optical system. Attempts have been made to express this, but the comparison with optical parameters that represent the material of the actual object has not been sufficient, and this has been done intuitively.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は計算機での光学シミュレーションのため
、光の反射原理をモデル化したものであり５反射係数な
どの光学パラメータが与えられた場合には任意の観測点
での光の輝度を計算できるが、実際に存在する物体の材
質感を計算機で表現しようとする場合、物体の光学パラ
メータが定まっておらず、光学パラメータを適当に振り
、適切なパラメータを見つける方法がとられていたが、
適切なパラメータを見つけるまでに相当な手間を必要と
するとか、場合によっては見つけられず、意図した材質
感を表現できないことが多々あった。Since the above conventional technology is an optical simulation performed by a computer, it models the principle of light reflection, and when optical parameters such as the 5 reflection coefficient are given, the brightness of light at any observation point can be calculated. When trying to express the material appearance of an actually existing object using a computer, the optical parameters of the object were not determined, and the method used was to find the appropriate parameters by randomly changing the optical parameters.
It often took a considerable amount of effort to find appropriate parameters, or in some cases it was impossible to find them, and it was often impossible to express the intended material feel.

本発明は計算機上で物体の材質感をリアルに表現できる
ことを目的としており、またこのことを容易に実現でき
る道具を提供することを目的とする。The purpose of the present invention is to be able to realistically represent the material appearance of an object on a computer, and also to provide a tool that can easily achieve this.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、物体の反射係数や透過係数
などの光学系パラメータを検出する機構を設け、この光
学系パラメータを用いてレンダリングするようにしたも
のである。In order to achieve the above object, a mechanism is provided to detect optical system parameters such as a reflection coefficient and a transmission coefficient of an object, and rendering is performed using these optical system parameters.

また、物体が画像として情報化されている場合も多く、
画像情報から物体の材質感を表わす光学系パラメータを
検出できる機能を設けた。In addition, objects are often converted into information as images,
A function is provided to detect optical system parameters representing the material texture of an object from image information.

また、光学系の反射モデルは複数者えられ、それぞれ効
果が違った表現が可能なため、これら複数モデルに対応
した光学系パラメータを検出できる機能を設けた。Furthermore, since there are multiple reflection models for the optical system, each of which can express different effects, we have provided a function that can detect optical system parameters corresponding to these multiple models.

また、検出した材質の光学系パラメータを効率よく管理
するために、光学系パラメータを物体名または材質名で
登録・検索できるデータベースを設けた。In addition, in order to efficiently manage the optical system parameters of detected materials, we have created a database where optical system parameters can be registered and searched by object name or material name.

また、デザイナ−が自分に合った材質感表現を容易に行
えるようにするため、複数個の基本図形に対して、それ
ぞれ異なる光学系パラメータを指定でき、レンダリング
した結果を同時に表示できる機能を設けた。In addition, in order to make it easier for designers to express material textures that suit them, we have added a function that allows designers to specify different optical system parameters for multiple basic shapes and display the rendered results simultaneously. .

また、従来にない材質感を得るため、既存の複数の材質
感を表わす光学系パラメータをブレンドできる機能を設
けた。Additionally, in order to obtain an unprecedented material feel, we have added a function that allows you to blend optical system parameters that represent multiple existing material textures.

また、検出した光学系パラメータに対してデザイナ−の
意志を反映できるようにするため、光学系パラメータを
任意に変更できる機能を設けた。Additionally, in order to reflect the designer's intentions in the detected optical system parameters, a function is provided to allow the optical system parameters to be changed arbitrarily.

〔作用〕[Effect]

本発明のコンピュータグラフィックス表示装置は光学パ
ラメータ検出機構とレンダリング機構がらなり、光学パ
ラメータ検出機構では物体の材質を表わす反射係数や透
過係数などの光学パラメータを検出し、レンダリング機
構では検出され光学パラメータを用いてあらかじめ指定
された形状モデルをレンダリングすることにより、物体
と同様な材質を表現できる。The computer graphics display device of the present invention consists of an optical parameter detection mechanism and a rendering mechanism.The optical parameter detection mechanism detects optical parameters such as reflection coefficients and transmission coefficients that represent the material of an object, and the rendering mechanism detects optical parameters that are detected. By rendering a shape model specified in advance using this method, it is possible to express the same material as the object.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第１図は本発明のコンピュータグラフィックス表示装置
の概要を示したもので、基本的には光学パラメータ検出
機構１とレンダリング機構２がら構成される。光学パラ
メータ検出機構１は物体の材質を表わす反射係数や透過
係数などの光学パラメータを検出する。レンダリング機
構２は検出さ九た光学パラメータを用いて、あらかじめ
指定された計算機内の形状モデルをレンダリングする。FIG. 1 shows an outline of the computer graphics display device of the present invention, which basically consists of an optical parameter detection mechanism 1 and a rendering mechanism 2. The optical parameter detection mechanism 1 detects optical parameters such as a reflection coefficient and a transmission coefficient representing the material of an object. The rendering mechanism 2 uses the detected optical parameters to render a shape model specified in advance in the computer.

これにより、計算機内のモデルを与えられた物体の材質
と同様に表現することが可能となる。This makes it possible to express the model in the computer in the same way as the material of a given object.

第１図をさらに具体的に説明する。光学パラメータ検出
機構は光学モデル設定手段３．輝度計測装置４９画像モ
デル化手段５．光学パラメータ算出手段６．光学パラメ
ータ管理手段７．光学パラメータＤＢＳから構成される
。FIG. 1 will be explained in more detail. The optical parameter detection mechanism is an optical model setting means 3. Brightness measurement device 49 Image modeling means 5. Optical parameter calculation means 6. Optical parameter management means7. It consists of optical parameters DBS.

光学モデル設定手段３は計算機上で物体の材質を表現す
るため、光学モデルを数式として定義する手段であり、
入出力装置９により対話的に入力でき、各種の光学モデ
ルを指定できる。輝度計測装置１４は実際の物体の試験
片１０に直接光を当て反射光、透過光の輝度を計測する
装置である０画像モデル化手段５は物体の材質が画像と
し既に情報化されている場合、スキャナー１１より画像
を入力し１画像が作られた環境をモデル化、すなわち、
光源の位置や対象としている物体の三次元位置を対話的
に計算機内にモデル化する手段であり、このモデルと画
像の画素における輝度が分り、原理的には輝度計測装置
４と同様な機能を果す、光学パラメータ算出手段６は輝
度計測装置４または画像モデル化手段５より得られた結
果より、光学モデル設定手段３で定義した光学モデルの
変数である反射係数や透過係数などの光学パラメータを
実験計画法を用いて算出する手段である。光学パラメー
タ管理手段７は検出した光学パラメータに対して、物体
名称または材質名称を入出力装置９を介して対話的に指
定し、光学パラメータＤＢＳに格納するとともに、光学
パラメータの検索な変更などの管理を行う手段である。The optical model setting means 3 is a means for defining an optical model as a mathematical formula in order to express the material of an object on a computer,
The input/output device 9 allows interactive input, and various optical models can be specified. The brightness measuring device 14 is a device that directly applies light to a test piece 10 of an actual object and measures the brightness of reflected light and transmitted light.0 Image modeling means 5 is a device that measures the brightness of reflected light and transmitted light. , model the environment in which images are input from the scanner 11 and one image is created, that is,
This is a means of interactively modeling the position of the light source and the three-dimensional position of the target object in a computer, and the brightness at the pixel of the image is known from this model, and in principle it has the same function as the brightness measuring device 4. The optical parameter calculation means 6 uses the results obtained from the brightness measurement device 4 or the image modeling means 5 to experiment with optical parameters such as reflection coefficients and transmission coefficients, which are variables of the optical model defined by the optical model setting means 3. This is a method of calculation using the planning method. The optical parameter management means 7 interactively specifies the object name or material name for the detected optical parameters via the input/output device 9, stores it in the optical parameter DBS, and manages the search and change of the optical parameters. It is a means to do this.

次に、レンダリング機構２はアプリケーションインター
フェース１２．光学パラメータ調整手段１３、表面形状
作成手段１４２表面形状ＤＢ１５゜レンダリング手段１
６から構成される。アプリケーションインターフェース
１２は本発明のコンピュータグラフィックス表示装置に
物体形状の三次元形状を取り込むための基本的なインタ
ーフェースであり、ＣＡＤやＣＡＥなどのアプリケーシ
ョンシステム１７などからの形状入力手段である。The rendering mechanism 2 then uses the application interface 12. Optical parameter adjustment means 13, surface shape creation means 142 surface shape DB 15° rendering means 1
Consists of 6. The application interface 12 is a basic interface for importing the three-dimensional shape of an object into the computer graphics display device of the present invention, and is a shape input means from an application system 17 such as CAD or CAE.

光学パラメータ調節手段１３は光学パラメータ検出機構
１で得られた結果を調節し、デザイナ−の意志決定を支
援する手段であり、入出力装置９を介してデザイナ−の
意志が伝達される。表面形状作成手段１４は物体表面の
規則性のある幾何学的形状を作成する手段であり、入出
力装置９を介して対話的に作成される。作成された結果
は表面形状ＤＢ１５に登録される。レンダリング手段１
６はアプリケーションインターフェース１２を入力され
た形状に対して１表面形状作成手段１４で作られた形状
を合成し、光学パラメータ調節手段１３で指定された光
学パラメータを用いて、光学モデル設定手段３で指定さ
れた光学モデルでレンダリングする手段である。レンダ
リングされた結果は入出力装置９に表示される。The optical parameter adjustment means 13 is a means for adjusting the results obtained by the optical parameter detection mechanism 1 and supporting the designer's decision making, and the designer's intention is transmitted via the input/output device 9. The surface shape creation means 14 is a means for creating a regular geometric shape on the surface of an object, and is created interactively via the input/output device 9. The created results are registered in the surface shape DB 15. Rendering means 1
6 synthesizes the shape created by the surface shape creation means 14 with respect to the input shape through the application interface 12, and uses the optical parameters specified by the optical parameter adjustment means 13 to specify the shape by the optical model setting means 3. It is a means of rendering with a created optical model. The rendered results are displayed on the input/output device 9.

以下、各手段について詳細に説明する。Each means will be explained in detail below.

第２図により、光学モデル設定手段３および輝度計測装
置４について説明する。第２図は光学モデルの原理も示
してお゛す、光源２１がら出た光線（入射光２２）が物
体（試験片１０）と衝突すると、光の一部は物体内部に
浸透して吸収され、あるいは屈折して物体を通り抜け、
透過光２３として観測される。また、入射光２２の一部
は物体表面で反射して、反射光２４として観測される６
人間はこれらの反射光２４や透過光２３を目で見ること
により、物体や材質の認識を行っている。光学モデル設
定手段３はこの過程を計算機内で行うために、光の振る
舞いをモデル化するものである。The optical model setting means 3 and the brightness measuring device 4 will be explained with reference to FIG. Figure 2 also shows the principle of the optical model. When the light ray (incident light 22) emitted from the light source 21 collides with the object (test piece 10), part of the light penetrates into the object and is absorbed. , or refract through an object,
It is observed as transmitted light 23. Also, a part of the incident light 22 is reflected on the object surface and is observed as reflected light 24.
Humans recognize objects and materials by visually viewing the reflected light 24 and transmitted light 23. The optical model setting means 3 models the behavior of light in order to perform this process within a computer.

一般に、物体との衝突により人間の目に入ってくる光は
次のように分類できる。Generally, the light that enters the human eye due to collision with an object can be classified as follows.

（ｉ）周囲光による反射光 光源からの直射光が直接光らない部分でも、周囲の物体
間の相互反射によって生じる間接光や散乱光などの光を
まとめて周囲光とよび、物体表面上で一様に反射すると
みなし、次のように表わすことができる。(i) Reflected light from ambient light Even in areas where the direct light from the light source does not shine directly, indirect light and scattered light generated by mutual reflection between surrounding objects are collectively called ambient light, and are collectively called ambient light. It can be expressed as follows.

Ｉ＝に龜Ｉａ　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
ここで、工　：周囲光による反射光強度エ也：周囲光強
度 ｋａ；周囲光反射係数 （…）拡散反射光 物体の表面をミクロ的に見るとランダムな形状となって
おり、反射・屈折の方向がまちまちになり、平均化して
取扱うと、物体表面ではどの方向にも−様な強さになる
と考えられ１次のように表わすことができる。I=niku Ia...(1)
Here, k: Reflected light intensity due to ambient light, ya: Ambient light intensity ka; Ambient light reflection coefficient (...) Diffuse reflected light When the surface of an object is viewed microscopically, it has a random shape, and the reflection and refraction If the directions vary and are averaged and handled, it is thought that the intensity will be -like in any direction on the surface of the object, and can be expressed as linear.

Ｉ＝ｋｍＩｐｃｏｓ’θ　　　　　　　　　−（２）こ
こで、Ｉ　：拡散反射光強度 ＩＰ＝入射光強度 に、：拡散反射係数 ｄ　：拡散反射指数 θ　：入射角 （ｆｆｌ）Ｍ面圧射光 よく磨かれた滑らかな鏡などの表面に入射した光は正反
射方向に反射される。これを鏡面反射というが、物体表
面の細かな凹凸のために、正反射方向を中心に広がりを
持ち、いくつかのモデルが提案されている。フォノ（Ｐ
ｈｏｎｇ）は鏡面反射の広がりを入射光の正反射方向と
角度αだけ異なった方向の反射光強度はαの関数と考え
、次のように表わした。I = kmIpcos'θ - (2) where, I: Diffuse reflected light intensity IP = Incident light intensity,: Diffuse reflection coefficient d: Diffuse reflection index θ: Incident angle (ffl) M surface pressure incident light well-polished and smooth Light incident on a surface such as a mirror is reflected in the specular direction. This is called specular reflection, but due to the fine irregularities on the surface of the object, it spreads out mainly in the direction of specular reflection, and several models have been proposed. Phono (P
Hong) considered the spread of specular reflection to be a function of α, and expressed it as follows:

Ｉ　＝　ｋｓ　Ｉ　ｐｃｏｓｓａ　　　　　　　　　−
（３）ここで、■　＝鏡面反射光強度 ■Ｐ：入射光強度 ｋｓ：鏡面反射係数 Ｓ　：　＃　　指数 また、プリンはフォノよりも精密なモデルを提案してお
り、光源方向と観測方向との２等分方向を考え、これと
物体表面の法線方向とのなす角βとの関数を考え、次の
ように表わした。I = ks I pcossa −
(3) Here, ■ = Specular reflection light intensity ■ P: Incident light intensity ks: Specular reflection coefficient S: # Index In addition, Prin proposed a more precise model than Phono, and the relationship between the light source direction and observation direction Considering the bisecting direction, we considered the function of the angle β between this direction and the normal direction of the object surface, and expressed it as follows.

Ｉ　＝　ｋｓ　Ｉ　ｐｃｏｓｓａ　　　　　　　　　−
（４）この他にもいろいろな分布関数を用いた方法が提
案されている。I = ks I pcossa −
(4) In addition to this, methods using various distribution functions have been proposed.

（ｉｖ）透過光 透明または半透明な物体を通過してくる光を透過光と呼
び、いくつかのモデルが提案されている。(iv) Transmitted light Light that passes through a transparent or semi-transparent object is called transmitted light, and several models have been proposed.

一つのモデルは次のように表わすことができる。One model can be expressed as follows.

Ｉ”ｋｔＩｐ　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
ここで、工　：透過光強度 ＩＰ二人射光強度 ｋｔ：透過係数 さらに、精度なモデルは透過光強度を面の法線方向と観
測方向とのなす角γの関数と考え、次のように表わせる
。I"ktIp...(5)
Here, kt: Transmitted light intensity IP Two-person incident light intensity kt: Transmission coefficient Furthermore, an accurate model considers the transmitted light intensity as a function of the angle γ between the normal direction of the surface and the observation direction, and can be expressed as follows. Ru.

Ｉ：ｋｔＩｐｃｏｓｔγ　　　　　　　　　−（６）こ
こで、ｔ　：透過指数 以上で述べた光の振る舞に関する光学モデルにおける反
射係数や透過係数などの光学パラメータは光の三原色に
固有なものであり、色ごとのパラメータを決めることが
必要となる。また、光学パラメータは物質の材質を表わ
すもので、光学パラメータが既知でない場合にはこれら
の光学パラメータを決定しなければならない、以下では
これらの手段について説明する・ 光の強度計測装置４を第２図にて説明する。光学パラメ
ータの検出したい対象物体を試験片１０とし、装置に挿
入し、これに光源２１から光を発射し、その反射光２４
．透過光２３強度を光強度センサー２５で観測する。こ
の場合、光源２１は入射光２２の波長や強度、入射方向
の変更が可能であり、強度センサー２５の位置の変更も
可能であり、任意位置での光の強度を計測できる。すな
わち、上記、第（１）〜（６）式の光強度工を三原色単
位に測定できる。また、三原色単位の入射光強度。I: ktIpcostγ - (6) where, t: Transmission index The optical parameters such as reflection coefficient and transmission coefficient in the optical model regarding the behavior of light described above are unique to the three primary colors of light, and are parameters for each color. It is necessary to decide. Furthermore, the optical parameters represent the material of the substance, and if the optical parameters are not known, these optical parameters must be determined.These means will be explained below. This will be explained with a diagram. A test piece 10 is a target object whose optical parameters are to be detected, is inserted into the apparatus, light is emitted from a light source 21, and the reflected light 24 is emitted from the light source 21.
．． The intensity of the transmitted light 23 is observed by a light intensity sensor 25. In this case, the light source 21 can change the wavelength, intensity, and direction of incidence of the incident light 22, and the position of the intensity sensor 25 can also be changed, making it possible to measure the intensity of light at any position. That is, the light intensity factors of equations (1) to (6) above can be measured for each of the three primary colors. Also, the incident light intensity in units of three primary colors.

周囲光強度および各角度θ、α、β、γも既知であり、
結局は反射係数・指数、透過係数・指数をこれらの計測
結果より算出することになる。The ambient light intensity and each angle θ, α, β, γ are also known,
In the end, the reflection coefficient/index and the transmission coefficient/index are calculated from these measurement results.

また、画像モデル化手段５を第３図にて説明する。第３
図は画像３１が作られる原理を示したもので、画素ｉの
輝度は物体表面上の点Ｐｉでの光の強度と考えられる。Further, the image modeling means 5 will be explained with reference to FIG. Third
The figure shows the principle by which the image 31 is created, and the brightness of a pixel i is considered to be the intensity of light at a point Pi on the object surface.

そこで、光源２１の方向。Therefore, the direction of the light source 21.

入射光２２の強度、さらに１点Ｐｉでの法線方向が分れ
ば、上記、第（２）〜（４）式のモデルのどれかにあて
はめることができ、実際に強度を測定する方法と等価と
なる６画像モデル化手段５では光源の位置や強度などを
対話的に設定する手段であり、画像から人間が推定した
値を入力する。最近のカメラは自動焦点機構が付いてお
り、点Ｐｓまでの奥行き情報も得ることができ、縦横両
隣りの奥行き情報から、点Ｐ、の法線方向を近似的に求
めることができる。If you know the intensity of the incident light 22 and the normal direction at one point Pi, you can apply it to any of the models in equations (2) to (4) above, and find out how to actually measure the intensity. The equivalent 6-image modeling means 5 is a means for interactively setting the position, intensity, etc. of the light source, and inputs values estimated by humans from the images. Recent cameras are equipped with automatic focusing mechanisms, and can also obtain depth information up to the point Ps, and can approximately determine the normal direction of the point P from the depth information on both the vertical and horizontal sides.

次に、光の強度計測装置４および画像モデル化手段５で
得られた結果から光学ノ（ラメータを求める光学パラメ
ータ算出手段６について説明する。Next, the optical parameter calculation means 6 which calculates the optical parameters from the results obtained by the light intensity measuring device 4 and the image modeling means 5 will be explained.

光学パラメータ算出手段６には光の強度計測装置４また
は画像モデル化手段５から、指定された光学モデルに関
する複数の測定結果が入力として与えられ、これを数値
解析をし、光学パラメータを算出する。一般に、観測さ
れる反射光＆ま上述した複数の光学モデルが合成された
ものと考えられ、Ｉ＝ｋａＩａ＋ｋｉＩｐｃｏｓ’θ ＋　ｋ　ｓ　Ｉ　ｐｃｏｓ”　ａ　　　　　　　　　　
　−（７）と表わすことができる。右辺第３項はプリン
のモデルに置きかえた合成モデルも考えられる。（７）
式で工は観測される光強度、Ｉａは周囲光強度でおよび
、変数の初期値を設定する。匂配計算手段３２では、Ｆ
の匂配すなわち。The optical parameter calculating means 6 receives a plurality of measurement results regarding a designated optical model from the light intensity measuring device 4 or the image modeling means 5 as input, performs numerical analysis on the results, and calculates optical parameters. Generally, it is considered that the observed reflected light & the multiple optical models mentioned above are combined, and I=kaIa+kiIpcos'θ + k s I pcos'' a
−(7). A synthetic model may also be considered in which the third term on the right-hand side is replaced with the pudding model. (7)
In the equation, Ia is the observed light intensity, Ia is the ambient light intensity, and sets the initial value of the variable. In the gradient calculation means 32, F
A hint of that, that is.

ａｋａ　　　ｉ：１ ＋　ｋ　５Ｉｐｃｏｓｓαｔ　　Ｉｔ）ａｋａ　　　ｉ
”１ ＋　ｋ　ａＩｐｃｏｓｓα５−Ｉｔ） ａ、　　　　ｉ＝１ ＋　ｋｍＩｐｃｏｓ’　Ｂ　ｔ＋　ｋｓＩｐｃｏｓ”ａ
ｔ−Ｌ）δｌ（、ｉ＝１ ＋　ｋ　５Ｉｐｃｏｓ”ａｔ　　Ｉｄ ａｓ　　　　ｉ＝１ ＋　ｋ　ａＩｐｃｏｓ’θｔ　＋　ｋ　５Ｉｐｃｏｓｓ
ａ　ｔ　−Ｉｔ）・・・（１０） を求め、変数の変化の大きさγも計算する。収束判定手
段３３ではγとεの値を判定し、γの値がε以内であれ
ば、現在求まっているｋａ、ｋｍ、ｄ。aka i:1 + k 5Ipcossαt It)aka i
"1 + k aIpcossα5-It) a, i=1 + kmIpcos' B t+ ksIpcos"a
t-L) δl(, i=1 + k 5Ipcos"at Id as i=1 + k aIpcos'θt + k 5Ipcoss
a t −It) (10) and also calculate the magnitude of change in the variable γ. The convergence determining means 33 determines the values of γ and ε, and if the value of γ is within ε, the currently determined ka, km, and d.

ｋｓ、Ｓを解とし、計算を終了する。収束しなし＼場合
は変数更新手段３４で変数を最急降下の方向に変化させ
反復計算を行う。また、回数判定手段３５では反復回数
を判定し、指定回数以下であれば反復計算を続け、指定
回数以上であれば、解が求まらないものとして、初期値
を変更し、再計算を行う。求めたい光学パラメータのだ
いたいのオーダは決っており、Ｏ＜ｋａ、　ｋｔ、　Ｌ
ｃｓ＜１．０（ｄ、ｓ（５であり、この範囲の値を初期
値として指定する。また、最急降下係数λ０は０〈λ〈
１の範囲の値を設定すればよい、ε０は数値計算の精度
にも関係するが、４ケタぐらいの精度が得られるように
設定すれば十分である。具体的にはε＝ｏ、ｏｏｏｉ程
度でよい。光学パラメータの初期値をもう少し精度よく
設定する方法としては、　ｄ＝１゜ｓ＝１とおくと、第
（１０）式の第１．２．３式をそれぞれＯとするとｋａ
、ｋａ−ｋｓに関しての一次の連立方程式となり、容易
にｋｍ、に−、ｋｓを算出でき、これを初期値として利
用する方法があり、反復回数を少なくすることができる
。ks, S are taken as solutions and the calculation is completed. If there is no convergence, the variable updating means 34 changes the variable in the direction of the steepest descent and repeats the calculation. In addition, the number of times determination means 35 determines the number of repetitions, and if it is less than the specified number of times, iterative calculation is continued, and if it is more than the specified number of times, it is assumed that the solution cannot be found, and the initial value is changed and recalculation is performed. . The approximate order of the optical parameters to be determined is determined, and O<ka, kt, L
cs<1.0(d,s(5), and a value in this range is specified as the initial value. Also, the steepest descent coefficient λ0 is 0<λ<
It is sufficient to set a value in the range of 1.Although ε0 is also related to the accuracy of numerical calculation, it is sufficient to set it to obtain an accuracy of about 4 digits. Specifically, ε=o, about oooi is sufficient. A way to set the initial values of the optical parameters with a little more precision is to set d=1゜s=1, and let Equations 1, 2, and 3 of Equation (10) be respectively O, then ka
, ka-ks, and can easily calculate km, 2-, ks. There is a method of using this as an initial value, and the number of iterations can be reduced.

光の強度計測装置４を利用する場合は光の合成モデルを
考えることなく、各モデルごとに光学ノ（ラメータを算
出できる。第（１）式、第（５）式はそれぞれＩ□Ｉｐ
が既知であるから観測強度工が求まれば、ｋ、、ｋｔｔ
ｒ簡単に算出できる。また、光の強度計測装置４内の周
囲光を計測または、画像モデル化手段５でモデル化すれ
ばよく既知である。When using the light intensity measuring device 4, the optical parameters can be calculated for each model without considering the light synthesis model.Equations (1) and (5) are each expressed as I□Ip.
Since is known, if the observation intensity factor is found, k,,ktt
r can be easily calculated. Furthermore, it is well known that the ambient light within the light intensity measuring device 4 may be measured or modeled using the image modeling means 5.

また、Ｉｐｙ　θ、αもそれぞれ入射光の強度、入射角
、観測する方向であり既知である。未知の変数はに、、
に嫌、　ｋｓ＋　ｄｔ　Ｓ　　の４つとなる。一般には
、複数の観測結果（ｉ＝１〜ｎ）が得られるとすると、
変数ｋａ、に櫨、　ｋｓ、　ｄ、　Ｓ　　を求める問題
は ＋　ｋ　５ＩｐｃｏｓＳａ　ｔ　−Ｉｔ）”坤ｍｉｎ　
　　　　　・・・（８） となる、第（８）式を直接解くことは難しいが、数値計
算として解くことはよく知られている。この方法は最急
降下法と呼ばれる方法で、適当な初期値（ｋａ口ｙ　ｋ
ｄ”ｅ　ｄ’ｙ　ｋｌ。、　　ｓ　’　）　ヲ決１ｈ　
。Further, Ipy θ and α are the intensity of the incident light, the angle of incidence, and the direction of observation, respectively, and are known. The unknown variable is...
There are four, ks + dt S. Generally, if multiple observation results (i = 1 to n) are obtained,
The problem of finding the variables ka, ks, d, and S is +k 5IpcosSat -It)"Konmin
...(8) Although it is difficult to directly solve equation (8), it is well known that it can be solved numerically. This method is called the steepest descent method, and uses an appropriate initial value (ka y k
d"e d'y kl., s') wo decision 1h
.

Ｆの匂配を ＶＦ＝（ａ　Ｆ／　ａ　ｋａ−ａ　Ｆ／　ａ　ｋａ。The scent of F VF=(a F/a ka-a F/a ka.

ａ　Ｆ／　ａ−、ａ　Ｆ／　ａ　ｋｓ、ａ　Ｆ／　ａ　
ｓ）・・・（９） とすると、Ｆの値の減少率が最も大きい方向（最急降下
の方向）、すなわち−ＶＦの方向に初期値を変化させ、
反復計算させ、各変数に対する絶対値の和が適当な値Ｅ
より小さくなったものを解とする方法である。第４図は
これを示したもので、初期値設定手段３１．匂配計算手
段３２．収束判定手段３３．変数更新手段３４２回数判
定手段３５からなる。初期値設定手段３１では収束判定
条件拡散反射光については鏡面反射光が無視できる領域
で計測すればよい。具体的には第５図に示すように鏡面
反射光は正反射方向をピークとする指向性をモデル化し
たものであり、指向性の範囲にかからない領域での反射
は拡散反射と見なせる。a F/ a-, a F/ a ks, a F/ a
s)...(9) Then, change the initial value in the direction where the rate of decrease in the value of F is greatest (direction of steepest descent), that is, in the direction of -VF,
Calculate iteratively, and the sum of the absolute values for each variable is an appropriate value E.
This method uses the smaller one as the solution. FIG. 4 shows this, and the initial value setting means 31. Scent calculation means 32. Convergence determining means 33. It consists of a variable updating means 342 and a number of times determining means 35. In the initial value setting means 31, the convergence determination condition diffuse reflection light may be measured in a region where specular reflection light can be ignored. Specifically, as shown in FIG. 5, specularly reflected light is modeled with directivity having a peak in the direction of specular reflection, and reflection in areas outside the range of directivity can be considered as diffuse reflection.

そこで、第（７）式において、右辺第１項ｋａＩａは既
知であり、第３項は無視でき、 ｋ　＊ＣＱＳ−θ＝ｃ　　　　　　　　　”（１１）た
だし、ｃ　＝（Ｉ　−ｋａＩａ）／　Ｉｐとなる。第（
１１）式の対数をとると、ｋ　＋　ｄ　Ｑ　ｏｇｃｏｓ
θ＝　Ｑ　ｏｇ　ｃ　　　　−（１２）ただし、ｋ＝Ｑ
ｏｇｋｔ となる、複数の観測結果に対しては、第（８）式と同様
に、 坤ｍ　ｉ　ｎ　　　　　　　　　　・・・（１３）を満
たすに、ｄを求めればよい。第（１３）式を最小にする
条件は、 δｋ　　　ＣＩ ａｄ　　　Ｃ１ 一旦ｏｇｃｔ）＝Ｏ・・・（１４） となり、−次の連立方程式となり簡単に解ける。Therefore, in equation (7), the first term kaIa on the right side is known, the third term can be ignored, and k *CQS-θ=c'' (11), where c = (I - kaIa)/Ip. .No.(
11) Taking the logarithm of the equation, k + d Q ogcos
θ= Q og c − (12) where k=Q
For a plurality of observation results that are ogkt, d can be found to satisfy the following equation (13), similarly to equation (8). The condition for minimizing equation (13) is as follows: δk CI ad C1 once ogct)=O (14), which becomes the -order simultaneous equations and can be easily solved.

以上から、ｋａ、ｋａ、ｄが求められた訳であるから、
第（７）式の右辺筒１，２項が決まり、第３項すなわち
、鏡面反射光に関する光学パラメータも同様に求めるこ
とができる。また、第（６）式の透過係数、透過指数に
ついても第（１４）式と同様な一次元の連立方程式より
、ｋｔ、ｔを算出できる。From the above, ka, ka, and d were found, so
The 1st and 2nd terms of the right-hand cylinder of equation (7) are determined, and the third term, that is, the optical parameter related to the specularly reflected light, can be determined in the same way. Furthermore, regarding the transmission coefficient and transmission index of equation (6), kt and t can be calculated from the same one-dimensional simultaneous equations as equation (14).

以上が、光学パラメータ算出手段６の説明であるが、前
述したように、光の波長により光学パラメータが変化す
るし、また、無色の物体はなくなんらかの色に着色され
ており、基本的には光の三原色についての光学パラメー
タを算出する。具体的には入射光の波長をＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）に分けて計測を行う、また、物体の着
色した色に関係しない材質の光学パラメータを得るには
白色の物体を用意することが必要となる。The above is an explanation of the optical parameter calculation means 6. As mentioned above, the optical parameters change depending on the wavelength of the light, and there are no colorless objects, but they are colored in some color, so basically, the optical parameters The optical parameters for the three primary colors are calculated. Specifically, the wavelength of the incident light is R (red), G
It is necessary to prepare a white object in order to perform measurements separately for (green) and B (blue), and to obtain optical parameters of the material that are not related to the color of the object.

次に、光学パラメータ検出機構１の光学パラメータ管理
手段７および光学パラメータＤＢＳについて説明する。Next, the optical parameter management means 7 and optical parameter DBS of the optical parameter detection mechanism 1 will be explained.

上述のようにして算出された光学パラメータはＤＢに管
理され、汎用的な使い方に対応できる。第６図はこれを
示したもので、パラメータ管理手段７では算出された光
学パラメータに対して、材質を表わす名称を第１図の入
呂力手段９を介して付与し、光学パラメータＤＢＳに整
理して登録する。また、パラメータ管理手段７では材質
名称や光学パラメータの変更・検索する機能を有する。The optical parameters calculated as described above are managed in a DB and can be used for general purposes. FIG. 6 shows this. The parameter management means 7 assigns a name representing the material to the calculated optical parameters via the input means 9 of FIG. 1, and organizes them into the optical parameter DBS. and register. Further, the parameter management means 7 has a function of changing and searching material names and optical parameters.

第６図で光学モデルタイプは鏡面反射のタイプ、すなわ
ち、フォノ（Ｉ＝Ｏ）、プリン（Ｉ＝１）かの識別を表
わしている。In FIG. 6, the optical model type indicates the type of specular reflection, ie, phono (I=O) or purine (I=1).

次に、レンダリング機構２の各手段について詳しく説明
する。Next, each means of the rendering mechanism 2 will be explained in detail.

光学パラメータ検出機構１で検出された材質を表わす光
学パラメータは光学パラメータ管理手段７を介してレン
ダリング手段１６に取り込まれ、レンダリングに用いら
れる。アプリケーションインターフェース１２はＣＡＤ
やコンピュータグラフィックスなどのアプリケーション
システム１７から表示に必要な形状データを取込む手段
である。The optical parameters representing the material detected by the optical parameter detection mechanism 1 are taken into the rendering means 16 via the optical parameter management means 7 and used for rendering. Application interface 12 is CAD
This is means for taking in shape data necessary for display from an application system 17 such as computer graphics or the like.

形状データとしては直線２円／円弧２曲線などの線分、
多角形２曲面などの面が対象となる。具体的には一つの
標準であるＩＧＥＳを用いた。Shape data includes line segments such as 2 straight circles/2 circular arcs,
Target surfaces include two polygonal surfaces. Specifically, one standard, IGES, was used.

次に、光学パラメータ調節手段１３を第７図より説明す
る。Next, the optical parameter adjusting means 13 will be explained with reference to FIG.

光学パラメータ調節手段１３は意志決定支援機能４１．
光学パラメータブレンディング機能４２゜光学パラメー
タ変更機能４３から構成される。これらの機能を第８図
により説明する。意志決定支援機能４１では具体的な形
状に対して、光学パラメータ検出機構１で得られた結果
でレンダリングを行い、第８図のガイダンス領域に表示
する。第８図は複数の球に別々の材質を表わす光学パラ
メータを用いてレンダリングした結果を示している。The optical parameter adjustment means 13 has a decision support function 41.
It is composed of an optical parameter blending function 42 and an optical parameter changing function 43. These functions will be explained with reference to FIG. The decision support function 41 renders a specific shape using the results obtained by the optical parameter detection mechanism 1 and displays it in the guidance area of FIG. FIG. 8 shows the results of rendering for a plurality of spheres using optical parameters representing different materials.

ユーザはこの表示結果を見ることにより、表示したい物
体（アプリケーションインターフェース１２より入力さ
れた形状）の光学パラメータを決定する。光学パラメー
タブレンディング機能４２は複数の材質を表わす光学パ
ラメータをブレンドすることにより、新しい材質を表わ
す光学パラメータを得るもので、具体的には、 Ｒ＝Ｒ工ｆ（１−ｔ）＋Ｒ，ｆ（ｔ）　　・・・（１５
）Ｒ，Ｒ工、Ｒ２：光学パラメータ ｆ（ｔ）　　　：プレンディング関数 ｔ　　　：補助変数（０＜ｔ＜１） として、ブレンディングできる。ここでｆ　（ｔ）はブ
レンディング関数であり、本実施例では、ｆ（ｘ）＝ｘ
　　　　　　　　　　・・・（１６）を用いた。補助変
数ｔを変えることにより、Ｒ１とＲ２のブレンディング
結果を得ることができる。By looking at this display result, the user determines the optical parameters of the object (the shape input from the application interface 12) to be displayed. The optical parameter blending function 42 obtains optical parameters representing a new material by blending optical parameters representing multiple materials. Specifically, R = R process f (1 - t) + R, f (t ) ...(15
) R, R engineering, R2: optical parameter f(t): blending function t: auxiliary variable (0<t<1). Blending is possible. Here f(t) is a blending function, and in this example, f(x)=x
...(16) was used. By changing the auxiliary variable t, a blending result of R1 and R2 can be obtained.

また、第８図に示すように、このｔを入力装置（ダイヤ
ル）５０に割当てることにより、ダイヤルを回すことに
よりｔを変更でき、任意の光学パラメータを得ることが
できる。新しく決めた光学パラメータを意志決定支援機
能４１で処理することにより、そのレンダリング結果を
直ぐに確認することができる。光学パラメータ変更機能
４３は光学パラメータ検出機構１で得られた結果を微調
整する機構であり、 Ｒ＝ｘＲ，・・・（１７） Ｒ，Ｒ，：光学パラメータ Ｘ　：正の実数 Ｘを変えることにより、任意の光学パラメータを得るこ
とができる。Ｘを第８図の入力装置（ダイヤル）５０に
割り当てることにより、容易に光学パラメータを変える
ことができる。光学パラメータブレンディング機能４２
と同様変更結果を意志決定支援機能４１で直ぐ確認でき
る。第（１５）　、第（１７）式の光学パラメータＲは
反射係数・指数、透過係数・指数を表わしており、一つ
のパラメータと見なせるし、ベクトル、すなわち、Ｒ（
ｋａ、　ｋｉ。Further, as shown in FIG. 8, by assigning this t to an input device (dial) 50, t can be changed by turning the dial, and an arbitrary optical parameter can be obtained. By processing the newly determined optical parameters with the decision support function 41, the rendering results can be immediately confirmed. The optical parameter change function 43 is a mechanism for finely adjusting the results obtained by the optical parameter detection mechanism 1, R=xR,...(17) R, R,: Optical parameter X: Changing the positive real number X. Thus, arbitrary optical parameters can be obtained. By assigning X to the input device (dial) 50 in FIG. 8, optical parameters can be easily changed. Optical parameter blending function 42
Similarly, the change results can be immediately confirmed using the decision support function 41. The optical parameter R in Equations (15) and (17) represents the reflection coefficient/index and the transmission coefficient/index, and can be regarded as one parameter, and can be considered as a vector, that is, R(
ka, ki.

ｄ　＋　ｋｓ、　Ｓ　＋　ｋ　ｔｔ　ｔ　）として取扱
うこともできるものとした。d + ks, S + k tt t).

次に、表面形状作成手段１４について第９図にて説明す
る０表面形状作成手段１４は断面形状作成機能５１．断
面立体化機能５２．立体合成・編集機能５３９表面形状
管理機能５４から構成される。断面形状作成機能５１で
は第１０図に示すように表面の凹凸ベースとなる形状を
基準となる平面からの変位として点列で入力する。点列
を直線または曲線としてつなぎ合せることができる。曲
線として表現する場合は与えられた点列を通る曲線を計
算機の中に自動的に生成する。断面立体化機能５２は断
面形状作成機能５１で作成された形状に対して厚み付け
（ｂ）や回転（ｃ）により立体化する機能である。第１
０図には基準面に対して凸形状だけを示したが凹形状の
作成も可能である。形状としては平面および曲面の集ま
りとして記述する。立体合成・編集機能５３は断面立体
化機能５２で立体化された形状を基準となる平面内にど
のように配置するかを決める機能であり、具体的にはＨ
）乱数によりランダムに配置する機能。Next, the surface shape creation means 14 will be explained with reference to FIG. 9.The surface shape creation means 14 has a cross-sectional shape creation function 51. Section three-dimensionalization function 52. It is composed of a three-dimensional synthesis/editing function 539 and a surface shape management function 54. In the cross-sectional shape creation function 51, as shown in FIG. 10, the shape that is the base of the surface unevenness is input as a point sequence as a displacement from the reference plane. You can connect a series of points as straight lines or curves. When expressed as a curve, a curve that passes through the given point sequence is automatically generated in the computer. The cross-sectional three-dimensionalization function 52 is a function that three-dimensionalizes the shape created by the cross-sectional shape creation function 51 by thickening (b) and rotating (c). 1st
Although only a convex shape with respect to the reference plane is shown in FIG. 0, it is also possible to create a concave shape. The shape is described as a collection of planes and curved surfaces. The three-dimensional synthesis/editing function 53 is a function that determines how to arrange the shape three-dimensionalized by the cross-sectional three-dimensional function 52 within a reference plane, and specifically, H
) Function to place randomly using random numbers.

（ｉｉ）基準平面内で縦横に整然と並べる機能を用意し
た。作成した立体同志が交差する場合には変位の大きい
形状を取ることにより、対象となる面（アプリケーショ
ンインターフェース１２を介して入力された形状）を変
位させる。以上の機能により作成された形状は表面形状
管理機能５４で形状名称を付子し、表面形状ＤＢ１５に
登録する。(ii) A function for arranging items in an orderly manner vertically and horizontally within a reference plane is provided. When the created three-dimensional objects intersect, a shape with a large displacement is taken, thereby displacing the target surface (the shape input via the application interface 12). The shape created by the above functions is given a shape name by the surface shape management function 54, and is registered in the surface shape DB 15.

また、表面形状管理機能５４では表面形状ＤＢ１５から
の検索や形状データの変更などの機能を有している。表
面形状作成手段１４で作成された表面形状は基本形状に
貼り合せることにより、光学パラメータ調節手段１３に
より光学パラメータとの組合せで直ちにその形状を確認
できる。第１１図により１表面形状の貼り合せについて
説明する、第１１図はアプリケーションインターフェー
ス１２で人力された形状６１に対して、表面形状作成手
段１４で作成された形状６２を貼り合せる状態を示した
もので、表面形状作成手段１４で作成した形状６２は基
準面からの変位として表わされており、形状６１に対し
て、その変位６３を付加することにより、レンダリング
の対象となる形状を作成できる。Further, the surface shape management function 54 has functions such as searching from the surface shape DB 15 and changing shape data. By bonding the surface shape created by the surface shape creation means 14 to the basic shape, the shape can be immediately confirmed in combination with the optical parameters by the optical parameter adjustment means 13. The bonding of one surface shape will be explained with reference to FIG. 11. FIG. 11 shows a state in which a shape 62 created by the surface shape creation means 14 is pasted to a shape 61 manually created by the application interface 12. The shape 62 created by the surface shape creation means 14 is expressed as a displacement from the reference plane, and by adding the displacement 63 to the shape 61, a shape to be rendered can be created.

次に、レンダリング手段１６について、第９図。Next, FIG. 9 shows the rendering means 16.

第１２図、第１３図にて説明する。レンダリング手段１
６ではスキャンライン法４４によるレンダリングとレイ
トレーシング法４５によるレンダリングが行えるものと
した。スキャンライン４４の方法は第１２図に示すよう
に、表示対象となる形状を表示座標系に変換したのち、
スキャンライン７１と表示形状７２との交点を計算し、
交差した部分についての画素の情報（輝度）を決めるも
ので、対象とする画素の点での面の法線方向と光源の方
向より、光学モデルを用いてその点での輝度を計算する
。レイトレーシング法４５は第１３図に示すように光源
から放射された光の光線を追跡する方法である。処理の
高速化のため１画面に入ってくる光線の逆をたどること
により、計算回数を減らす工夫をした６すなわち、画素
から光線を伸ばすことにより、物体との交点を求め、そ
の点での光の強度を計算する。具体的な計算式は上記し
た光学モデルをすべて考慮するものとすれば、Ｉ　　＝
　ｋａＩａ＋　Σ　（ｋｄｃｏｓ’　　θ　ｔ　＋ｋｓ
ｃｏｓｓａ　ｔ　）Ｉｐ　ｌ１＝１ ＋ｋｔＩｔｅＯ８ｔγ となる。ただし、ｉは光源数に対する添字でありｎ個あ
る場合の光学モデルを考えた。光学モデルの省略もでき
、各反射係数や透過係数をゼロと見なせばよい、また、
ｎ個の光源を考えたが、光源だけでなく他物体からの反
射光も１つの光源として取扱えるものとした。This will be explained with reference to FIGS. 12 and 13. Rendering means 1
6, rendering can be performed using the scan line method 44 and the ray tracing method 45. As shown in FIG. 12, the scan line 44 method converts the shape to be displayed into the display coordinate system, and then converts the shape to the display coordinate system.
Calculate the intersection between the scan line 71 and the display shape 72,
This determines pixel information (brightness) for the intersecting part, and uses an optical model to calculate the brightness at that point based on the normal direction of the surface and the direction of the light source at the point of the target pixel. The ray tracing method 45 is a method of tracing the rays of light emitted from a light source, as shown in FIG. In order to speed up processing, we devised a way to reduce the number of calculations by tracing the opposite direction of the light rays entering one screen.6 In other words, by extending the light rays from the pixels, we found the intersection with the object and calculated the light at that point. Calculate the strength of The specific calculation formula, assuming all the optical models mentioned above are considered, is I =
kaIa+ Σ (kdcos' θ t +ks
cossa t )Ip l1=1 +ktIteO8tγ. However, i is a subscript to the number of light sources, and an optical model in which there are n light sources was considered. The optical model can be omitted, and each reflection coefficient and transmission coefficient can be regarded as zero.
Although n light sources were considered, it was assumed that not only the light sources but also reflected light from other objects can be treated as one light source.

本実施例によれば、物体の材質を表わしている光学モデ
ルを設定することにより、光学パラメータの検出ができ
、これをデータベース化することにより、汎用的な使い
方ができる。また、この光学モデル、光学パラメータを
計算機内に作られた形状に適用することにより、計算機
内で実際の物体と同様な材質表現が可能となる効果があ
る。According to this embodiment, optical parameters can be detected by setting an optical model representing the material of an object, and by creating a database of this, it can be used for general purposes. Furthermore, by applying this optical model and optical parameters to a shape created in a computer, it is possible to express the material properties similar to those of the actual object in the computer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、実際の物体の光学パラメータ検出でき
るので、コンピュータグラフィックスの表示において実
際の物体と同様な材質感を表現できる効果がある。According to the present invention, since the optical parameters of an actual object can be detected, it is possible to express a material texture similar to that of the actual object in computer graphics display.

また、光学パラメータ検出では、実際の物体のみでなく
１画像として表現されている物体についても光学パラメ
ータを検出できるので、コンピュータグラフィックスの
表示において、物体の材質感表現を豊富にする効果があ
る８ また、複合した光学モデルを考慮することにより、複数
の光学パラメータを分離して検出できるので、コンピュ
ータグラフィックスの表示において、物体の材質感を任
意にコントロールできる効果がある。In addition, optical parameter detection can detect optical parameters not only for actual objects but also for objects expressed as a single image, which has the effect of enriching the representation of the material texture of objects in computer graphics displays. Furthermore, by considering a composite optical model, a plurality of optical parameters can be detected separately, which has the effect of arbitrarily controlling the material appearance of an object in computer graphics display.

また、検出した光学パラメータを材質名称で登録、検索
できるので、コンピュータグラフィック　くスの表示に
おいて、物体の材質感表現を体系化できる効果がある。Furthermore, since the detected optical parameters can be registered and searched by material name, it is effective in systematizing the representation of the material texture of objects in computer graphics displays.

また、材質表現のガイダンスにおいて、複数の基本図形
に対して、それぞれ異なる光学パラメータを用いてレン
ダリングし、画面に表示することにより、デザイナ−の
意志決定を支援できる効果がある。In addition, in material expression guidance, a plurality of basic figures are rendered using different optical parameters and displayed on the screen, which has the effect of supporting the designer's decision making.

また、複数の光学パラメータを合成することができるの
で、コンピュータグラフィックスの表示において、仮想
的な材質感を表現できる効果がある。Furthermore, since a plurality of optical parameters can be synthesized, a virtual material appearance can be expressed in computer graphics display.

また、検出した光学パラメータを調節できるので、コン
ピュータグラフィックスの表示において、デザイナ−の
意志を反映できる効果がある。Furthermore, since the detected optical parameters can be adjusted, the designer's intentions can be reflected in the computer graphics display.

また、物体表面の形状すなわち、織目や模様などの形状
が作成でき、光学パラメータと組合せることができるの
で、コンピュータグラフィックスの表示において、物体
のリアルな表現ができる効果がある。Furthermore, since the shape of the surface of an object, ie, the shape of textures and patterns, can be created and combined with optical parameters, the object can be realistically expressed in computer graphics display.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は光強
度検出装置の断面図、第３図は画像モデル化手段の説明
図、第４図は光学パラメータ算出手段のフロー図、第５
図は光の反射の強度分布図、第６図は光学パラメータの
データベース情報の説明図、第７図は光学パラメータ調
節手段の構成図、第８図はコンピュータグラフィック表
示装置の説明図、第９図は表面形状作成手段の構成図、
第１０図は表面形状の説明図、第１１図は表面形状の貼
り合せの説明図、第１２図はスキャンライン法の説明図
、第１３図はレイトレーシング法の説明図である。 １・・・光学パラメータ検出機構、２・・・レンダリン
グ機構、３・・・光学モデル設定手段、４・・・光強度
検出装置、５・・・画像モデル化手段、６・・・光学パ
ラメータ算出手段、７・・・光学パラメータ管理手段、
８・・・光学パラメータＤＢ、９・・・入出力装置、１
０・・・試験片、１１・・・スキャナー、１２・・・ア
プリケーションインターフェース、１３・・・光学パラ
メータ調節手段、１４・・・表面形状作成手段、１５・
・・表面形状ＤＢ、１６・・・レンダリング手段、２１
・・・光源。 ２２・・・入射光、２３・・・透過光、２４・・・反射
光、２５・・・光強度センサ、２６・・・画像、３１・
・・初期値設定、３２・・・匂配計算、３３・・・収束
判定、３４・・・変数変更、３５・・・回数判定、４１
・・・意志決定支援機能、４２・・・光学パラメータ合
成機能、４３・・・光学パラメータ変更機能、４４・・
・スキャンライン法、４５・・・レイトレーシング法、
４６・・・表示画面、４７・・・レンダリング結果表示
領域、４８・・・ガイダンス領域、４９・・・基本形状
、５ｏ・・・入力装置、５１・・・断面形状作成機能、
５２・・・断面立体化機能、５３・・・立体合成・編集
機能、５４・・・表面形状管理機能、６１・・・物体形
状、６２・・・表面形状、６３・・・変位、７１・・・
スキャンライン、７２・・・表示対象形第１　閉 ＄２囚 ′１３３図 第４に 第　７図 ′８９図 晃ｔｏ　７ （ａＬ） ′１ＪＩＩ口 にｌ 第１Ｚ図Fig. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of a light intensity detection device, Fig. 3 is an explanatory diagram of the image modeling means, and Fig. 4 is a flow diagram of the optical parameter calculation means. , 5th
The figure is an intensity distribution diagram of light reflection, Figure 6 is an explanatory diagram of optical parameter database information, Figure 7 is a configuration diagram of the optical parameter adjusting means, Figure 8 is an explanatory diagram of the computer graphic display device, and Figure 9 is a configuration diagram of the surface shape creation means,
FIG. 10 is an explanatory diagram of surface shapes, FIG. 11 is an explanatory diagram of bonding of surface shapes, FIG. 12 is an explanatory diagram of the scan line method, and FIG. 13 is an explanatory diagram of the ray tracing method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Optical parameter detection mechanism, 2... Rendering mechanism, 3... Optical model setting means, 4... Light intensity detection device, 5... Image modeling means, 6... Optical parameter calculation Means, 7... optical parameter management means,
8... Optical parameter DB, 9... Input/output device, 1
0... Test piece, 11... Scanner, 12... Application interface, 13... Optical parameter adjustment means, 14... Surface shape creation means, 15.
...Surface shape DB, 16...Rendering means, 21
···light source. 22... Incident light, 23... Transmitted light, 24... Reflected light, 25... Light intensity sensor, 26... Image, 31...
...Initial value setting, 32...Signor calculation, 33...Convergence judgment, 34...Variable change, 35...Number of times judgment, 41
...Decision support function, 42...Optical parameter synthesis function, 43...Optical parameter change function, 44...
・Scan line method, 45... Ray tracing method,
46...Display screen, 47...Rendering result display area, 48...Guidance area, 49...Basic shape, 5o...Input device, 51...Cross-sectional shape creation function,
52... Cross section three-dimensionalization function, 53... Three-dimensional synthesis/editing function, 54... Surface shape management function, 61... Object shape, 62... Surface shape, 63... Displacement, 71.・・・
Scan line, 72...Display object form 1st Closed $2 prisoner'133 Figure 4 Figure 7'89 Figure 9 to 7 (aL) '1JII mouth to l Figure 1Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、コンピュータグラフィックスにおいて、物体の反射
係数や透過係数などの光学パラメータを検出する手段を
設け、この光学パラメータを用いてレンダリングするこ
とを特徴とするコンピュータグラフィックス表示装置。 ２、請求項１記載の前記光学パラメータ検出機構は、実
際の物体のみでなく、画像として表現されている物体に
ついても光学パラメータを検出することを特徴とするコ
ンピュータグラフィックス表示装置。 ３、請求項１記載の前記光学パラメータ検出機構は、複
数の光学モデルに対応することを特徴とするコンピュー
タグラフィックス表示装置。 ４、請求項１記載のコンピュータグラフィックス表示装
置において、検出した光学パラメータを物体名または材
質名で登録・検索できるデータベースを設けたことを特
徴とするコンピュータグラフィックス表示装置。 ５、請求項１記載のコンピュータグラフィックス表示装
置において、複数の基本図形に対して、それぞれ異なる
光学パラメータを指定し、レンダリングした結果を同時
に表示することにより、デザイナーの意志決定支援を行
う手段を設けたことを特徴とするコンピュータグラフィ
ックス表示装置。 ６、請求項１記載のコンピュータグラフィックス表示装
置において、複数の光学パラメータを合成することによ
り、仮想的な材質表現を可能とすることを特徴とするコ
ンピュータグラフィックス表示装置。 ７、請求項１記載のコンピュータグラフィックス表示装
置において、検出した光学パラメータに対してデザイナ
ーの意志を反映できる光学パラメータ変更手段を設けた
ことを特徴とするコンピュータグラフィックス表示装置
。 ８、請求項１記載のコンピュータグラフィックス表示装
置において、ミクロ的に物体が持っている織目や模様な
どの形状的特徴と材質の光学パラメータとを組み合せる
ことにより、ミクロ的にリアルに表示することを特徴と
するコンピュータグラフィックス表示装置。[Scope of Claims] 1. In computer graphics, a computer graphics display device characterized by providing means for detecting optical parameters such as reflection coefficients and transmission coefficients of an object, and rendering using the optical parameters. 2. A computer graphics display device according to claim 1, wherein the optical parameter detection mechanism detects optical parameters not only of an actual object but also of an object represented as an image. 3. A computer graphics display device, wherein the optical parameter detection mechanism according to claim 1 is compatible with a plurality of optical models. 4. The computer graphics display device according to claim 1, further comprising a database in which detected optical parameters can be registered and searched by object name or material name. 5. The computer graphics display device according to claim 1, further comprising means for supporting a designer's decision making by specifying different optical parameters for a plurality of basic figures and simultaneously displaying the rendered results. A computer graphics display device characterized by: 6. The computer graphics display device according to claim 1, wherein a virtual material representation is possible by combining a plurality of optical parameters. 7. The computer graphics display device according to claim 1, further comprising optical parameter changing means capable of reflecting the designer's intention on the detected optical parameters. 8. The computer graphics display device according to claim 1, which displays microscopically realistically by combining geometrical features such as textures and patterns that the object has microscopically with optical parameters of the material. A computer graphics display device characterized by: