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JP7258291B2 - Image generation device and image generation method - Google Patents

Image generation device and image generation method Download PDF

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JP7258291B2 JP2019060860A JP2019060860A JP7258291B2 JP 7258291 B2 JP7258291 B2 JP 7258291B2 JP 2019060860 A JP2019060860 A JP 2019060860A JP 2019060860 A JP2019060860 A JP 2019060860A JP 7258291 B2 JP7258291 B2 JP 7258291B2
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淳貴 吉井
経太 平井
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Chiba University NUC
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Chiba University NUC
Mimaki Engineering Co Ltd
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本発明は、画像生成装置及び画像生成方法に関する。 The present invention relates to an image generation device and an image generation method.

従来、インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する造形装置(3Dプリンタ)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このような造形装置においては、例えば、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねることにより、積層造形法で造形物を造形する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a modeling apparatus (3D printer) that models a modeled object using an inkjet head is known (see, for example, Patent Document 1). In such a modeling apparatus, for example, a modeled object is modeled by lamination modeling by stacking a plurality of layers of ink formed by an inkjet head.

特開2015-071282号公報JP 2015-071282 A

造形装置で造形物を造形する場合、例えばデザイナ等のユーザがコンピュータでデザインしたデータに基づき、高精細な造形物を造形することが可能である。しかし、造形物の形状等によっては、造形後の造形物の質感について、ユーザの所望の質感からのずれが生じる場合がある。また、例えば造形物の用途等によっては、造形物の質感について、事前にユーザが予測する質感とより高い精度で一致させることが望まれる場合がある。そのため、従来、造形物の質感について、実際に造形を行う前により高い精度で予測することが望まれていた。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる画像生成装置及び画像生成方法を提供することを目的とする。 2. Description of the Related Art When a modeling apparatus forms a modeled object, it is possible to model a high-definition modeled object based on data designed on a computer by a user such as a designer. However, depending on the shape of the modeled object, the texture of the modeled object may deviate from the texture desired by the user. Further, for example, depending on the intended use of the modeled object, it may be desired to match the texture of the modeled object with the texture predicted by the user in advance with higher accuracy. Therefore, conventionally, it has been desired to predict the texture of a modeled object with higher accuracy before actually forming the modeled object. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an image generating apparatus and an image generating method that can solve the above problems.

本願の発明者は、積層造形法で造形物を造形する場合について、造形物の質感をより高い精度で予測する方法に関する鋭意研究を行った。そして、先ず、造形物の質感が表面の位置によって異なることに着目した。より具体的に、積層造形法で造形を行う場合、造形物の側面は、造形の材料の層(例えば、インクの層)の境界が露出すること等により、ザラツキ感のある粗面になりやすい。これに対し、造形物の上面は、例えば平坦化したインクのドットが並ぶ面になるため、側面と比べて平滑な面になりやすい。また、積層造形法で造形を行う場合、ローラ等の平坦化手段で造形の材料の層を平坦化することが広く行われている。そして、この場合、平坦化が行われた上面がより平滑な面になることで、上面と側面との間での質感の差がより大きくなることが考えられる。 The inventors of the present application conducted intensive research on a method for predicting the texture of a modeled object with higher accuracy when the modeled object is modeled by the layered manufacturing method. First, the inventors focused on the fact that the texture of the modeled object differs depending on the position on the surface. More specifically, when modeling is performed using the additive manufacturing method, the side surface of the modeled object tends to become a rough surface with a rough feeling due to the exposure of the boundary between the layers of the modeling material (for example, the ink layer). . On the other hand, since the top surface of the modeled object is a surface on which flattened ink dots are arranged, for example, it tends to be a smoother surface than the side surface. Further, in the case of performing modeling by the layered manufacturing method, it is widely performed to flatten the layer of the material for modeling by a flattening means such as a roller. In this case, it is conceivable that the flattened upper surface becomes a smoother surface, and the difference in texture between the upper surface and the side surfaces increases.

これに対し、本願の発明者は、造形物の造形を行う前に、造形物の表面の状態をより詳細に反映したコンピュータグラフィックス画像を作成することで、造形物の質感を事前に予測することを考えた。また、この場合において、平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料に対して計測を行い、取得されたパラメータを用いることで、造形物の表面の各位置を構成する面の傾斜角度に応じて、コンピュータグラフィックス画像上での質感を異ならせることを考えた。また、このようなパラメータとして、面による光の反射の仕方を示すパラメータと、面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータとを用いることを考えた。そして、実際に様々な実験等を行うことで、このような方法で造形物の質感を適切に予測し得ることを確認した。 On the other hand, the inventor of the present application predicts the texture of the modeled object in advance by creating a computer graphics image that reflects the surface condition of the modeled object in more detail before modeling the modeled object. I thought. Also, in this case, by measuring a plurality of samples each having surfaces with different angles of inclination with respect to the plane, and using the acquired parameters, the inclination of the surface that constitutes each position on the surface of the object can be determined. I thought about changing the texture on the computer graphics image according to the angle. In addition, as such parameters, the inventors considered using a parameter indicating how light is reflected by a surface and a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface. By actually conducting various experiments, it was confirmed that the texture of a modeled object can be appropriately predicted by such a method.

また、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、このような効果を得るために必要な特徴を見出し、本発明に至った。上記の課題を解決するために、本発明は、造形の材料の層を積層することで造形物を造形する造形装置で造形しようとする造形物である予定造形物を示す立体データに基づいて前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成装置であって、前記予定造形物を構成する面の状態をコンピュータグラフィックス画像で表現するために用いるパラメータを格納するパラメータ格納部と、前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成部とを備え、前記パラメータは、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料に対して計測を行うことで取得されたものであり、前記複数の試料のそれぞれは、造形装置により予め作成した造形物であり、前記パラメータ格納部は、前記パラメータとして、面による光の反射の仕方を示すパラメータである反射状態パラメータと、面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータである凹凸状態パラメータとを、面の傾斜角度と対応付けて格納し、前記画像生成部は、前記立体データ、前記反射状態パラメータ、及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成することを特徴とする。 Further, the inventors of the present application have conducted further intensive research and found the characteristics necessary to obtain such effects, and have completed the present invention. In order to solve the above-described problems, the present invention provides the three-dimensional data representing a planned object to be formed by a modeling apparatus that forms an object by laminating layers of modeling materials. An image generating apparatus for generating a computer graphics image representing a planned object, comprising: a parameter storage unit for storing parameters used for representing a state of a surface constituting the planned object in a computer graphics image; an image generation unit that generates a computer graphics image showing the planned object, wherein the parameters are obtained by measuring a plurality of samples each having surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane. and each of the plurality of samples is a modeled object created in advance by a modeling apparatus, and the parameter storage unit stores, as the parameters, a reflection state parameter that indicates how light is reflected by a surface, a surface and an uneven state parameter, which is a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface, is stored in association with the inclination angle of the surface, and the image generation unit stores the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the uneven state A computer graphics image representing the planned object is generated based on the parameters.

このように構成すれば、例えば、造形物の表面を構成する各位置に対し、光の反射の仕方や凹凸に関連する質感を適切に予測することができる。また、これにより、例えば、実際に造形物の造形を行う前に、コンピュータグラフィックス画像を用いて造形物の質感を適切に確認することができる。 With this configuration, for example, it is possible to appropriately predict the texture associated with how light is reflected and unevenness for each position constituting the surface of the modeled object. Also, this makes it possible to appropriately check the texture of a modeled object using a computer graphics image, for example, before actually forming the modeled object.

また、この構成において、画像生成部は、例えば、予定造形物の表面を構成する各位置での面の傾斜角度に対応する反射状態パラメータ及び凹凸状態パラメータに基づき、各位置での光の反射の仕方と凹凸の状態とを表現するように、コンピュータグラフィックス画像を生成する。このように構成すれば、例えば、造形物の質感をより適切に確認することができる。 Further, in this configuration, the image generating unit, for example, controls the reflection of light at each position based on the reflection state parameter and the unevenness state parameter corresponding to the inclination angle of the surface at each position constituting the surface of the planned object. A computer graphics image is generated to represent the way and the condition of the unevenness. With this configuration, for example, it is possible to more appropriately check the texture of the modeled object.

また、パラメータ格納部は、反射状態パラメータとして、例えば、複数の試料に対してBRDFの計測を行うことで得られた情報であるBRDF情報を格納する。また、凹凸状態パラメータとして、例えば、複数の試料に対して面の各位置の法線方向を計測することで得られた情報である法線情報を格納する。このように構成すれば、例えば、光の反射の仕方や凹凸に関連する質感の予測をより適切に行うことができる。また、この場合、画像生成部は、例えば、予定造形物の表面を構成する各位置に対し、各位置での面の傾斜角度に対応する法線情報に基づき、バンプマッピングを行う。また、各位置での面の傾斜角度に対応するBRDF情報に基づき、BRDFの設定を行う。このように構成すれば、例えば、コンピュータグラフィックス画像において、造形物の質感をより適切に表現(再現)することができる。 Also, the parameter storage unit stores, as reflection state parameters, BRDF information, which is information obtained by performing BRDF measurements on a plurality of samples, for example. In addition, normal line information, which is information obtained by measuring the normal line direction at each position on the surface of a plurality of samples, is stored as the unevenness state parameter, for example. With this configuration, for example, it is possible to more appropriately predict textures related to how light is reflected and unevenness. Further, in this case, the image generation unit performs bump mapping on each position constituting the surface of the planned object based on the normal line information corresponding to the inclination angle of the surface at each position. Also, the BRDF is set based on the BRDF information corresponding to the inclination angle of the surface at each position. With this configuration, for example, the texture of the modeled object can be expressed (reproduced) more appropriately in the computer graphics image.

また、この構成において、画像生成装置は、例えば、コンピュータグラフィックス画像において表示する予定造形物の向きを指定する指示をユーザから受け付ける受付部と、画像生成部が生成したコンピュータグラフィックス画像を表示する表示部とを更に備えてもよい。また、この場合において、予定造形物の向きを変更する指示を受付部が受け付けた場合、画像生成部は、例えば、変更後の向きで予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する。また、表示部は、例えば、変更後の向きで予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を表示する。このように構成すれば、例えば、コンピュータグラフィックス画像における予定造形物の向きを変更しつつ、質感の変化等を確認することができる。また、これにより、例えば、予定造形物の好ましい向き等を適切に選択することができる。また、この場合、受付部は、例えば、表示部に表示しているコンピュータグラフィックス画像における予定造形物の向きを造形時の向きとして指定する指示をユーザから更に受け付けてもよい。このように構成すれば、例えば、造形時における造形物の向きをより適切に指定することができる。 Further, in this configuration, the image generation device includes, for example, a reception unit that receives an instruction from a user specifying the orientation of the planned object to be displayed in the computer graphics image, and displays the computer graphics image generated by the image generation unit. You may further have a display part. Further, in this case, when the receiving unit receives an instruction to change the orientation of the planned object, the image generating unit generates, for example, a computer graphics image showing the planned object in the changed orientation. Also, the display unit displays, for example, a computer graphics image showing the planned object in the changed orientation. With this configuration, for example, it is possible to confirm changes in texture and the like while changing the orientation of the planned object in the computer graphics image. In addition, this makes it possible to appropriately select, for example, the preferred orientation of the planned object. Further, in this case, the reception unit may further receive an instruction from the user to specify, for example, the orientation of the planned object in the computer graphics image displayed on the display unit as the orientation at the time of modeling. With this configuration, for example, it is possible to more appropriately designate the orientation of the modeled object at the time of modelling.

また、この構成においては、反射状態パラメータ及び凹凸状態パラメータを利用することで、積層縞の発生を予測すること等も考えられる。この場合、積層縞とは、例えば、造形の材料の層が積層されることで生じる縞状の模様のことである。また、より具体的に、この場合、画像生成装置は、例えば、積層縞の発生を予測する積層縞予測部を更に備える。また、積層縞予測部は、例えば、立体データ、反射状態パラメータ、及び凹凸状態パラメータに基づき、予定造形物に対応する造形物の造形時に予め設定された基準を満たす積層縞が発生する領域を予測して、ユーザに通知する。この場合、予め設定された基準を満たす積層縞とは、例えば、求められる造形の品質において問題となる積層縞のことである。このように構成すれば、例えば、積層縞の予測を適切に行うことができる。また、この場合、例えば、コンピュータグラフィックス画像における予定造形物の向きを適宜変更することで、積層縞が目立ちにくい向き等を探すこと等も可能になる。 Further, in this configuration, it is conceivable to predict the occurrence of lamination fringes by using the reflection state parameter and the unevenness state parameter. In this case, the lamination stripes are, for example, a striped pattern generated by laminating layers of modeling material. More specifically, in this case, the image generation device further includes, for example, a stacking fringe prediction unit that predicts the generation of stacking fringes. In addition, the lamination fringe prediction unit predicts, for example, based on the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the irregularity state parameter, a region where lamination fringes that meet the criteria set in advance at the time of modeling of the object corresponding to the planned object will occur. and notify the user. In this case, the stacking fringes satisfying the preset criteria are, for example, the stacking streaks that pose a problem in the desired modeling quality. With this configuration, for example, lamination fringes can be predicted appropriately. Further, in this case, for example, by appropriately changing the orientation of the planned object in the computer graphics image, it is possible to search for an orientation in which the lamination fringes are less conspicuous.

また、この場合、例えば積層縞の発生を予測する領域として、受付部において、予定造形物における一部の領域の指定をユーザから受け付けてもよい。この場合、積層縞予測部は、例えば、ユーザにより指定された一部の領域に発生する積層縞の状態を予測する。このように構成すれば、例えば、例えば造形物において特に重要な位置を指定して、積層縞の発生を予測することができる。 Further, in this case, for example, the receiving unit may receive designation of a partial region of the planned object from the user as the region in which the generation of lamination fringes is predicted. In this case, the stacking fringe prediction unit predicts the state of stacking fringes that will occur in a partial region specified by the user, for example. With this configuration, for example, it is possible to predict the occurrence of lamination streaks by designating a particularly important position in the modeled object.

また、この場合、積層縞予測部は、コンピュータグラフィックス画像において表示する予定造形物の向きを変更した場合に上記の一部の領域を構成する面に発生する積層縞の状態を更に予測し、かつ、積層縞がより目立ちにくくなる予定造形物の向きをユーザに提示してもよい。このように構成すれば、例えば、造形物の好ましい向きをより容易かつ適切に選択することができる。 Further, in this case, the lamination fringe prediction unit further predicts the state of lamination fringes that will occur on the surface that constitutes the above partial area when the orientation of the planned object to be displayed in the computer graphics image is changed, In addition, the user may be presented with an orientation of the planned object that makes the lamination stripes less conspicuous. With this configuration, for example, it is possible to more easily and appropriately select the preferred orientation of the modeled object.

また、この構成において、画像生成装置は造形データ生成部等を更に備えてもよい。この場合、造形データ生成部とは、例えば、造形時の向きが指定された状態で造形物を示す造形データを生成する構成のことである。また、この場合、例えば、ユーザにより指定された造形時の向きに基づき、造形データを生成することが考えられる。また、上記のように積層縞の発生の予測を行う場合には、予測結果を利用して、造形データを生成してもよい。この場合、例えば、予測した積層縞の発生の仕方に基づいて造形時における造形物の向きを決定して、造形データを生成すること等が考えられる。 Moreover, in this configuration, the image generation device may further include a modeling data generation unit and the like. In this case, the modeling data generation unit is, for example, a configuration that generates modeling data representing a modeled object in a state in which the orientation at the time of modeling is specified. Also, in this case, for example, it is conceivable to generate modeling data based on the orientation at the time of modeling specified by the user. Further, when the generation of lamination fringes is predicted as described above, modeling data may be generated using the prediction result. In this case, for example, it is conceivable to determine the orientation of the modeled object at the time of modeling based on how the predicted formation of lamination stripes occurs, and to generate modeling data.

また、本発明の構成として、上記と同様の特徴を有する画像生成方法等を用いることも考えられる。また、本発明の構成としては、例えば、この画像生成方法を利用して造形物の造形を行う造形装置及び造形方法や、コンピュータを上記のような画像生成装置として動作させるプログラム等を考えることもできる。これらの場合も、例えば、上記と同様の効果を得ることができる。 Also, as a configuration of the present invention, it is conceivable to use an image generation method having the same characteristics as described above. Further, as the configuration of the present invention, for example, a modeling apparatus and modeling method for modeling a modeled object using this image generating method, and a program for operating a computer as the image generating apparatus as described above may be considered. can. Also in these cases, for example, the same effect as described above can be obtained.

本発明によれば、例えば、コンピュータグラフィックス画像を用いて、造形物の質感を適切に確認することができる。 According to the present invention, for example, computer graphics images can be used to appropriately confirm the texture of a modeled object.

本発明の一実施形態に係る造形システム10について説明をする図である。図1(a)は、造形システム10の構成の一例を示す。図1(b)は、造形システム10における造形装置12の要部の構成の一例を造形物50と共に示す。図1(c)は、面の傾斜角度に応じて変化する質感について説明をする図である。It is a figure explaining modeling system 10 concerning one embodiment of the present invention. FIG. 1(a) shows an example of the configuration of the modeling system 10. As shown in FIG. FIG. 1(b) shows an example of the configuration of the main part of the modeling device 12 in the modeling system 10 together with the modeled object 50. As shown in FIG. FIG. 1(c) is a diagram for explaining the texture that changes according to the inclination angle of the surface. 本例において生成するCG画像での質感の反映のさせ方の概要を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an overview of how texture is reflected in a CG image generated in this example; 本例において用いる複数の試料の一例を示す図である。図3(a)は、試料の構成の一例を示す。図3(b)は、試料における面の傾斜角度について説明をする図である。It is a figure which shows an example of several samples used in this example. FIG. 3(a) shows an example of the configuration of the sample. FIG. 3(b) is a diagram for explaining the tilt angle of the surface of the sample. 法線マップの計測について更に詳しく説明をする図である。図4(a)は、法線マップの計測時に用いる画像の撮影環境の一例を示す。図4(b)は、一つの試料に対する撮影結果の例を示す。It is a figure which demonstrates in more detail about the measurement of a normal-line map. FIG. 4A shows an example of an image capturing environment used when measuring a normal map. FIG. 4B shows an example of imaging results for one sample. 複数の試料のそれぞれに対応する法線マップの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of normal maps corresponding to each of a plurality of samples; CG画像において行う凹凸の状態の表現について更に詳しく説明をする図である。FIG. 10 is a diagram for explaining in more detail how to express the state of unevenness in a CG image; BRDFの計測環境の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement environment of BRDF. 制御PC14において生成するCG画像について更に詳しく説明をする図である。図8(a)は、法線マップ及びBRDFの取得に用いた試料を示す。図8(b)は、計測により取得した法線マップ及びBRDFを用いて生成したCG画像の例を示す。4 is a diagram for explaining in more detail the CG image generated by the control PC 14. FIG. FIG. 8(a) shows the sample used to acquire the normal map and BRDF. FIG. 8B shows an example of a CG image generated using a normal map obtained by measurement and BRDF. 試料と異なる形状の造形物を示すCG画像の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a CG image showing a modeled object having a shape different from that of a sample; 造形物の向きと面の質感との関係について更に詳しく説明をする図である。図10(a)は、上面と側面との質感に差が生じる向きで造形物を示すCG画像の例を示す。図10(b)は、上面と側面との質感の差が小さくなる向きで造形物を示すCG画像の例を示す。FIG. 5 is a diagram for explaining in more detail the relationship between the orientation of a modeled object and the texture of the surface; FIG. 10(a) shows an example of a CG image showing a modeled object in a direction that causes a difference in texture between the upper surface and the side surface. FIG. 10(b) shows an example of a CG image showing a modeled object in an orientation in which the difference in texture between the top surface and the side surface is small. 制御PC14の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of control PC14. 造形装置12に造形させる造形物を示す造形データを生成する動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of an operation of generating modeling data representing a modeled object to be modeled by the modeling apparatus 12. FIG.

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る造形システム10について説明をする図である。図1(a)は、造形システム10の構成の一例を示す。図1(b)は、造形システム10における造形装置12の要部の構成の一例を造形物50と共に示す。本例において、造形システム10は、立体的な造形物を造形するシステムであり、造形装置12及び制御PC14を備える。また、以下において説明をする点を除き、造形システム10は、公知の造形システムと同一又は同様の特徴を有してよい。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a modeling system 10 according to one embodiment of the present invention. FIG. 1(a) shows an example of the configuration of the modeling system 10. As shown in FIG. FIG. 1(b) shows an example of the configuration of the main part of the modeling device 12 in the modeling system 10 together with the modeled object 50. As shown in FIG. In this example, the modeling system 10 is a system for modeling a three-dimensional object, and includes a modeling device 12 and a control PC 14 . Also, except as noted below, the modeling system 10 may have features that are the same as or similar to known modeling systems.

造形装置12は、造形物50の造形を実行する装置であり、インクの層を積層することにより、積層造形法で造形物50を造形する。この場合、インクとは、例えば、機能性の液体のことである。また、本例において、インクは、造形の材料の一例である。インクについては、例えば、インクジェットヘッドから吐出する液体等と考えることもできる。この場合、インクジェットヘッドとは、例えば、インクジェット方式で液体を吐出する吐出ヘッドのことである。 The modeling apparatus 12 is an apparatus that executes modeling of the modeled object 50, and models the modeled object 50 by layered modeling by laminating ink layers. In this case, ink is, for example, a functional liquid. Also, in this example, ink is an example of a material for modeling. Ink can also be considered as, for example, a liquid ejected from an inkjet head. In this case, the inkjet head is, for example, an ejection head that ejects liquid by an inkjet method.

また、より具体的に、本例において、造形装置12は、例えば図1(b)に示すように、造形中の造形物50へ向けてインクを吐出する構成であるヘッド部102を有する。また、ヘッド部102は、キャリッジ200、複数のインクジェットヘッド202、紫外線光源204、及びローラ206を有する。キャリッジ200は、ヘッド部102における他の構成を保持する保持部材である。また、複数のインクジェットヘッド202は、造形の材料であるインクを吐出する吐出ヘッドである。本例において、複数のインクジェットヘッド202は、紫外線の照射により硬化するインクである紫外線硬化型インクを吐出する。また、複数のインクジェットヘッド202のそれぞれは、例えば、互いに異なる色のインクを吐出する。このように構成すれば、例えば、複数のインクジェットヘッド202からインクを吐出することで、インクの層152を適切に形成することができる。また、互いに異なる色の複数色のインクを用いることで、例えば、着色された造形物50を適切に造形することができる。 More specifically, in this example, the modeling apparatus 12 has a head section 102 configured to eject ink toward a modeled object 50 being modeled, as shown in FIG. 1B, for example. The head section 102 also has a carriage 200 , a plurality of inkjet heads 202 , an ultraviolet light source 204 and rollers 206 . The carriage 200 is a holding member that holds other components of the head section 102 . In addition, the plurality of inkjet heads 202 are ejection heads that eject ink, which is a material for modeling. In this example, the plurality of inkjet heads 202 eject ultraviolet curable ink, which is ink that is cured by being irradiated with ultraviolet rays. Also, each of the plurality of inkjet heads 202 ejects inks of different colors, for example. With this configuration, for example, the ink layer 152 can be appropriately formed by ejecting ink from the plurality of inkjet heads 202 . In addition, by using a plurality of different colors of ink, for example, the colored modeled object 50 can be appropriately modeled.

紫外線光源204は、複数のインクジェットヘッド202により吐出されたインクを硬化させる硬化手段である。また、ローラ206は、インクの層152を平坦化する平坦化手段であり、例えば紫外線が照射される前のインクの一部をかき取ることにより、インクの層152を平坦化する。 The ultraviolet light source 204 is curing means for curing the ink ejected by the plurality of inkjet heads 202 . The roller 206 is a flattening means for flattening the ink layer 152, and for example, flattens the ink layer 152 by scraping off part of the ink before being irradiated with ultraviolet rays.

また、造形装置12は、図1(b)に図示したヘッド部102以外に、公知の造形装置と同一又は同様の構成を更に備える。より具体的に、造形装置12は、例えば、造形中の造形物50に対して相対的に移動する走査動作をヘッド部102に行わせる走査駆動部や、造形装置12の各部の動作を制御する制御部等を更に有してよい。この場合、走査駆動部は、例えば、所定の主走査方向へ造形物50に対して相対的に移動しつつインクを吐出する主走査動作、積層方向へ造形物50に対して相対的に移動する積層方向走査、及び副走査方向へ造形物50に対して相対的に移動する副走査動作等の走査動作をヘッド部102に行わせる。この場合、積層方向とは、インクの層152が積層される方向である。また、副走査方向とは、主走査方向及び積層方向と直交する方向である。ヘッド部102に走査動作を行わせるとは、例えば、ヘッド部102における複数のインクジェットヘッド202に走査動作を行わせることである。 In addition to the head section 102 shown in FIG. 1B, the modeling apparatus 12 further includes the same or similar configuration as that of a known modeling apparatus. More specifically, the modeling apparatus 12 controls, for example, a scanning drive unit that causes the head unit 102 to perform a scanning operation to move relative to the object 50 being modeled, and the operation of each part of the modeling apparatus 12. It may further have a control unit and the like. In this case, the scanning drive unit performs, for example, a main scanning operation in which ink is ejected while moving relative to the modeled object 50 in a predetermined main scanning direction, and a main scanning operation in which ink is ejected while moving relative to the modeled object 50 in the stacking direction. The head unit 102 is caused to perform a scanning operation such as scanning in the stacking direction and a sub-scanning operation of moving relative to the modeled object 50 in the sub-scanning direction. In this case, the stacking direction is the direction in which the ink layers 152 are stacked. Also, the sub-scanning direction is a direction orthogonal to the main scanning direction and the stacking direction. Making the head unit 102 perform a scanning operation means, for example, making the plurality of inkjet heads 202 in the head unit 102 perform a scanning operation.

また、各回の主走査動作において、制御部は、制御PC14から受け取る造形データに基づいて決定される吐出位置へ、複数のインクジェットヘッド202にインクを吐出させる。このように構成すれば、例えば、造形物50を構成するそれぞれのインクの層152を適切に形成することができる。また、これにより、例えば、積層造形法で造形物50を適切に造形することができる。 Further, in each main scanning operation, the control unit causes the plurality of inkjet heads 202 to eject ink to ejection positions determined based on modeling data received from the control PC 14 . With this configuration, for example, each ink layer 152 that constitutes the modeled object 50 can be appropriately formed. Moreover, thereby, the modeled object 50 can be appropriately modeled by a lamination-modeling method, for example.

制御PC14は、所定のプログラムに応じて動作するコンピュータであり、造形しようとする造形物50を示す造形データを造形装置12へ供給することにより、造形装置12の動作を制御する。また、以下において、造形装置12において造形中の造形物50や、造形が完了した後の造形物50等と区別する場合には、必要に応じて、造形しようとする造形物50について、予定造形物という。また、本例において、制御PC14は、予定造形物を示す立体データに基づき、造形装置12へ供給する造形データを生成する。この場合、立体データとしては、例えば、造形時の造形物50の向き(レイアウト)の指定がされていないデータを用いる。また、造形データとしては、例えば、造形時の造形物50の向きが指定されたデータを用いる。 The control PC 14 is a computer that operates according to a predetermined program, and controls the operation of the modeling apparatus 12 by supplying modeling data indicating the modeled object 50 to be modeled to the modeling apparatus 12 . In addition, in the following, when distinguishing between the modeled object 50 that is being modeled by the modeling apparatus 12 and the modeled object 50 that has been modeled, the modeled object 50 that is to be modeled will be referred to as the planned model as necessary. It's called a thing. Further, in this example, the control PC 14 generates modeling data to be supplied to the modeling apparatus 12 based on the three-dimensional data representing the planned object to be modeled. In this case, as the three-dimensional data, for example, data in which the orientation (layout) of the modeled object 50 at the time of modeling is not specified is used. As the modeling data, for example, data specifying the orientation of the modeled object 50 at the time of modeling is used.

また、本例において、制御PC14は、例えば立体データを作成したデザイナ等のユーザから造形時の造形物50の向きを指定する指示を受け取ることで、造形データでの向きを指定する。また、この場合において、予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像(以下、CG画像という)をユーザに示しつつ、ユーザの指示を受け取る。これにより、本例において、制御PC14は、予定造形物を示す立体データに基づいて予定造形物を示すCG画像を生成する画像生成装置としても機能する。また、この場合、制御PC14で作成するCG画像としては、造形物50の表面の状態を反映したCG画像を作成する。また、より具体的に、造形物50の表面の状態として、面の傾斜角度(造形角度)に応じて変化する質感を反映させる。 Further, in this example, the control PC 14 designates the orientation in the modeling data by receiving an instruction to designate the orientation of the modeled object 50 at the time of modeling from a user such as a designer who created the stereoscopic data. In this case, the user's instruction is received while showing the user a computer graphics image (hereinafter referred to as a CG image) showing the intended object. Thus, in this example, the control PC 14 also functions as an image generation device that generates a CG image representing the planned object based on the three-dimensional data representing the planned object. Further, in this case, as the CG image created by the control PC 14, a CG image reflecting the state of the surface of the modeled object 50 is created. More specifically, the texture that changes according to the inclination angle (modeling angle) of the surface is reflected as the state of the surface of the modeled object 50 .

図1(c)は、面の傾斜角度に応じて変化する質感について説明をする図であり、造形物50の上面と側面との間で生じる質感の差の一例を示す。この場合、上面とは、積層方向における最も上側の面のことである。また、上面については、最後に積層されるインクの層152の表面に対応する面等と考えることもできる。また、側面とは、上面に対して交差する面のことである。 FIG. 1(c) is a diagram for explaining the texture that changes according to the inclination angle of the surface, and shows an example of the difference in texture that occurs between the upper surface and the side surfaces of the modeled object 50. FIG. In this case, the upper surface is the uppermost surface in the stacking direction. The upper surface can also be considered as a surface corresponding to the surface of the ink layer 152 that is laminated last. A side surface is a surface that intersects with the top surface.

図示した構成等から理解できるように、積層造形法で造形を行う場合、造形物50の側面は、インクの層152の境界を多く含む面になる。そして、この場合、層152の境界が露出すること等の影響で、ザラツキ感のある粗面になりやすい。これに対し、造形物50の上面は、例えば平坦化したインクのドットが並ぶ面になるため、側面と比べて平滑な面になりやすい。また、本例のように、ヘッド部102におけるローラ206で層152の平坦化を行う場合、平坦化の影響により、上面がより平滑な面になる。 As can be understood from the illustrated configuration and the like, when modeling is performed by the layered manufacturing method, the side surface of the modeled object 50 includes many boundaries of the ink layers 152 . In this case, the boundary of the layer 152 is exposed, and the surface tends to be rough with a rough feeling. On the other hand, the upper surface of the modeled object 50 is a surface on which flattened ink dots are arranged, and thus tends to be smoother than the side surface. Moreover, when the layer 152 is flattened by the roller 206 in the head section 102 as in this example, the upper surface becomes a smoother surface due to the flattening effect.

そのため、積層造形法で造形物50を造形する場合、通常、造形物50の上面と側面との間で、質感の差が大きくなると考えられる。これに対し、本例においては、上記のように、制御PC14で作成するCG画像として、面の傾斜角度に応じて変化する質感を反映させた画像を生成する。このように構成すれば、例えば、造形装置12において実際に造形物50の造形を行う前に、造形物50の質感をより高い精度で適切に予測することができる。また、これにより、例えば、必要に応じて、造形時の造形物50の向きの調整等を適切に行うことができる。そこで、以下、制御PC14で作成するCG画像について、更に詳しく説明をする。 Therefore, when the modeled object 50 is modeled by the layered manufacturing method, it is generally considered that the difference in texture between the upper surface and the side surface of the modeled object 50 becomes large. On the other hand, in this example, as described above, as the CG image created by the control PC 14, an image reflecting the texture that changes according to the inclination angle of the surface is generated. With this configuration, for example, the texture of the modeled object 50 can be appropriately predicted with higher accuracy before the modeled object 50 is actually modeled by the modeling apparatus 12 . In addition, as a result, for example, it is possible to appropriately adjust the orientation of the modeled object 50 at the time of modeling, if necessary. Therefore, the CG image created by the control PC 14 will be described in more detail below.

図2は、本例において生成するCG画像での質感の反映のさせ方の概要を示す図である。図中に示すように、本例においては、予め作成した試料から取得したパラメータを反映させたCG画像を作成することで、予定造形物の質感を表現する。この場合、試料については、例えば、造形装置12(図1参照)により予め作成した造形物である造形サンプル等と考えることができる。また、この場合、造形装置12としては、造形物50の造形を行う造形装置12と同じ装置を用いることが考えられる。造形物50の造形を行う造形装置12と同じ装置とは、例えば、造形物50の造形時と同じ条件で造形を行う装置のことである。この場合、同じ条件で造形を行う装置とは、例えば、造形物50の造形に用いる造形装置12と同一の装置に限らず、例えば同機種の他の造形装置12等であってもよい。また、求められる造形の品質等に対して実質的に同じ条件で造形ができるのであれば、異なる機種の装置であってもよい。また、試料の作成については、造形物50の造形を行う造形装置12(同一の造形装置12)で作成を行うことがより好ましい。 FIG. 2 is a diagram showing an overview of how texture is reflected in a CG image generated in this example. As shown in the figure, in this example, the texture of the planned object is expressed by creating a CG image reflecting parameters acquired from a sample created in advance. In this case, the sample can be considered to be, for example, a modeled sample, which is a modeled object created in advance by the modeler 12 (see FIG. 1). Further, in this case, as the modeling device 12, it is conceivable to use the same device as the modeling device 12 that models the modeled object 50. FIG. A device that is the same as the modeling device 12 that models the modeled object 50 is, for example, a device that models the modeled object 50 under the same conditions as when the modeled object 50 was modeled. In this case, the device that performs modeling under the same conditions is not limited to, for example, the same device as the modeling device 12 used to model the modeled object 50, and may be, for example, another modeling device 12 of the same model. In addition, different models of devices may be used as long as modeling can be performed under substantially the same conditions for the desired modeling quality and the like. Moreover, it is more preferable that the sample is created by the modeling apparatus 12 (the same modeling apparatus 12) that forms the modeled object 50 .

また、本例においては、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料を作成し、これらの複数の試料に対して所定の計測を行うことで、CG画像の作成時に用いるパラメータを取得する。この場合、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料とは、例えば、計測の対象とする面の傾斜角度が互いに異なる複数の試料のことである。また、本例において、このようなパラメータとしては、図中に示すように、法線マップ及びBRDF(双方向反射率分布関数 Bi-directional Reflectance Distribution Function)を計測することで得られるパラメータを用いる。 Further, in this example, a plurality of samples each having a surface with a different angle of inclination with respect to the horizontal plane are created, and predetermined measurements are performed on these samples to obtain parameters used when creating a CG image. get. In this case, the plurality of samples each having surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane is, for example, a plurality of samples with surfaces to be measured with different angles of inclination. In this example, as shown in the figure, parameters obtained by measuring a normal map and BRDF (Bi-directional Reflectance Distribution Function) are used as such parameters.

この場合、法線マップの計測については、例えば、公知の照度差ステレオ法を用いて行う。また、法線マップを計測することで得られるパラメータは、面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータである凹凸状態パラメータの一例である。法線マップを計測することで得られるパラメータについては、例えば、複数の試料に対して面の各位置の法線方向を計測することで得られた情報である法線情報等と考えることもできる。また、BRDFの計測については、例えば、公知のゴニオフォトメータを用いて行う。また、BRDFを計測することで得られるパラメータは、面による光の反射の仕方を示すパラメータである反射状態パラメータの一例である。BRDFを計測することで得られるパラメータについては、例えば、複数の試料に対してBRDFの計測を行うことで得られた情報であるBRDF情報等と考えることもできる。 In this case, the normal map is measured using, for example, a known photometric stereo method. A parameter obtained by measuring the normal map is an example of an uneven state parameter, which is a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface. The parameters obtained by measuring the normal map can also be considered as normal information, which is information obtained by measuring the normal direction of each position on the surface of a plurality of samples, for example. . Also, the BRDF is measured using, for example, a known goniophotometer. A parameter obtained by measuring BRDF is an example of a reflection state parameter, which is a parameter indicating how light is reflected by a surface. The parameters obtained by measuring the BRDF can also be considered, for example, BRDF information, which is information obtained by measuring the BRDF for a plurality of samples.

また、本例においては、上記のようなパラメータを反映するようにCG画像を生成する処理(例えば、レンダリング等)を行うことで、予定造形物の質感を表現するCG画像を生成する。また、より具体的に、この場合、制御PC14は、例えば、予定造形物の表面を構成する各位置での面の傾斜角度に対応する各パラメータに基づき、各位置での凹凸の状態や光の反射の仕方を表現するように、CG画像を生成する。また、更に具体的に、本例においては、法線マップに基づいてバンプマッピングを行うことで、凹凸の状態を表現する。この場合、法線マップに基づいてバンプマッピングを行う動作については、例えば、予定造形物の表面を構成する各位置に対し、各位置での面の傾斜角度に対応する法線情報に基づいてバンプマッピングを行う動作等と考えることもできる。また、CG画像の各位置に対して傾斜角度に応じたBRDFを設定することで、光の反射の仕方を表現する。この場合、BRDFを設定する動作については、例えば、各位置での面の傾斜角度に対応するBRDF情報に基づいてBRDFの設定を行う動作等と考えることもできる。 In this example, a CG image that expresses the texture of the planned object is generated by performing processing (for example, rendering) for generating a CG image so as to reflect the above parameters. More specifically, in this case, the control PC 14, for example, based on each parameter corresponding to the inclination angle of the surface at each position constituting the surface of the planned object, determines the state of unevenness and light intensity at each position. A CG image is generated so as to express the way of reflection. More specifically, in this example, bump mapping is performed based on the normal map to express the uneven state. In this case, for the operation of performing bump mapping based on the normal map, for example, for each position constituting the surface of the planned object, bump mapping is performed based on normal information corresponding to the inclination angle of the surface at each position. It can also be considered as an operation of performing mapping or the like. Also, by setting a BRDF according to the tilt angle for each position of the CG image, the way light is reflected is expressed. In this case, the operation of setting the BRDF can be considered, for example, the operation of setting the BRDF based on the BRDF information corresponding to the inclination angle of the surface at each position.

このように構成すれば、例えば、予定造形物の表面の各位置を構成する面の傾斜角度に応じて、CG画像上での質感を異ならせることができる。また、これにより、例えば、CG画像において、造形物の質感をより適切に表現(再現)することができる。そのため、本例によれば、例えば、実際に造形物の造形を行う前に、例えば光の反射の仕方や凹凸に関連する造形物の質感をより適切に予測し、確認することができる。 With this configuration, the texture on the CG image can be varied according to, for example, the inclination angles of the surfaces forming each position on the surface of the planned object. In addition, this makes it possible to more appropriately express (reproduce) the texture of a modeled object in a CG image, for example. Therefore, according to the present example, it is possible to more appropriately predict and confirm the texture of the modeled object related to the way light is reflected and the unevenness of the modeled object, for example, before the modeled object is actually modeled.

続いて、本例において生成するCG画像について、更に詳しく説明をする。先ず、本例において用いる試料の構成等について、説明をする。図3は、本例において用いる複数の試料の一例を示す。図3(a)は、試料の構成の一例を示す図であり、本願の発明者らが実験で用いた試料の一つの構成を示す。図3(b)は、試料における面の傾斜角度について説明をする図である。 Next, the CG image generated in this example will be described in more detail. First, the configuration and the like of the sample used in this example will be described. FIG. 3 shows an example of a plurality of samples used in this example. FIG. 3A is a diagram showing an example of the configuration of a sample, and shows the configuration of one of the samples used in experiments by the inventors of the present application. FIG. 3(b) is a diagram for explaining the tilt angle of the surface of the sample.

本例において、試料としては、例えば図3(a)に示すように、板状の試料を好適に用いることができる。また、この場合、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料については、例えば図3(b)に示すように、造形時の向きを様々に異ならせることで、適切に作成することができる。この場合、造形時の向きを様々に異ならせて試料を作成するとは、例えばサポート層を適宜用いることで、造形中の試料の向きを様々に異ならせることである。サポート層とは、例えば、オーバーハング形状を有する造形物等を造形する場合に造形中の造形物の一部を支持するために用いる構成のことである。サポート層は、通常、造形時に必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。この場合、サポート層について、例えば水溶性の材料で形成すること等が考えられる。このように構成すれば、例えば、造形物の造形の完了後に水溶によりサポート層を適切に除去できる。 In this example, as the sample, a plate-like sample can be preferably used as shown in FIG. 3(a), for example. Also, in this case, for a plurality of specimens each having surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane, for example, as shown in FIG. be able to. In this case, creating a sample with different orientations during modeling means, for example, using a support layer as appropriate to vary the orientation of the sample during fabrication. The support layer is, for example, a structure used to support a part of a modeled object that is being modeled, such as a modeled object having an overhang shape. A support layer is typically formed as needed during the build and removed after the build is complete. In this case, the support layer may be formed of, for example, a water-soluble material. With this configuration, for example, the support layer can be appropriately removed with water after the modeling of the modeled object is completed.

また、より具体的に、本例においては、図中に示すように、試料の主表面の傾斜角度が水平面に対してなす角度について、0~90°の範囲で15°刻みで変化するように、7種類の試料を作成した。試料の主表面とは、例えば、試料における最も広い面のことである。また、試料の主表面については、例えば、試料において法線マップやBRDFの計測に対象となる面等と考えることもできる。 More specifically, in this example, as shown in the figure, the inclination angle of the main surface of the sample with respect to the horizontal plane is changed in increments of 15° within the range of 0° to 90°. , 7 samples were prepared. The main surface of the sample is, for example, the widest surface of the sample. In addition, the main surface of the sample can be considered as, for example, a surface of the sample that is the target for normal map or BRDF measurement.

尚、試料の作成には、ミマキエンジニアリング社製の造形装置(3Dプリンタ)である3DUJ-533装置を用いた。この場合、本例の造形システム10において用いる造形装置12としても、ミマキエンジニアリング社製の造形装置(3Dプリンタ)である3DUJ-533装置を用いることが考えられる。また、この場合、例えばシアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色のインクを用いることで、フルカラーでの着色がされた造形物を造形することが考えられる。そして、この場合、試料としても、様々な色について、複数の試料を作成することが好ましい。しかし、以下においては、説明の便宜上、主に、1種類の色の複数の試料を用いる場合について、本例の特徴の説明を行う。また、より具体的に、本願の発明者らが行った実験では、試料の色について、千葉大学のロゴの中心の色と同じ色に設定した。この場合、試料の色については、例えば、シアン色のインクの濃度を0%、マゼンタ色のインクの濃度を100%、イエロー色のインクの濃度を70%、ブラック色のインクの濃度を20%にした色等と考えることができる。また、フルカラーでの着色がされた造形物を造形する場合にも、造形物の表面における凹凸等に関連する質感については、1種類の色の複数の試料に対する計測で得られたパラメータを用いて、予測することが可能である。そのため、フルカラーでの着色がされた造形物を造形する場合にも、複数の試料として、1種類の色の複数の試料のみを用いてもよい。 A 3DUJ-533 device, which is a modeling device (3D printer) manufactured by Mimaki Engineering Co., Ltd., was used to prepare the samples. In this case, as the modeling device 12 used in the modeling system 10 of this example, it is conceivable to use a 3DUJ-533 device, which is a modeling device (3D printer) manufactured by Mimaki Engineering Co., Ltd. Further, in this case, it is conceivable to form a modeled object colored in full color by using inks of cyan, magenta, yellow, and black, for example. In this case, it is preferable to prepare a plurality of samples for various colors. However, for convenience of explanation, the characteristics of this example will be mainly explained for the case where a plurality of samples of one color are used. More specifically, in the experiment conducted by the inventors of the present application, the color of the sample was set to be the same color as the central color of the logo of Chiba University. In this case, for the sample colors, for example, the density of cyan ink is 0%, the density of magenta ink is 100%, the density of yellow ink is 70%, and the density of black ink is 20%. It can be considered as a color etc. Also, when modeling an object that is colored in full color, the texture related to unevenness on the surface of the modeled object is obtained using parameters obtained by measuring multiple samples of one color. , can be predicted. Therefore, even when forming a modeled object that is colored in full color, only a plurality of samples of one color may be used as the plurality of samples.

続いて、複数の試料に対して行う計測や、計測の結果の利用等について、更に詳しく説明をする。図4は、法線マップの計測(取得)について更に詳しく説明をする図である。図4(a)は、法線マップの計測時に用いる画像の撮影環境の一例を示す。図4(b)は、一つの試料(一つの傾斜角度に対応する試料)に対する撮影結果の例を示す図であり、同じ試料に対し、照明位置を互いに異ならせて撮影した9種類の画像を示す。 Next, a more detailed description will be given of the measurement performed on a plurality of samples, the use of the measurement results, and the like. FIG. 4 is a diagram for explaining in more detail the measurement (acquisition) of the normal map. FIG. 4A shows an example of an image capturing environment used when measuring a normal map. FIG. 4(b) is a diagram showing an example of photographing results for one sample (sample corresponding to one tilt angle). show.

上記においても説明をしたように、法線マップの計測については、公知の照度差ステレオ法を用いて行うことができる。この場合、照度差ステレオ法については、例えば、光源方向が異なる3枚以上の画像における物体の画素値の比から物体表面で画素に対応する位置での法線ベクトルを求める方法等と考えることができる。また、より具体的に、本例においては、複数の位置に光源を設置したドーム状の撮影環境を用意して、それぞれの試料に対する画像の撮影を行った。また、光源としては、LEDを用いた。また、LEDについては、例えば図4(a)に数字1~9を用いて示す位置に、ドームに沿って均等に配置した。このように構成すれば、例えば、点灯させるLEDを切り替えることで、光源方向(照明位置)を様々に変化させることができる。また、上記のようなドーム状の撮影環境を用いることで、照明位置を変化させた場合に他の条件が作用すること等を適切に防ぐことができる。 As explained above, the measurement of the normal map can be performed using a known photometric stereo method. In this case, the photometric stereo method can be considered, for example, as a method of obtaining a normal vector at a position corresponding to a pixel on the surface of an object from a ratio of pixel values of the object in three or more images with different light source directions. can. More specifically, in this example, a dome-shaped photographing environment in which light sources were installed at a plurality of positions was prepared, and an image of each sample was photographed. Moreover, LED was used as a light source. Further, the LEDs were arranged evenly along the dome at the positions indicated by numbers 1 to 9 in FIG. 4(a), for example. With this configuration, the light source direction (illumination position) can be changed in various ways by, for example, switching the LEDs to be lit. In addition, by using the above-described dome-shaped imaging environment, it is possible to appropriately prevent other conditions from acting when the lighting position is changed.

また、上記以外の点については、公知の照度差ステレオ法と同一又は同様に行うことができる。この場合、公知の照度差ステレオ法とは、例えば、照明位置を互いに異ならせた複数の画像と、撮影対象の物体に対応するマスク画像とを用いて、法線マップを取得する方法のことである。また、法線マップとは、例えば、物体の任意の位置の法線ベクトルの向きを表す画像のことである。また、本例において、法線マップとしては、物体の任意の位置の法線ベクトルの向きを表すxyz各成分をRGB値に対応させて変化させた画像を用いる。また、照度差ステレオ法について、例えば、光源方向の異なる3枚以上の画像における物体の画素値の比から物体の表面において対応する画素の法線ベクトルを求める手法等と考えることもできる。この場合、法線マップを求める対象の物体については、例えば、完全拡散モデルを仮定する。そして、入射光と法線とのなす角によって観測輝度が変化することに着目して、法線ベクトルを求める。 In addition, regarding points other than the above, it can be performed in the same or similar manner as the known photometric stereo method. In this case, the known photometric stereo method is, for example, a method of obtaining a normal map using a plurality of images with different lighting positions and a mask image corresponding to the object to be photographed. be. A normal map is, for example, an image representing the direction of a normal vector at an arbitrary position of an object. In this example, as the normal map, an image is used in which the xyz components representing the direction of the normal vector at an arbitrary position of the object are changed in correspondence with the RGB values. In addition, the photometric stereo method can also be considered as a method of obtaining the normal vector of the corresponding pixel on the surface of the object from the ratio of the pixel values of the object in three or more images with different light source directions. In this case, for example, a perfect diffusion model is assumed for the object for which the normal map is to be obtained. Focusing on the fact that the observed luminance changes depending on the angle formed by the incident light and the normal, the normal vector is determined.

また、より具体的に、この場合、単位法線ベクトルをn、単位入射光ベクトルをs、拡散反射率をρとし、3種類の既知の光源下で、任意の観測輝度をiとした場合、iは、sとnとの内積にρを乗じた値(i=ρs・n)に等しくなる。そのため、入射光と法線とのなす角が小さければ、その画素に関する観測輝度は大きくなる。また、この場合、ベクトルρnの値については、ムーアペンローズの疑似逆行列を利用することで、次の式
ρn=(ss)(si)
を利用して求めることができる。また、法線ベクトルnについては、ベクトルρnを正規化することで求めることができる。
More specifically, in this case, if the unit normal vector is n, the unit incident light vector is s, the diffuse reflectance is ρ, and an arbitrary observed luminance is i under three types of known light sources, i is equal to the inner product of s and n multiplied by ρ (i=ρs·n). Therefore, the smaller the angle between the incident light and the normal, the larger the observed brightness for that pixel. Further, in this case, the value of the vector ρn is expressed by the following equation ρn=(s T s) T (s T i) by using the Moore-Penrose pseudo-inverse matrix.
can be obtained using Also, the normal vector n can be obtained by normalizing the vector ρn.

また、この場合、複数の画像の撮影を複数の試料のそれぞれに対して行うことで、図5に示すように、それぞれの試料に対応する法線マップを取得することができる。図5は、複数の試料のそれぞれに対応する法線マップの例を示す図であり、法線マップを表す画像について、試料間での違いを認識しやすくするためにコントラストを調整した上で、グレースケール画像で示す。 Further, in this case, by capturing a plurality of images for each of the plurality of samples, normal maps corresponding to the respective samples can be obtained as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a normal map corresponding to each of a plurality of samples. For the image representing the normal map, after adjusting the contrast to make it easier to recognize the difference between the samples, Shown as a grayscale image.

図からわかるように、0°の傾斜角度(造形角度)に対応する試料では、ローラ206(図1参照)による平坦化を行っていること等により、法線方向の変化が少なくなっている。これに対し、傾斜角度が大きくなると、ローラ206による平坦化が行われていない箇所の影響が大きくなること等により、法線方向が細かく変化している。また、これらの結果から、法線マップについて、例えば、面における細かい凹凸の状態を反映していると考えることができる。 As can be seen from the figure, in the sample corresponding to the 0° inclination angle (formation angle), the change in the normal direction is small due to the flattening by the roller 206 (see FIG. 1). On the other hand, when the inclination angle increases, the influence of the portion not flattened by the roller 206 increases, and the normal direction changes finely. Also, from these results, it can be considered that the normal map reflects, for example, the state of fine unevenness on the surface.

また、上記においても説明をしたように、本例においては、CG画像において、凹凸の状態を表現する。また、そのための方法として、例えば、図6に示すように、法線マップに基づいてバンプマッピングを行う。図6は、CG画像において行う凹凸の状態の表現(凹凸再現)について更に詳しく説明をする図である。 Also, as described above, in this example, the CG image expresses the state of unevenness. As a method for that purpose, for example, as shown in FIG. 6, bump mapping is performed based on the normal map. FIG. 6 is a diagram for explaining in more detail the representation of the state of unevenness (reproduction of unevenness) performed in a CG image.

この場合、バンプマッピングについては、例えば、立体的なオブジェクトの表面に凹凸を表現する方法等と考えることができる。また、バンプマッピングにおいては、例えば、CG画像により示すオブジェクトの表面の陰影計算に用いる法線ベクトルの変動をテクスチャ画像の輝度値変動に対応させて揺らぎを与えることで、凹凸の状態に合わせた見え方を実現する。 In this case, bump mapping can be considered, for example, as a method of expressing unevenness on the surface of a three-dimensional object. Further, in bump mapping, for example, fluctuations in the normal vector used to calculate shadows on the surface of an object represented by a CG image correspond to fluctuations in the luminance value of the texture image, thereby giving fluctuations to the surface of the object so that the appearance can be matched to the uneven state. to achieve

また、より具体的に、本例においては、法線マップにおける法線ベクトルの変動に対応するテクスチャ画像を用意して、光源からの光反射の計算を行う前に、CG画像における各画素(ピクセル)に対し、このテクスチャ画像を適用する。また、これにより、例えば、CG画像により示すオブジェクトの表面に当たる光の反射方向を擬似的に変化させる。このように構成すれば、CG画像において、例えば、濃淡の具合により、表面に微小な凹凸が存在しているように見せることができる。また、この場合、例えば、実際にオブジェクトの形状を変化させることなく、輝度変化のあるテクスチャ画像を入力するのみで、例えば図中の拡大図に示すように、立体的な凹凸の状態を適切に再現することができる。そのため、このように構成すれば、例えば、計算の処理量を大きく増大させることなく、高速なレンダリング等をより適切に行うことができる。 More specifically, in this example, each pixel (pixel ), apply this texture image. Further, in this way, for example, the reflection direction of the light striking the surface of the object shown by the CG image is changed in a pseudo manner. With this configuration, it is possible to make the surface of the CG image appear to have minute unevenness depending on the degree of gradation, for example. Also, in this case, for example, by simply inputting a texture image with luminance changes without actually changing the shape of the object, the state of three-dimensional unevenness can be appropriately adjusted, for example, as shown in the enlarged view in the figure. can be reproduced. Therefore, with such a configuration, for example, high-speed rendering and the like can be performed more appropriately without greatly increasing the amount of computational processing.

また、本例においては、CG画像での予定造形物の表面の各位置に対し、その位置での傾斜角度に応じて、バンプマッピングを行う。この場合、各位置での傾斜角度がいずれの試料の傾斜角度とも相違している場合には、例えば、最も傾斜角度が近い試料に対応する法線マップを用いることが考えられる。また、より高い精度で凹凸を表現しようとする場合には、複数の試料の法線マップを用いて補間(内挿)の処理等を行って、任意の傾斜角度に対応する法線マップを算出してもよい。本例によれば、例えば、予定造形物を示すCG画像において、面の傾斜角度に応じた凹凸の状態を適切に表現することができる。 Also, in this example, bump mapping is performed for each position on the surface of the planned object in the CG image according to the tilt angle at that position. In this case, if the tilt angle at each position is different from the tilt angles of any sample, for example, it is possible to use the normal map corresponding to the sample with the closest tilt angle. In addition, when trying to express unevenness with higher accuracy, interpolation processing is performed using normal maps of multiple samples to calculate a normal map corresponding to an arbitrary tilt angle. You may According to this example, for example, in a CG image showing a planned object, it is possible to appropriately express the state of unevenness according to the inclination angle of the surface.

尚、バンプマッピングにおいて使用するテクスチャ画像については、CG画像においてそのテクスチャ画像を適用する領域に合わせて、適宜サイズの変更等を行うことが考えられる。また、この場合、例えば、イメージキルティング等の公知の方法を好適に用いることができる。また、バンプマッピング等の動作について、上記以外の点においては、公知のバンプマッピング等の動作と同一又は同様にして行うことが考えられる。また、CG画像において凹凸等を表現するための方法としては、バンプマッピング以外の方法を用いてもよい。この場合、例えば、粒状の凹凸を表現するための公知の方法を用いることが考えられる。 As for the texture image used in bump mapping, it is conceivable to appropriately change the size or the like in accordance with the area to which the texture image is applied in the CG image. Also, in this case, for example, a known method such as image quilting can be preferably used. In addition, it is conceivable that the operation such as bump mapping is performed in the same or similar manner as the known operation such as bump mapping except for the above points. Also, as a method for expressing unevenness and the like in a CG image, a method other than bump mapping may be used. In this case, for example, it is conceivable to use a known method for expressing granular unevenness.

また、上記においても説明をしたように、本例においては、複数の試料の対し、BRDFの計測を更に行う。図7は、BRDFの計測環境の一例を示す図であり、本願の発明者らが行った実験でBRDFの計測を行った環境を示す。図中に示すように、本例においては、計測対象として用いる試料に対し、光源から光を照射する。そして、受光部分において、試料から反射してくる光を計測する。 Also, as described above, in this example, BRDF measurements are further performed for a plurality of samples. FIG. 7 is a diagram showing an example of a BRDF measurement environment, showing an environment in which BRDF was measured in an experiment conducted by the inventors of the present application. As shown in the figure, in this example, a sample used as a measurement target is irradiated with light from a light source. Then, the light reflected from the sample is measured at the light receiving portion.

ここで、BRDFについては、例えば、光の入射方向と反射方向との組に対応する反射率を示す関数等と考えることができる。そのため、BRDFについては、入射方向及び反射方向のそれぞれに対応する角度を様々に変更しつつ、反射率の計測を行う。また、この場合、計測装置としては、公知のゴニオフォトメータ等を好適に用いることができる。 Here, the BRDF can be considered, for example, as a function or the like indicating the reflectance corresponding to the combination of the incident direction and the reflected direction of light. Therefore, for BRDF, the reflectance is measured while variously changing the angle corresponding to each of the incident direction and the reflection direction. Also, in this case, a known goniophotometer or the like can be suitably used as the measuring device.

また、BRDFについて、高密度な計測結果を得るためには、入射方向及び反射方向のそれぞれを変化させる刻み幅を小さくして、膨大な回数の計測を行うことが必要になる。しかし、このようにして膨大な回数の計測を行うとすると、計測に要する手間や時間が大きく増大することになる。そのため、BRDFの計測については、計測を効率的に行うための公知の方法を利用して、必要な計測回数をできるだけ少なくすることが好ましい。この場合、例えば、BRDFの等方性を仮定することで、任意のあおり角に対する方位角別のBRDFと任意の方位角に対するあおり角別のBRDFとを等しいとすること等が考えられる。 In addition, in order to obtain high-density measurement results for BRDF, it is necessary to reduce the step width for changing the direction of incidence and the direction of reflection, and perform measurements an enormous number of times. However, if an enormous number of measurements are performed in this way, the trouble and time required for the measurements will increase greatly. Therefore, for BRDF measurement, it is preferable to use known methods for efficient measurement to minimize the required number of measurements. In this case, for example, by assuming that the BRDF is isotropic, the BRDF for each azimuth angle with respect to an arbitrary tilt angle and the BRDF for each tilt angle with respect to an arbitrary azimuth angle may be equal.

また、BRDFの計測に用いる装置(ゴニオフォトメータ等)の仕様や計測の環境によっては、一部の角度に対応するBRDFの計測を行えない場合もある。このような場合には、計測を行えない角度のBRDFについて、正常に計測された他の角度のBRDFに基づいて推定を行うことが考えられる。また、より具体的に、この場合、例えば、正しく計測できた角度に対応する反射率の値を既存のBRDFのモデルにフィッティングすることで、未知のBRDFを推測すること等が考えられる。既存のBRDFのモデルとしては、例えば、拡散反射成分項と鏡面反射成分項との和を用いるモデル(例えば、Torrance Sparrowモデル等)を好適に用いることができる。 In addition, depending on the specifications of the device (goniophotometer, etc.) used for BRDF measurement and the measurement environment, BRDF measurement corresponding to some angles may not be possible. In such a case, it is conceivable to estimate the BRDF of an angle that cannot be measured based on the BRDF of another angle that is normally measured. More specifically, in this case, for example, it is conceivable to estimate an unknown BRDF by fitting reflectance values corresponding to correctly measured angles to an existing BRDF model. As an existing BRDF model, for example, a model using the sum of a diffuse reflection component term and a specular reflection component term (for example, a Torrance Sparrow model, etc.) can be preferably used.

また、上記においても説明をしたように、本例において、試料の傾斜角度は、15°刻みで設定されている。そのため、BRDFの計測についても、一部の傾斜角度の面に対してのみ行えることになる。しかし、CG画像で造形物の品質をより高精度で表現するためには、BRDFについて、任意の傾斜角度の面に対して取得することが望ましい。そこで、本例においては、対応する試料が存在しない傾斜角度の面に対し、計測により得られたBRDFに基づく補間(内挿)の処理を行うことで、BRDFを算出する。この場合、補間の処理については、例えば、複数の試料に対する計測で得られたBRDFを用いてスプライン補間を行うことで算出すること等が考えられる。このように構成すれば、例えば、任意の傾斜角度の面に対応するBRDFを適切に取得することができる。 Also, as explained above, in this example, the tilt angle of the sample is set in increments of 15°. Therefore, BRDF measurement can also be performed only for surfaces with some tilt angles. However, in order to express the quality of the modeled object in a CG image with higher accuracy, it is desirable to acquire the BRDF for a plane with an arbitrary tilt angle. Therefore, in this example, the BRDF is calculated by performing an interpolation process based on the BRDF obtained by measurement for a plane with an inclination angle for which no corresponding sample exists. In this case, as for the interpolation processing, for example, it is conceivable to perform calculation by performing spline interpolation using BRDFs obtained by measuring a plurality of samples. With this configuration, for example, it is possible to appropriately acquire a BRDF corresponding to a surface with an arbitrary tilt angle.

また、上記においても説明をしたように、本例において、制御PC14(図1参照)では、面の傾斜角度に応じた質感を反映したCG画像を生成する。また、この場合において、試料を用いて取得した法線マップ及びBRDFに基づき、質感を表現する。 Also, as described above, in this example, the control PC 14 (see FIG. 1) generates a CG image reflecting the texture corresponding to the tilt angle of the surface. Also, in this case, the texture is expressed based on the normal map and BRDF obtained using the sample.

図8は、制御PC14において生成するCG画像について更に詳しく説明をする図であり、CG画像の例として、傾斜角度が15°の試料をCGで再現した結果を示す。図8(a)は、法線マップ及びBRDFの取得に用いた試料を示す図であり、傾斜角度が15°の試料として用いた実物の試料の写真を示す。図8(b)は、計測により取得した法線マップ及びBRDFを用いて生成したCG画像の例を示す図であり、試料の形状を示す立体データを用い、15°の傾斜角度に対応する法線マップ及びBRDFを反映してレンダリング等を行うことで生成されたCG画像の例を示す。グレースケール画像で示す図面ではややわかりにくいが、図8(a)、(b)に対応するカラー画像では、CG画像において、実物の試料の色や凹凸等を適切に再現できることが確認できた。また、実際の造形物の造形時には、試料と同じ形状の造形物に限らず、様々な形状の造形物を造形することになる。そのため、CG画像においても、様々な形状の造形物(予定造形物)を様々な向きで示すCG画像を生成することが必要になる。 FIG. 8 is a diagram for explaining in more detail the CG image generated by the control PC 14. As an example of the CG image, FIG. 8 shows the result of CG reproduction of a sample with an inclination angle of 15°. FIG. 8(a) is a diagram showing a sample used to acquire the normal map and the BRDF, and shows a photograph of the actual sample used as the sample with an inclination angle of 15°. FIG. 8(b) is a diagram showing an example of a CG image generated using a normal map obtained by measurement and BRDF. An example of a CG image generated by performing rendering etc. reflecting the line map and BRDF is shown. Although it is somewhat difficult to understand in the drawings shown in grayscale images, it was confirmed that the color images and unevenness of the actual sample can be appropriately reproduced in the CG images in the color images corresponding to FIGS. Further, when forming an actual modeled object, the modeled object is not limited to the same shape as the sample, and various shapes of the modeled object are modeled. Therefore, it is also necessary to generate CG images showing various shapes of objects (planned objects) in various directions.

図9は、試料と異なる形状の造形物を示すCG画像の例を示す図であり、立方体形状の造形物について、向きを様々に変化させたCG画像を示す。図中において、左上側の図は、立方体において上側に来る面である上面が水平面と平行になるように、上面の傾斜角度を0°にした場合の例である。この場合、立方体の側面の傾斜角度は、90°になる。また、左上側以外の各図面は、上面及び側面の傾斜角度を様々に異ならせた場合の例である。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a CG image showing a modeled object having a shape different from that of a sample, and shows CG images of a cubic modeled object with various orientations. In the figure, the figure on the upper left side is an example in which the angle of inclination of the upper surface is set to 0° so that the upper surface, which is the upper surface of the cube, is parallel to the horizontal plane. In this case, the angle of inclination of the sides of the cube is 90°. Also, each drawing other than the upper left side is an example in which the inclination angles of the upper surface and the side surface are variously changed.

それぞれのCG画像は、立方体を示す立体データを用い、上面及び側面のそれぞれについて面の傾斜角度に応じた法線マップ及びBRDFを反映した状態でレンダリング等を行うことで生成した。また、この場合において、上記においても説明をしたように、BRDFについては、それぞれの面について、必要に応じて、面の傾斜角度に応じた補間の処理を行った。また、法線マップについては、処理の簡略化のため、補間の処理は行わず、それぞれの面の傾斜角度に最も近い傾斜角度の試料に対する計測結果を用いた。また、法線マップの反映については、上記においても説明をしたように、バンプマッピングにより行った。 Each CG image was generated by using stereoscopic data representing a cube and performing rendering or the like in a state in which a normal map and BRDF corresponding to the inclination angle of the surface are reflected for each of the top surface and the side surface. Also, in this case, as described above, for the BRDF, interpolation processing was performed according to the inclination angle of the surface as necessary for each surface. For the normal map, interpolation processing was not performed for simplification of processing, and the measurement result for the sample with the inclination angle closest to the inclination angle of each surface was used. Also, as described above, the reflection of the normal map was performed by bump mapping.

図中に示すように、立方体の向きを変更することで、CG画像において、それぞれの面の質感が変化することになる。そのため、本例によれば、例えば、実際に造形される造形の質感について、造形時の造形物の向きと対応付けて適切に確認することができる。また、この場合、例えば、ユーザの指示に応じてCG画像に示す造形物の向きを変更することで、向きの変更による質感の変化等をユーザに確認させつつ、造形時の造形物の向きを決定すること等が考えられる。 As shown in the drawing, changing the orientation of the cube changes the texture of each surface in the CG image. Therefore, according to this example, for example, it is possible to appropriately check the texture of the model that is actually modeled in association with the orientation of the modeled object at the time of modelling. In this case, for example, by changing the orientation of the modeled object shown in the CG image according to the user's instruction, the user can confirm the change in texture due to the change in orientation, and the orientation of the modeled object at the time of modeling can be confirmed. It is conceivable to decide

図10は、造形物の向きと面の質感との関係について更に詳しく説明をする図である。図10(a)は、上面と側面との質感に差が生じる向きで造形物を示すCG画像の例を示す。図10(b)は、上面と側面との質感の差が小さくなる向きで造形物を示すCG画像の例を示す。上記においても説明をしたように、CG画像におけるそれぞれの面の質感は、造形時に面に生じる凹凸等を反映することになる。そのため、図10(a)に示すCG画像については、例えば、面によって表面の凹凸の状態の差が大きくなる場合の例等と考えることができる。また、図10(b)に示すCG画像については、例えば、面による表面の凹凸の状態の差が小さくなる場合の例等と考えることができる。 FIG. 10 is a diagram for explaining in more detail the relationship between the orientation of the modeled object and the texture of the surface. FIG. 10(a) shows an example of a CG image showing a modeled object in a direction that causes a difference in texture between the upper surface and the side surface. FIG. 10(b) shows an example of a CG image showing a modeled object in an orientation in which the difference in texture between the top surface and the side surface is small. As described above, the texture of each surface in the CG image reflects the irregularities and the like that occur on the surface during modeling. Therefore, the CG image shown in FIG. 10(a) can be considered as an example of a case in which the difference in surface irregularities is large depending on the surface. Also, the CG image shown in FIG. 10B can be considered as an example in which the difference in surface unevenness between surfaces is small.

ここで、造形物の造形時において、造形物に求められる質感は、造形物の用途等によって、様々に変化することが考えられる。これに対し、本例においては、例えば、様々な向きで造形物を示すCG画像をユーザに示すことで、所望の質感が得られる造形物の向きをユーザが適切に選択することができる。そのため、本例によれば、例えば、CG画像を用いて、造形物の質感を適切に確認することができる。また、この場合、造形装置12(図1参照)での造形物の造形時における造形物の向きをユーザが選択した向きに合わせることで、ユーザが望む質感で造形物の造形を適切に行うことができる。 Here, it is conceivable that the texture required for a modeled object changes in various ways depending on the purpose of the modeled object and the like. In contrast, in this example, for example, by showing the user CG images showing the modeled object in various orientations, the user can appropriately select the orientation of the modeled object that gives the desired texture. Therefore, according to this example, it is possible to appropriately check the texture of the modeled object using, for example, a CG image. Also, in this case, by matching the direction of the modeled object when the modeled object is modeled by the modeling apparatus 12 (see FIG. 1) to the direction selected by the user, the modeled object can be appropriately modeled with the texture desired by the user. can be done.

続いて、上記において説明をした各構成に関する補足説明等を行う。先ず、本例において用いる制御PC14の構成について、更に詳しく説明をする。 Subsequently, supplementary explanations and the like regarding each configuration explained above will be given. First, the configuration of the control PC 14 used in this example will be described in more detail.

図11は、制御PC14の構成の一例を示す図である。本例において、制御PC14は、表示部302、受付部304、記憶部306、及び制御部308を有する。また、上記においても説明をしたように、制御PC14としては、例えば、所定のプログラムに応じて動作するコンピュータを用いることが考えられる。この場合、コンピュータの各部について、制御PC14の各構成として動作すると考えることができる。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the control PC 14. As shown in FIG. In this example, the control PC 14 has a display section 302 , a reception section 304 , a storage section 306 and a control section 308 . Also, as described above, as the control PC 14, for example, a computer that operates according to a predetermined program can be used. In this case, each part of the computer can be considered to operate as each component of the control PC 14 .

表示部302は、制御PC14において生成したCG画像を表示する表示装置である。表示部302としては、例えば、コンピュータのモニタ等を好適に用いることができる。また、受付部304は、ユーザの指示を受け付ける入力装置である。受付部304としては、例えば、コンピュータの入力装置(例えば、マウス、キーボード等)を好適に用いることができる。 A display unit 302 is a display device that displays a CG image generated by the control PC 14 . As the display unit 302, for example, a computer monitor or the like can be preferably used. Also, the reception unit 304 is an input device that receives a user's instruction. As the reception unit 304, for example, a computer input device (eg, mouse, keyboard, etc.) can be preferably used.

記憶部306は、CG画像の生成に用いるデータ等を記憶する記憶部である。記憶部306としては、コンピュータの記憶装置(例えば、HDD等)を好適に用いることができる。また、本例において、記憶部306は、パラメータ格納部の一例であり、少なくとも、造形装置12(図1参照)において造形しようとする造形物(予定造形物)を構成する面の状態をCG画像で表現するために用いるパラメータを格納する。 A storage unit 306 is a storage unit that stores data and the like used for generating a CG image. As the storage unit 306, a computer storage device (for example, HDD, etc.) can be preferably used. Further, in this example, the storage unit 306 is an example of a parameter storage unit, and at least the state of the surfaces constituting the object to be formed (planned object) to be formed by the forming apparatus 12 (see FIG. 1) is displayed as a CG image. Stores the parameters used to express in .

また、より具体的に、本例において、記憶部306は、このようなパラメータとして、複数の試料に対して計測を行うことで取得された法線マップ及びBRDFに基づくパラメータを、それぞれの試料における傾斜角度と対応付けて格納する。この場合、法線マップ及びBRDFに基づくパラメータを格納するとは、例えば、計測された法線マップ及びBRDFをそのまま格納することであってもよい。また、法線マップ及びBRDFに基づくパラメータとしては、計測の結果をそのまま用いるのではなく、例えば、CG画像の生成時に利用しやすい形式への変換等を行うことで生成したパラメータを用いてもよい。 More specifically, in this example, the storage unit 306 stores parameters based on normal maps and BRDFs obtained by performing measurements on a plurality of samples as such parameters for each sample. Stored in association with the tilt angle. In this case, storing the parameters based on the normal map and BRDF may mean, for example, storing the measured normal map and BRDF as they are. As the parameters based on the normal map and BRDF, instead of using the measurement result as it is, for example, parameters generated by converting to a format that is easy to use when generating a CG image may be used. .

また、上記においても説明をしたように、本例において、法線マップを計測することで得られるパラメータは、凹凸状態パラメータの一例である。また、BRDFを計測することで得られるパラメータは、反射状態パラメータの一例である。そのため、記憶部306については、例えば、反射状態パラメータ及び凹凸状態パラメータを面の傾斜角度と対応付けて格納していると考えることもできる。また、本例において、記憶部306は、予定造形物を示す立体データを更に格納する。この場合、立体データは、例えば、記憶媒体やネットワーク等を経由して制御PC14に入力されて、記憶部306に格納される。 Also, as described above, in this example, the parameter obtained by measuring the normal map is an example of the uneven state parameter. A parameter obtained by measuring the BRDF is an example of a reflection state parameter. Therefore, it can be considered that the storage unit 306 stores, for example, the reflection state parameter and the unevenness state parameter in association with the inclination angle of the surface. Also, in this example, the storage unit 306 further stores three-dimensional data indicating the planned object to be molded. In this case, the stereoscopic data is input to the control PC 14 via, for example, a storage medium or network, and stored in the storage unit 306 .

制御部308は、制御PC14における各部の動作を制御する構成である。制御部308としては、例えば、コンピュータのCPU等を好適に用いることができる。また、本例において、制御部308は、所定のプログラムに従って動作することで、予定造形物を示すCG画像を生成する画像生成部として機能する。この場合、制御部308は、予定造形物を示す立体データと、記憶部306に記憶されている上記のパラメータ(複数の試料に対して計測を行うことで取得された法線マップ及びBRDFに基づくパラメータ)に基づき、予定造形物を示すCG画像を生成する。また、生成したCG画像を表示部302に表示させることで、ユーザに対してCG画像の提示を行う。 The control unit 308 is configured to control the operation of each unit in the control PC 14 . As the control unit 308, for example, a CPU of a computer can be preferably used. Further, in this example, the control unit 308 functions as an image generation unit that generates a CG image representing the planned object by operating according to a predetermined program. In this case, the control unit 308 controls the three-dimensional data representing the planned object and the above-mentioned parameters stored in the storage unit 306 (the normal map obtained by measuring a plurality of samples and the parameters), a CG image showing the planned object is generated. By displaying the generated CG image on the display unit 302, the CG image is presented to the user.

また、上記においても説明をしたように、本例において、制御PC14では、ユーザの指示等に応じて予定造形物の向きを様々に変更したCG画像をユーザに示すことが考えられる。この場合、例えば、受付部304により、CG画像において表示する予定造形物の向きを指定する指示をユーザから受け付ける。また、予定造形物の向きを変更する指示を受付部304が受け付けた場合、制御部308は、例えば、変更後の向きで予定造形物を示すCG画像を改めて生成する。また、表示部302は、例えば、制御部308が新たに作成したCG画像を表示することで、変更後の向きで予定造形物を示すCG画像を表示する。このように構成すれば、例えば、CG画像における予定造形物の向きを変更しつつ、質感の変化等を適切に確認することができる。また、これにより、例えば、予定造形物の好ましい向き等を適切に選択することができる。 Also, as described above, in this example, the control PC 14 may present to the user a CG image in which the orientation of the planned object is changed in various ways according to the user's instructions. In this case, for example, the receiving unit 304 receives from the user an instruction specifying the direction of the planned object to be displayed in the CG image. Further, when the receiving unit 304 receives an instruction to change the orientation of the planned object, the control unit 308 generates a new CG image showing the planned object in the changed orientation, for example. Further, the display unit 302 displays a CG image showing the planned object in the changed orientation, for example, by displaying a CG image newly created by the control unit 308 . With this configuration, for example, it is possible to appropriately confirm changes in texture and the like while changing the orientation of the planned object in the CG image. In addition, this makes it possible to appropriately select, for example, the preferred orientation of the planned object.

また、この場合、単に予定造形物の向きを様々に変化させるのではなく、様々な向きの予定造形物に対応するCG画像をユーザに確認させることで、造形時の造形物の向きをユーザに選択させることが考えられる。この場合、受付部304において、例えば、表示部302に表示しているCG画像における予定造形物の向きを造形時の向きとして指定する指示をユーザから更に受け付けること等が考えられる。このように構成すれば、例えば、造形時における造形物の向きの指定を適切に受け付けることができる。 In this case, instead of simply changing the orientation of the planned object, the user can confirm the orientation of the planned object at the time of modeling by allowing the user to check the CG images corresponding to the planned object in various orientations. It is conceivable to let them choose. In this case, for example, the reception unit 304 may further receive an instruction from the user to designate the orientation of the planned object in the CG image displayed on the display unit 302 as the orientation at the time of modeling. By configuring in this way, for example, it is possible to appropriately receive the designation of the orientation of the modeled object at the time of modelling.

また、この場合、ユーザにより指定された造形時の向きに基づき、制御部308において、造形データを生成することが考えられる。この場合、制御部308について、造形データ生成部として機能していると考えることができる。また、造形データとは、例えば、上記においても説明をしたように、造形時の造形物の向きが指定された状態で造形物を示すデータのことである。造形データについては、例えば、造形時の造形物の向き及び配置等と共に造形物を示すレイアウトデータ等と考えることもできる。また、この場合、制御PC14から造形装置12(図1参照)へ造形データを供給することで、ユーザの指示に合わせた向きで造形装置12に造形の動作を実行させることができる。 In this case, it is conceivable that modeling data is generated in the control unit 308 based on the orientation at the time of modeling specified by the user. In this case, the controller 308 can be considered to function as a modeling data generator. Further, the modeling data is, for example, as described above, data representing a modeled object in a state in which the orientation of the modeled object at the time of modeling is specified. Modeling data can also be considered as layout data or the like that indicates the modeled object along with the orientation and arrangement of the modeled object at the time of modelling, for example. Also, in this case, by supplying modeling data from the control PC 14 to the modeling apparatus 12 (see FIG. 1), the modeling apparatus 12 can be caused to perform the modeling operation in an orientation that matches the user's instruction.

続いて、上記において説明をした一連の動作の流れについて、図12に示すフローチャートを用いて、改めて説明をする。図12は、造形装置12に造形させる造形物を示す造形データを生成する動作の一例を示すフローチャートである。また、この場合、上記において説明をした一連の動作とは、試料を作成する動作から、造形データを出力する動作までのことである。 Subsequently, the flow of the series of operations described above will be described again using the flowchart shown in FIG. 12 . FIG. 12 is a flow chart showing an example of the operation of generating modeling data representing a modeled object to be modeled by the modeling apparatus 12 . Further, in this case, the series of operations described above is from the operation of creating a sample to the operation of outputting modeling data.

上記においても説明をしたように、本例においては、CG画像の作成をする前に、CG画像の作成に用いるパラメータを準備する行程が必要になる。そして、パラメータを準備する工程では、先ず、CG画像の作成に用いるパラメータを取得するために、複数の試料の作成を行う(S102)。そして、複数の試料に対し、法線マップ及びBRDFの計測を行い(S104)、計測結果に基づくパラメータを、制御PC14における記憶部306(図11参照)に格納する。また、これにより、パラメータを準備する工程が完了する。この場合、ステップS102の動作は、試料作成段階の動作の一例である。ステップS104の動作は、パラメータ取得段階及びパラメータ格納段階の動作の一例である。 As explained above, in this example, before creating the CG image, it is necessary to prepare the parameters used for creating the CG image. Then, in the step of preparing parameters, first, a plurality of samples are created in order to acquire parameters used for creating CG images (S102). Then, normal maps and BRDF are measured for a plurality of samples (S104), and parameters based on the measurement results are stored in the storage unit 306 (see FIG. 11) of the control PC 14. FIG. This also completes the step of preparing the parameters. In this case, the operation in step S102 is an example of the operation in the sample preparation stage. The operation of step S104 is an example of the operation of the parameter acquisition stage and the parameter storage stage.

また、パラメータの準備が完了した後の工程としては、上記においても説明をしたように、予定造形物を示すCG画像の生成等を行う。この場合、CG画像を生成する動作は、画像生成段階の動作の一例である。また、CG画像を生成する動作においては、先ず、予定造形物を示す立体データを制御PC14に入力する(S106)。そして、CG画像における予定造形物の向きを指定する指示を必要に応じてユーザから受け付け(S108)、予定造形物の向き(表示向き)を指定する。また、ステップ108において、例えばユーザの指示がなかった場合には、予め設定された標準の向きを指定することが考えられる。また、向きを指定した後、立体データに基づき、記憶部306に記憶されているパラメータを反映させて、CG画像を生成する。また、生成したCG画像を、表示部302(図11参照)に表示する(S110)。 In addition, as a step after the preparation of the parameters is completed, as described above, a CG image showing the planned object is generated. In this case, the operation of generating the CG image is an example of the operation in the image generation stage. In addition, in the operation of generating a CG image, first, three-dimensional data representing a planned object is input to the control PC 14 (S106). Then, an instruction specifying the orientation of the planned object in the CG image is received from the user (S108) as necessary, and the orientation (display orientation) of the planned object is specified. Further, in step 108, for example, if there is no user's instruction, it is conceivable to designate a preset standard orientation. After designating the orientation, a CG image is generated based on the stereoscopic data by reflecting the parameters stored in the storage unit 306 . Also, the generated CG image is displayed on the display unit 302 (see FIG. 11) (S110).

そして、CG画像に表示している予定造形物の向きを造形時の造形物の向きとして採用することを示す指示をユーザから受け取った場合(S112:Yes)、その向きを造形時の向きとして造形物を示す造形データを生成して、出力する(S114)。また、ステップS112において、CG画像に表示している予定造形物の向きを造形時の造形物の向きとして採用することを示す指示をユーザから受け取らず、造形時の造形物の向きが決定されなかった場合(S112:No)、ステップS108に戻り、例えば、CG画像における予定造形物の向きを変更する指示をユーザから受け取る。そして、以降の処理を繰り返すことで、新たに設定された向きで予定画像を示すCG画像の生成及び表示等と行う。このように構成すれば、例えば、様々な向きで予定造形物を示すCG画像として、向きに応じた質感を示すCG画像を適切に表示することができる。また、このようなCG画像を表示することで、造形時の造形物の向きの決定について、ユーザにより適切に行わせることができる。 When an instruction is received from the user indicating that the orientation of the planned object displayed in the CG image is to be used as the orientation of the object during modeling (S112: Yes), that orientation is used as the orientation during modeling. Modeling data representing the object is generated and output (S114). Further, in step S112, no instruction is received from the user to adopt the orientation of the planned object displayed in the CG image as the orientation of the object during modeling, and the orientation of the object during modeling is not determined. If so (S112: No), the process returns to step S108, and, for example, receives an instruction from the user to change the orientation of the planned object in the CG image. By repeating the subsequent processes, a CG image showing the planned image in the newly set orientation is generated and displayed. With this configuration, it is possible to appropriately display CG images showing textures according to the orientations, for example, as CG images showing the planned object in various orientations. In addition, by displaying such a CG image, it is possible for the user to appropriately determine the orientation of the modeled object during modeling.

続いて、上記のようなCG画像を用いて行う応用例等について、説明をする。上記においても説明をしたように、本例においては、試料に対して計測を行うことで取得した法線マップ及びBRDFに基づき、造形物の表面の質感の予測を行う。また、この質感として、例えば、積層されるインクの層の境界等の影響で生じる凹凸等により生じる質感を予測する。そのため、本例において予測する質感については、例えば、いわゆる積層縞に関連する質感等を考えることもできる。この場合、積層縞とは、例えば、造形の材料として用いるインクの層が積層されることで生じる縞状の模様のことである。 Next, application examples using CG images as described above will be described. As described above, in this example, the texture of the surface of the modeled object is predicted based on the normal map and BRDF obtained by measuring the sample. Also, as this texture, for example, texture caused by unevenness caused by the influence of the boundary of the laminated ink layers, etc., is predicted. Therefore, for the texture to be predicted in this example, for example, a texture related to so-called lamination stripes can be considered. In this case, the layered stripes are, for example, a striped pattern generated by stacking layers of ink used as a material for modeling.

また、この点に関し、上記のようなCG画像を用いて行う応用例においては、例えば、単に造形物の面の状態を再現するCG画像を生成するのではなく、試料に対して計測を行うことで取得した法線マップ及びBRDFに基づき、積層縞を認識して、検出すること等も考えられる。また、より具体的に、この場合、制御PC14は、例えば、積層縞の発生を予測する積層縞予測部を更に備える。制御PC14が積層縞予測部を備えるとは、例えば、制御PC14における制御部308(図10参照)を積層縞予測部として機能させることであってよい。 Regarding this point, in the application example using the CG image as described above, for example, rather than simply generating a CG image that reproduces the state of the surface of the modeled object, it is possible to perform measurement on the sample. Based on the normal map and the BRDF acquired in 1., it is also conceivable to recognize and detect lamination fringes. More specifically, in this case, the control PC 14 further includes, for example, a stacking fringe prediction unit that predicts the generation of stacking fringes. The fact that the control PC 14 has a lamination fringe prediction section may mean, for example, that the control section 308 (see FIG. 10) in the control PC 14 functions as a lamination fringe prediction section.

また、この場合、積層縞予測部として機能する制御部308は、例えば、立体データと、記憶部306に記憶されているパラメータとに基づき、予定造形物に対応する造形物の造形時に予め設定された基準を満たす積層縞が発生する領域を予測する。この場合、予定造形物に対応する造形物とは、例えば、CG画像において示されている予定造形物と同じ向きで造形を行う場合の造形物のことである。また、予め設定された基準を満たす積層縞とは、例えば、求められる造形の品質等に応じて設定される基準を満たす積層縞のことである。また、基準を満たす積層縞とは、基準に対応する積層縞以上に目立つ状態の積層縞のことである。そのため、予め設定された基準を満たす積層縞については、例えば、求められる造形の品質において問題となる積層縞等と考えることもできる。また、この場合、制御PC14は、積層縞の予測結果について、例えば、表示部302に表示することで、ユーザに通知する。このように構成すれば、例えば、積層縞の予測を適切に行うことができる。また、この場合、例えば、CG画像における予定造形物の向きを適宜変更することで、ユーザにより積層縞が目立ちにくい向き等を探すこと等も可能になる。また、予定造形物の向きについては、例えば、積層縞の認識結果に基づいて自動的に変更してもよい。この場合、制御PC14の構成について、例えば、積層縞を自動的に認識して、積層縞が目立ちにくくなるように造形物の向きを変更する構成等と考えることもできる。 Further, in this case, the control unit 308 functioning as a lamination fringe prediction unit is set in advance at the time of molding the modeled object corresponding to the planned modeled object, based on the three-dimensional data and the parameters stored in the storage unit 306, for example. Predict the region where lamination fringes that meet the criteria described above occur. In this case, the modeled object corresponding to the planned modeled object is, for example, a modeled object that is formed in the same orientation as the planned modeled object shown in the CG image. Further, the lamination fringes that satisfy a preset standard are, for example, lamination fringes that satisfy a standard that is set in accordance with the required modeling quality or the like. Further, the lamination fringes satisfying the criteria are lamination fringes that are more conspicuous than the lamination fringes corresponding to the criteria. Therefore, the lamination fringes that satisfy the preset criteria can be considered as lamination fringes or the like that pose a problem in the desired modeling quality, for example. Further, in this case, the control PC 14 notifies the user of the prediction result of the lamination fringes by displaying it on the display unit 302, for example. With this configuration, for example, lamination fringes can be predicted appropriately. Further, in this case, for example, by appropriately changing the orientation of the planned object in the CG image, it is possible for the user to search for an orientation in which lamination stripes are less noticeable. Also, the orientation of the planned object may be automatically changed based on the recognition result of the lamination stripes, for example. In this case, the configuration of the control PC 14 can be considered as, for example, a configuration that automatically recognizes the lamination stripes and changes the orientation of the modeled object so that the lamination stripes are less noticeable.

また、この場合、造形物の全体に対して積層縞の発生を予測するのではなく、造形物における一部の領域をユーザに指定させて、その領域に生じる積層縞を予測すること等も考えられる。より具体的に、この場合、例えば、造形物において特に見た目が重要な領域をユーザに指定させることで、そのような領域に積層縞が発生しにくい向きで造形物の造形を行うこと等が考えられる。また、このような重要な領域としては、例えば、人型のフィギュアを示す造形物を造形する場合において、人の顔に対応する領域を指定すること等が考えられる。 In this case, instead of predicting the occurrence of lamination fringes for the entire modeled object, it is also possible to have the user specify a partial region of the modeled object and predict the lamination streaks that will occur in that region. be done. More specifically, in this case, for example, it is conceivable to allow the user to specify an area in the modeled object whose appearance is particularly important, so that the modeled object is modeled in an orientation in which lamination stripes are less likely to occur in such an area. be done. Further, as such an important area, for example, in the case of forming a modeled object showing a human figure, it is conceivable to designate an area corresponding to a human face.

また、この場合、制御PC14では、例えば、受付部304において、積層縞の発生を予測する領域として、予定造形物における一部の領域の指定をユーザから受け付ける。そして、制御部308は、例えば、ユーザにより指定された一部の領域に発生する積層縞の状態を予測する。このように構成すれば、例えば、例えば造形物において特に重要な位置を指定して、積層縞の発生を予測することができる。 In this case, for example, the reception unit 304 of the control PC 14 receives designation of a partial region of the planned object as a region in which the generation of lamination fringes is predicted from the user. Then, the control unit 308 predicts, for example, the state of lamination fringes that will occur in the partial region designated by the user. With this configuration, for example, it is possible to predict the occurrence of lamination streaks by designating a particularly important position in the modeled object.

また、この場合、積層縞の発生を単に予測するのではなく、指定された領域に積層縞が特に発生しにくくなる向きの提案等を更に行うことが好ましい。より具体的に、この場合、例えば、その時点でCG画像に表示されている予定造形物の向きで発生する積層縞のみではなく、予定造形物の向きを変更した場合に指定の領域(一部の領域)を構成する面に発生する積層縞の状態を更に予測することが考えられる。また、この場合、このような予測の結果に基づき、積層縞がより目立ちにくくなる予定造形物の向きをユーザに提示することが考えられる。このように構成すれば、例えば、造形時における造形物の好ましい向きをより容易かつ適切に選択することができる。また、制御部308において造形データを生成する場合、積層縞の予測結果を利用して、造形データを生成してもよい。この場合、例えば、予測した積層縞の発生の仕方に基づいて造形時における造形物の向きを決定して、造形データを生成すること等が考えられる。 Moreover, in this case, it is preferable to further propose a direction in which the stacking fringes are particularly unlikely to occur in the designated area, instead of simply predicting the generation of the stacking fringes. More specifically, in this case, for example, not only the lamination stripes that occur in the direction of the planned object displayed in the CG image at that time, but also the specified area (partial It is conceivable to further predict the state of lamination stripes that occur on the surface that constitutes the area of . Also, in this case, based on the result of such prediction, it is conceivable to present to the user the orientation of the planned object in which the lamination fringes are less conspicuous. By configuring in this way, for example, it is possible to more easily and appropriately select the preferred orientation of the modeled object at the time of modelling. Further, when the modeling data is generated in the control unit 308, the modeling data may be generated using the prediction result of the lamination fringes. In this case, for example, it is conceivable to determine the orientation of the modeled object at the time of modeling based on how the predicted formation of lamination stripes occurs, and to generate modeling data.

ここで、積層縞については、例えば、CG画像における輝度のコントラスト等に基づいて認識すること等が考えられる。より具体的に、CG画像の各位置において、局所的な輝度のコントラストについては、例えば、造形物の表面における凸部の立ち上がりの角度等に応じて変化すると考えることができる。また、造形物の表面において、このような立ち上がりの角度が大きい箇所については、例えば、鋭角に立ち上がるような起伏の大きな凸部が存在している可能性が高い箇所等と考えることができる。 Here, it is conceivable to recognize the lamination fringes based on, for example, the brightness contrast in the CG image. More specifically, at each position of the CG image, the local luminance contrast can be considered to change according to, for example, the rising angle of the convex portion on the surface of the modeled object. In addition, on the surface of the modeled object, such a location with a large rising angle can be considered to be a location where there is a high possibility that a convex portion with large undulations that rises at an acute angle exists, for example.

また、より具体的に、CG画像における局所的な輝度のコントラストについては、例えば、凸部の角度及び高さを反映していると考えることができる。また、この場合、例えば、輝度のコントラストが大きな箇所には、角度がきつく、かつ、高さが高い凸部が存在している可能性が高いと考えることができる。また、この場合、局所的なコントラストが大きな箇所については、角度がきつい凸部や高さが高い凸部が存在することで、実際に造形を行った造形物において目立つ積層縞が形成されやすい箇所になる可能性が高いと考えることができる。 More specifically, it can be considered that the local luminance contrast in the CG image reflects, for example, the angle and height of the convex portion. Also, in this case, for example, it can be considered that there is a high possibility that a convex portion with a steep angle and a high height is present in a location where the luminance contrast is high. Also, in this case, in areas where the local contrast is high, there are protrusions with steep angles and high heights, which tend to form conspicuous lamination stripes in the actual modeled object. can be considered likely to become

そのため、積層縞を認識するためには、例えば、CG画像における各位置の輝度と対応付けて視認のされ方を示す関数(視認関数)を作成しておき、輝度の高く、かつ、コントラストの間隔が小さい箇所について、積層縞に対応する箇所と認識すること等が考えられる。この場合、コントラストの間隔が小さい箇所とは、例えば、局所的に所定のコントラスト差が生じている箇所のことである。また、このような箇所については、例えば、凹凸の頻度が大きい箇所等と考えることもできる。また、この場合、例えば、予定造形物の向きを変更することで、造形物において目立つ領域や重要な領域に積層縞が発生しにくい向きを選択することができる。このように構成すれば、例えば、高い品質の造形物の造形をより適切に行うことができる。 Therefore, in order to recognize the lamination fringes, for example, a function (viewing function) indicating how to be viewed in association with the brightness of each position in the CG image is created, and the brightness is high and the contrast interval is high. It is conceivable, for example, to recognize a location with a small value as a location corresponding to lamination fringes. In this case, the location where the contrast interval is small is, for example, a location where a predetermined local difference in contrast occurs. Moreover, such a location can be considered to be, for example, a location with a high frequency of unevenness. Also, in this case, for example, by changing the orientation of the planned article, it is possible to select an orientation in which lamination stripes are less likely to occur in conspicuous or important areas of the article. With this configuration, for example, it is possible to more appropriately form a high-quality modeled object.

本発明は、例えば画像生成装置に好適に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used, for example, in an image generation device.

10・・・造形システム、12・・・造形装置、14・・・制御PC、50・・・造形物、102・・・ヘッド部、152・・・層、200・・・キャリッジ、202・・・インクジェットヘッド、204・・・紫外線光源、206・・・ローラ、302・・・表示部、304・・・受付部、306・・・記憶部、308・・・制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Modeling system, 12... Modeling apparatus, 14... Control PC, 50... Modeled object, 102... Head part, 152... Layer, 200... Carriage, 202... Inkjet head 204 Ultraviolet light source 206 Roller 302 Display unit 304 Receiving unit 306 Storage unit 308 Control unit

Claims (13)

造形の材料の層を積層することで造形物を造形する造形装置で造形しようとする造形物である予定造形物を示す立体データに基づいて前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成装置であって、
前記予定造形物を構成する面の状態をコンピュータグラフィックス画像で表現するために用いるパラメータを格納するパラメータ格納部と、
前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成部と
を備え、
前記パラメータは、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有し、計測の対象とする面の傾斜角度が互いに異なる複数の試料に対して計測を行うことで取得されたものであり、
前記複数の試料のそれぞれは、造形装置により予め作成した造形物であり、
前記パラメータ格納部は、前記パラメータとして、
面による光の反射の仕方を示すパラメータである反射状態パラメータと、
面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータである凹凸状態パラメータと
を、面の傾斜角度と対応付けて格納し、
かつ、計測の対象とする面の傾斜角度が互いに異なる前記複数の試料に対して前記試料毎に計測された前記反射状態パラメータ及び前記凹凸状態パラメータを格納することで、前記面の傾斜角度に対応付けて、前記反射状態パラメータ及び前記凹凸状態パラメータを格納し、
前記画像生成部は、前記立体データ、前記反射状態パラメータ、及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成することを特徴とする画像生成装置。
An image for generating a computer graphics image representing a planned object, which is an object to be modeled by a modeling apparatus that models a modeled object by laminating layers of modeling materials, based on three-dimensional data representing the planned object to be modeled. a generator,
a parameter storage unit for storing parameters used for expressing the state of the surface constituting the planned object with a computer graphics image;
an image generation unit that generates a computer graphics image showing the planned object,
The parameters are obtained by measuring a plurality of samples , each of which has surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane, and whose surfaces to be measured have different angles of inclination ,
each of the plurality of samples is a modeled object previously created by a modeling apparatus;
The parameter storage unit, as the parameter,
a reflection state parameter, which is a parameter indicating how light is reflected by a surface;
storing an uneven state parameter, which is a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface, in association with the inclination angle of the surface;
In addition, by storing the reflection state parameter and the unevenness state parameter measured for each of the plurality of samples whose surfaces to be measured have different tilt angles, it is possible to correspond to the tilt angles of the surfaces. to store the reflective state parameter and the uneven state parameter;
The image generation device, wherein the image generation unit generates a computer graphics image representing the planned object based on the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the uneven state parameter.
前記画像生成部は、前記予定造形物の表面を構成する各位置での面の傾斜角度に対応する前記反射状態パラメータ及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記各位置での光の反射の仕方と凹凸の状態とを表現するように、コンピュータグラフィックス画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。 The image generation unit determines how light is reflected and the unevenness at each position based on the reflection state parameter and the unevenness state parameter corresponding to the inclination angle of the surface at each position constituting the surface of the planned object. 2. The image generation device according to claim 1, wherein the computer graphics image is generated so as to represent the state of 前記パラメータ格納部は、
前記反射状態パラメータとして、前記複数の試料に対してBRDFの計測を行うことで得られた情報であるBRDF情報を格納し、
前記凹凸状態パラメータとして、前記複数の試料に対して面の各位置の法線方向を計測することで得られた情報である法線情報を格納することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像生成装置。
The parameter storage unit
storing BRDF information, which is information obtained by performing BRDF measurements on the plurality of samples, as the reflection state parameter;
3. The method according to claim 1, wherein normal information obtained by measuring a normal direction of each position of the surfaces of the plurality of samples is stored as the uneven state parameter. image production device.
前記画像生成部は、
前記予定造形物の表面を構成する各位置に対し、各位置での面の傾斜角度に対応する前記法線情報に基づき、バンプマッピングを行い、
かつ、各位置での面の傾斜角度に対応する前記BRDF情報に基づき、BRDFの設定を行うことを特徴とする請求項3に記載の画像生成装置。
The image generator is
performing bump mapping on each position constituting the surface of the planned object based on the normal line information corresponding to the inclination angle of the surface at each position;
4. The image generating apparatus according to claim 3, wherein the BRDF is set based on the BRDF information corresponding to the inclination angle of the surface at each position.
造形の材料の層を積層することで造形物を造形する造形装置で造形しようとする造形物である予定造形物を示す立体データに基づいて前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成装置であって、
前記予定造形物を構成する面の状態をコンピュータグラフィックス画像で表現するために用いるパラメータを格納するパラメータ格納部と、
前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成部と、
コンピュータグラフィックス画像において表示する前記予定造形物の向きを指定する指示をユーザから受け付ける受付部と、
前記画像生成部が生成したコンピュータグラフィックス画像を表示する表示部と
を備え、
前記パラメータは、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料に対して計測を行うことで取得されたものであり、
前記複数の試料のそれぞれは、造形装置により予め作成した造形物であり、
前記パラメータ格納部は、前記パラメータとして、
面による光の反射の仕方を示すパラメータである反射状態パラメータと、
面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータである凹凸状態パラメータと
を、面の傾斜角度と対応付けて格納し、
前記画像生成部は、前記立体データ、前記反射状態パラメータ、及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成し、
前記予定造形物の向きを変更する指示を前記受付部が受け付けた場合、
前記画像生成部は、変更後の前記向きで前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成し、
前記表示部は、前記変更後の向きで前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を表示することを特徴とする画像生成装置。
An image for generating a computer graphics image representing a planned object, which is an object to be modeled by a modeling apparatus that models a modeled object by laminating layers of modeling materials, based on three-dimensional data representing the planned object to be modeled. a generator,
a parameter storage unit for storing parameters used for expressing the state of the surface constituting the planned object with a computer graphics image;
an image generation unit that generates a computer graphics image showing the planned object;
a reception unit that receives an instruction from a user specifying the orientation of the planned object to be displayed in the computer graphics image;
a display unit that displays the computer graphics image generated by the image generation unit;
with
The parameters are obtained by measuring a plurality of samples, each having surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane,
each of the plurality of samples is a modeled object previously created by a modeling apparatus;
The parameter storage unit, as the parameter,
a reflection state parameter, which is a parameter indicating how light is reflected by a surface;
an uneven state parameter, which is a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface;
is associated with the inclination angle of the face and stored,
The image generation unit generates a computer graphics image showing the planned object based on the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the uneven state parameter,
When the reception unit receives an instruction to change the orientation of the planned object,
The image generating unit generates a computer graphics image showing the planned object in the changed orientation,
The image generating apparatus, wherein the display unit displays a computer graphics image showing the planned object in the orientation after the change.
前記受付部は、前記表示部に表示しているコンピュータグラフィックス画像における前記予定造形物の向きを造形時の向きとして指定する指示をユーザから更に受け付けること
を特徴とする請求項5に記載の画像生成装置。
6. The image according to claim 5, wherein the reception unit further receives an instruction from the user to specify the orientation of the planned object in the computer graphics image displayed on the display unit as the orientation during modeling. generator.
造形時の向きが指定された状態で前記造形物を示す造形データを生成する造形データ生成部を更に備え、
前記造形データ生成部は、前記ユーザにより指定された前記造形時の向きに基づき、前記造形データを生成することを特徴とする請求項5又は6に記載の画像生成装置。
further comprising a modeling data generation unit that generates modeling data representing the modeled object in a state in which an orientation at the time of modeling is specified;
7. The image generating apparatus according to claim 5, wherein the modeling data generation unit generates the modeling data based on the orientation during modeling specified by the user.
造形の材料の層を積層することで造形物を造形する造形装置で造形しようとする造形物である予定造形物を示す立体データに基づいて前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成装置であって、
前記予定造形物を構成する面の状態をコンピュータグラフィックス画像で表現するために用いるパラメータを格納するパラメータ格納部と、
前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成部と、
前記造形の材料の層が積層されることで生じる縞状の模様である積層縞の発生を予測する積層縞予測部
を備え、
前記パラメータは、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有する複数の試料に対して計測を行うことで取得されたものであり、
前記複数の試料のそれぞれは、造形装置により予め作成した造形物であり、
前記パラメータ格納部は、前記パラメータとして、
面による光の反射の仕方を示すパラメータである反射状態パラメータと、
面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータである凹凸状態パラメータと
を、面の傾斜角度と対応付けて格納し、
前記画像生成部は、前記立体データ、前記反射状態パラメータ、及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成し、
前記積層縞予測部は、前記立体データ、前記反射状態パラメータ、及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記予定造形物に対応する造形物の造形時に予め設定された基準を満たす前記積層縞が発生する領域を予測して、ユーザに通知することを特徴とする画像生成装置。
An image for generating a computer graphics image representing a planned object, which is an object to be modeled by a modeling apparatus that models a modeled object by laminating layers of modeling materials, based on three-dimensional data representing the planned object to be modeled. a generator,
a parameter storage unit for storing parameters used for expressing the state of the surface constituting the planned object with a computer graphics image;
an image generation unit that generates a computer graphics image showing the planned object;
a lamination fringe prediction unit that predicts the occurrence of lamination fringes, which are striped patterns generated by laminating the layers of the modeling material ;
with
The parameters are obtained by measuring a plurality of samples, each having surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane,
each of the plurality of samples is a modeled object previously created by a modeling apparatus;
The parameter storage unit, as the parameter,
a reflection state parameter, which is a parameter indicating how light is reflected by a surface;
an uneven state parameter, which is a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface;
is associated with the inclination angle of the face and stored,
The image generation unit generates a computer graphics image showing the planned object based on the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the uneven state parameter,
The lamination fringe predicting unit, based on the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the irregularity state parameter, is a region in which the lamination fringes occur that satisfies a criterion set in advance at the time of modeling of the object corresponding to the planned object. is predicted and notified to the user.
前記予定造形物における一部の領域の指定をユーザから受け付ける受付部を更に備え、
前記積層縞予測部は、ユーザにより指定された前記一部の領域に発生する前記積層縞の状態を予測することを特徴とする請求項8に記載の画像生成装置。
further comprising a reception unit that receives a designation of a partial area in the planned object from a user;
9. The image generating apparatus according to claim 8, wherein the lamination fringe predicting unit predicts the state of the lamination fringes occurring in the partial region designated by the user.
前記積層縞予測部は、コンピュータグラフィックス画像において表示する前記予定造形物の向きを変更した場合に前記一部の領域を構成する面に発生する積層縞の状態を更に予測し、かつ、前記積層縞がより目立ちにくくなる前記予定造形物の向きをユーザに提示することを特徴とする請求項9に記載の画像生成装置。 The lamination fringe prediction unit further predicts a state of lamination fringes that will occur on a surface that constitutes the partial region when the orientation of the planned object displayed in the computer graphics image is changed, and 10. The image generation apparatus according to claim 9, wherein the orientation of the planned object that makes stripes less conspicuous is presented to the user. 造形時の向きが指定された状態で前記造形物を示す造形データを生成する造形データ生成部を更に備え、
前記造形データ生成部は、前記積層縞予測部が予測した前記積層縞の発生の仕方に基づいて前記造形時における前記造形物の向きを決定して、前記造形データを生成することを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の画像生成装置。
further comprising a modeling data generation unit that generates modeling data representing the modeled object in a state in which an orientation at the time of modeling is specified;
The modeling data generation unit determines the orientation of the modeled object at the time of the modeling based on the manner of generation of the lamination fringes predicted by the lamination fringe prediction unit, and generates the modeling data. 11. The image generation device according to any one of claims 8 to 10.
造形の材料の層を積層することで造形物を造形する造形装置で造形しようとする造形物である予定造形物を示す立体データに基づいて前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成方法であって、
前記予定造形物を構成する面の状態をコンピュータグラフィックス画像で表現するために用いるパラメータをパラメータ格納部に格納するパラメータ格納段階と、
前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成段階と
を備え、
前記パラメータは、水平面に対する傾斜角度が互いに異なる面をそれぞれが有し、計測の対象とする面の傾斜角度が互いに異なる複数の試料に対して計測を行うことで取得されたものであり、
前記複数の試料のそれぞれは、造形装置により予め作成した造形物であり、
前記パラメータ格納部は、前記パラメータとして、
面による光の反射の仕方を示すパラメータである反射状態パラメータと、
面の表面に形成される凹凸の状態を示すパラメータである凹凸状態パラメータと
を、面の傾斜角度と対応付けて格納し、
かつ、計測の対象とする面の傾斜角度が互いに異なる前記複数の試料に対して前記試料毎に計測された前記反射状態パラメータ及び前記凹凸状態パラメータを格納することで、前記面の傾斜角度に対応付けて、前記反射状態パラメータ及び前記凹凸状態パラメータを格納し、
前記画像生成段階において、前記立体データ、前記反射状態パラメータ、及び前記凹凸状態パラメータに基づき、前記予定造形物を示すコンピュータグラフィックス画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
An image for generating a computer graphics image representing a planned object, which is an object to be modeled by a modeling apparatus that models a modeled object by laminating layers of modeling materials, based on three-dimensional data representing the planned object to be modeled. A method of generating,
a parameter storage step of storing, in a parameter storage unit, parameters used for expressing the state of the surface constituting the planned object in a computer graphics image;
an image generating step of generating a computer graphics image showing the planned object,
The parameters are obtained by measuring a plurality of samples , each of which has surfaces with different angles of inclination with respect to the horizontal plane, and whose surfaces to be measured have different angles of inclination ,
each of the plurality of samples is a modeled object previously created by a modeling apparatus;
The parameter storage unit, as the parameter,
a reflection state parameter, which is a parameter indicating how light is reflected by a surface;
storing an uneven state parameter, which is a parameter indicating the state of unevenness formed on the surface of the surface, in association with the inclination angle of the surface;
In addition, by storing the reflection state parameter and the unevenness state parameter measured for each of the plurality of samples whose surfaces to be measured have different tilt angles, it is possible to correspond to the tilt angles of the surfaces. to store the reflective state parameter and the uneven state parameter;
An image generating method, wherein in the image generating step, a computer graphics image representing the planned object is generated based on the three-dimensional data, the reflection state parameter, and the uneven state parameter.
前記複数の試料を作成する試料作成段階と、
前記複数の試料に対する計測を行うことで前記反射状態パラメータ及び前記凹凸状態パラメータを取得するパラメータ取得段階と
を更に備えることを特徴とする請求項12に記載の画像生成方法。
a sample preparation step of preparing the plurality of samples;
13. The image generation method according to claim 12, further comprising a parameter acquisition step of acquiring the reflection state parameter and the unevenness state parameter by performing measurements on the plurality of samples.
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