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JP7682471B2 - Method for creating modeling data, modeling data generating device, and modeling system - Google Patents
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本発明は、造形データの作成方法、造形データ生成装置、及び造形システムに関する。 The present invention relates to a method for creating modeling data, a modeling data generating device, and a modeling system.

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。 Conventionally, there is known a modeling device (3D printer) that uses an inkjet head to model an object (see, for example, Patent Document 1). In such a modeling device, for example, an object is modeled by a layered modeling method, by stacking multiple layers of ink formed by the inkjet head.

特開2015-071282号公報JP 2015-071282 A

造形装置で造形物の造形を行う場合、通常、造形装置の構成に合わせて予め用意されている造形の材料を用いて造形を行う。例えば、インクジェットヘッドを用いて造形を行う場合、インクジェットヘッド用のインクが造形の材料として用いられる。そして、この場合、造形物の質感について、造形の材料に応じて決まる質感になることが考えられる。これに対し、近年、造形装置の用途の広がり等により、より高い意匠性の造形物を造形することが望まれる場合がある。また、この場合において、例えば、より多様な質感での造形を行うことが望まれる場合がある。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる造形データの作成方法、造形データ生成装置、及び造形システムを提供することを目的とする。 When modeling an object using a modeling device, the object is usually modeled using a modeling material that is prepared in advance to match the configuration of the modeling device. For example, when modeling is performed using an inkjet head, ink for the inkjet head is used as the modeling material. In this case, the texture of the object is considered to be determined by the modeling material. In contrast, in recent years, due to the expansion of applications of modeling devices, it is sometimes desired to model objects with higher design quality. In this case, for example, it is sometimes desired to model objects with a wider variety of textures. Therefore, an object of the present invention is to provide a modeling data creation method, a modeling data generation device, and a modeling system that can solve the above problems.

本願の発明者は、造形装置で造形する立体的な造形物に関し、様々な質感の造形物を造形する方法について、鋭意研究を行った。そして、人間が質感を知覚する知覚システムに関する様々な実験等を行うことで、質感に対応する物理的な特性を変化させない場合でも、造形物の表面への着色の仕方を変化させることで、観察者に所望の質感を知覚させ得ることを見出した。より具体的に、造形物の観察時には、通常、周囲の環境光により、その形状等に応じて、造形物の表面に陰影が生じることになる。また、この場合、陰影のでき方について、例えば、造形物の表面付近で生じる散乱現象や光輸送の状態等の物理的な特性を反映していると考えることができる。これに対し、本願の発明者は、造形物の表面に生じる陰影に応じた着色を造形物の表面に対して行うことで、本来の陰影とは異なる状態で陰影が生じているかのように観察者に視認させ、いわば錯視的に、観察者が知覚する質感を変化させることを考えた。 The inventors of the present application have conducted extensive research into methods for forming three-dimensional objects with various textures using a modeling device. By conducting various experiments on the perception system by which humans perceive textures, they have found that even if the physical characteristics corresponding to the texture are not changed, the observer can be made to perceive a desired texture by changing the way the surface of the object is colored. More specifically, when observing an object, a shadow is usually generated on the surface of the object depending on the shape of the object due to the surrounding environmental light. In addition, in this case, the way the shadow is generated can be considered to reflect physical characteristics such as the scattering phenomenon that occurs near the surface of the object and the state of light transport. In response to this, the inventors of the present application have conceived of changing the texture perceived by the observer in a so-called optical illusion by coloring the surface of the object according to the shadow generated on the surface of the object, so that the observer can visually recognize the shadow as if it were generated in a state different from the original shadow.

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、造形装置に造形させる造形物を示すデータである造形データを作成する造形データの作成方法であって、前記造形物の形状を決定する形状決定段階と、前記造形物の形状に応じて前記造形物の表面に生じる陰影を示すデータである陰影データを取得する陰影データ取得段階と、前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を前記陰影データに基づいて決定する表面色決定段階とを備える。 Furthermore, the inventor of the present application has, through further intensive research, found the features necessary to obtain such effects, and arrived at the present invention. In order to solve the above problems, the present invention is a method for creating modeling data, which is data indicating an object to be modeled by a modeling device, and includes a shape determination step for determining the shape of the object, a shading data acquisition step for acquiring shading data, which is data indicating shading that occurs on the surface of the object according to the shape of the object, and a surface color determination step for determining the color to be applied to each position on the surface of the object based on the shading data.

このように構成した場合、造形物の表面の各位置に対して着色する色を陰影データに基づいて決定することにより、造形物の状態について、例えば、本来の陰影とは異なる状態で陰影が生じているかのように観察者に視認させることができる。また、これにより、例えば、観察者が知覚する質感を変化させることができる。そのため、このように構成すれば、例えば、多様な質感を表現する造形物を適切に造形することができる。また、これにより、例えば、所望の質感での造形を行うことや、意匠性の高い造形物を造形すること等をより適切に行うことができる。 When configured in this way, the color to be applied to each position on the surface of the object can be determined based on the shading data, so that the observer can visually recognize the state of the object as if the shading were occurring in a state different from the original shading. This also makes it possible, for example, to change the texture perceived by the observer. Therefore, with this configuration, for example, it is possible to appropriately create objects that express a variety of textures. This also makes it possible, for example, to more appropriately create objects with a desired texture or objects with a highly designed appearance.

この構成において、造形物の表面の各位置に対して着色する色は、例えば1色の色のみであってもよい。この場合、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することについて、例えば、色の濃さを決定すること等と考えることができる。色の濃さを決定することについては、例えば、各位置でのその色の階調を決定すること等と考えることができる。また、色の濃さを決定することについては、例えば、その色の明るさを決定すること等と考えることもできる。造形物の表面の各位置に対しては、カラー着色(例えば、フルカラー着色)を行ってもよい。この場合、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することは、例えば、カラー表現の基本色となる複数の色のそれぞれについて、色の濃さを決定することであってよい。 In this configuration, the color to be applied to each position on the surface of the molded object may be, for example, only one color. In this case, determining the color to be applied to each position on the surface of the molded object can be thought of as, for example, determining the color density. Determining the color density can be thought of as, for example, determining the gradation of the color at each position. Also, determining the color density can be thought of as, for example, determining the brightness of the color. Each position on the surface of the molded object may be colored (for example, full color). In this case, determining the color to be applied to each position on the surface of the molded object may be, for example, determining the color density for each of multiple colors that are the basic colors of the color expression.

この構成において、陰影データ取得段階では、陰影データとして、例えば、造形物の表面に生じる陰影を示す画像である陰影画像を取得する。表面色決定段階では、例えば、陰影画像に対する階調反転を行った画像である反転画像を生成してもよい。この場合、例えば、反転画像に基づき、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する。このように構成すれば、例えば、造形物に生じる陰影によって観察者が受ける印象を適切に変化させることができる。また、これにより、例えば、造形物に対して観察者が知覚する質感を適切に変化させることができる。また、この場合、表面色決定段階では、例えば、反転画像に基づき、造形物の形状に応じて造形物の表面に生じる陰影の影響が低減されて観察者に知覚されるように、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する。このように構成すれば、例えば、造形物に対して観察者が知覚する質感を適切に変化させることができる。また、陰影画像に対しては、例えば、階調反転以外の処理を行うことも考えられる。この場合、例えば、階調反転に加えて、階調数を制限する処理やガンマ補正の処理等を更に行うことが考えられる。このように構成すれば、例えば、陰影の影響を様々に変化させることができる。 In this configuration, in the shadow data acquisition stage, a shadow image, which is an image showing a shadow occurring on the surface of the shaped object, is acquired as the shadow data. In the surface color determination stage, for example, an inverted image, which is an image obtained by performing gradation inversion on the shadow image, may be generated. In this case, for example, based on the inverted image, a color to be colored at each position on the surface of the shaped object is determined. With this configuration, for example, the impression given to the observer by the shadow occurring on the shaped object can be appropriately changed. In addition, this allows, for example, the texture perceived by the observer of the shaped object to be appropriately changed. In this case, in the surface color determination stage, for example, based on the inverted image, a color to be colored at each position on the surface of the shaped object is determined so that the influence of the shadow occurring on the surface of the shaped object is reduced and perceived by the observer according to the shape of the shaped object. With this configuration, for example, the texture perceived by the observer of the shaped object can be appropriately changed. In addition, for example, processing other than gradation inversion can be performed on the shadow image. In this case, for example, in addition to gradation inversion, processing such as limiting the number of gradations and gamma correction can be further performed. This configuration allows you to vary the effects of shadows, for example.

また、造形物に対して照射される光によって造形物の表面に生じる陰影の影響で観察者に知覚される質感を知覚質感と定義し、表面の各位置の色を均一にした造形物において知覚される知覚質感を均一色質感と定義した場合、表面色決定段階では、例えば、均一色質感と異なる知覚質感が観察者に知覚されるように、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する。このように構成すれば、例えば、造形物に対して観察者が知覚する質感を適切に変化させることができる。また、知覚質感としては、例えば、半透明性(半透明感)に関する質感を用いることが考えられる。この場合、表面色決定段階では、例えば、知覚質感が均一色質感と異なることで造形物における少なくとも一部の半透明性がより高く知覚されるように、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する。このように構成すれば、例えば、造形物の質感として、高い半透明性を適切に表現することができる。 In addition, if the texture perceived by the observer due to the influence of shadows generated on the surface of the object by light irradiated thereon is defined as the perceived texture, and the perceived texture perceived in a formed object with a uniform color at each position on the surface is defined as a uniform color texture, then in the surface color determination stage, for example, a color to be applied to each position on the surface of the formed object is determined so that the observer perceives a perceived texture different from the uniform color texture. With this configuration, for example, it is possible to appropriately change the texture perceived by the observer of the formed object. Furthermore, for example, a texture related to translucency (semi-transparency) can be used as the perceived texture. In this case, in the surface color determination stage, for example, a color to be applied to each position on the surface of the formed object is determined so that the perceived texture is different from the uniform color texture, and at least a portion of the translucency of the formed object is perceived to be higher. With this configuration, for example, it is possible to appropriately express high translucency as the texture of the formed object.

また、形状決定段階では、例えば、造形物の形状を示すデータである形状データに基づき、造形物の形状を決定する。そして、表面色決定段階では、例えば、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられるテクスチャを生成する。この場合、このテクスチャとして、例えば、造形物の表面の各位置に着色すべき色を示すテクスチャを生成することが考えられる。このように構成すれば、例えば、造形物の表面の各位置に着色する色を適切に指定することができる。また、この場合、造形データの作成方法は、例えば、形状データ及びテクスチャに基づいて造形データを生成する造形データ生成段階を更に備える。このように構成すれば、例えば、造形データを適切に作成することができる。 In addition, in the shape determination stage, the shape of the object is determined, for example, based on shape data, which is data indicating the shape of the object. Then, in the surface color determination stage, for example, a texture is generated to be attached to the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data. In this case, it is possible to generate, as this texture, a texture indicating the color to be applied to each position on the surface of the object. With this configuration, for example, it is possible to appropriately specify the color to be applied to each position on the surface of the object. In this case, the method for creating the modeling data further includes, for example, a modeling data generation stage in which modeling data is generated based on the shape data and the texture. With this configuration, for example, it is possible to appropriately create the modeling data.

また、造形データ生成段階では、例えば、造形物の質感を変化させるための領域を備える構成の造形物を示す造形データを生成してもよい。また、このような造形データとしては、例えば、光を散乱する性質の含有物である散乱体を含む散乱領域を備える造形物を示す造形データを生成することが考えられる。この場合、散乱領域は、例えば、散乱体を含み、かつ、単位体積あたりに含む散乱体の量を位置によって異ならせた領域である。このように構成すれば、例えば、造形物の実際の質感についても、様々に変化させることができる。また、この場合、陰影データに基づいて造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することと、散乱領域によって造形物の実際の質感を異ならせることとを組み合わせることにより、造形物に対して観察者が知覚する質感をより多様に変化させることができる。また、この場合、散乱領域の形成の仕方についても、陰影データに基づいて決定することが考えられる。より具体的に、この場合、造形データ生成段階において、例えば、散乱領域の各位置で単位体積あたりに含む散乱体の量を陰影データに基づいて決定することにより、散乱領域を備える造形物を示す造形データを生成する。このように構成すれば、例えば、造形物に生じる陰影によって観察者が受ける印象をより適切に変化させることができる。 In addition, in the modeling data generation stage, for example, modeling data showing a modeled object having a configuration with a region for changing the texture of the modeled object may be generated. In addition, as such modeling data, for example, modeling data showing a modeled object having a scattering region containing a scatterer, which is an inclusion with a property of scattering light, may be generated. In this case, the scattering region is, for example, a region containing a scatterer and having the amount of the scatterer contained per unit volume differ depending on the position. By configuring in this way, for example, the actual texture of the modeled object can be changed in various ways. In addition, in this case, by combining determining the color to be applied to each position on the surface of the modeled object based on the shading data and making the actual texture of the modeled object different depending on the scattering region, the texture perceived by the observer of the modeled object can be changed in more diverse ways. In addition, in this case, it is also considered that the way in which the scattering region is formed is determined based on the shading data. More specifically, in this case, in the modeling data generation stage, for example, the amount of the scatterer contained per unit volume at each position of the scattering region is determined based on the shading data, thereby generating modeling data showing a modeled object having a scattering region. With this configuration, for example, it is possible to more appropriately change the impression that the observer receives depending on the shadows cast on the object.

また、陰影データ取得段階では、例えば、AO法(Ambient Occlusion法)を用いたコンピュータシミュレーションにより、陰影データを取得する。このように構成すれば、例えば、陰影データを容易かつ適切に取得することができる。陰影データ取得段階では、AO法以外の方法のコンピュータシミュレーションにより、陰影データを取得してもよい。また、コンピュータシミュレーションによらず、例えば実際に測定を行うことで、陰影データを取得してもよい。この場合、陰影データ取得段階では、例えば、形状決定段階で決定した形状と同じ形状の立体物を作成し、この立体物に対して光を照射することで立体物の表面に生じさせた陰影に基づき、陰影データを取得する。このように構成すれば、例えば、陰影データを高い精度で適切に取得することができる。この場合、測定対象の立体物については、例えば、造形装置を用いて造形することが考えられる。また、この立体物について、造形装置による造形以外の方法で作成してもよい。また、造形データとしては、例えば、造形データの作成を開始する前から存在している既存の立体物を示すデータを作成すること等も考えられる。そして、このような場合、例えば、既存の立体物を用いて、陰影データを取得すること等も考えられる。より具体的に、この場合、陰影データ取得段階では、例えば、既存の立体物の表面に生じる陰影に基づき、陰影データを取得する。このように構成した場合も、例えば、陰影データを高い精度で適切に取得することができる。 In addition, in the shadow data acquisition stage, the shadow data is acquired by computer simulation using, for example, the AO method (ambient occlusion method). With this configuration, for example, the shadow data can be easily and appropriately acquired. In the shadow data acquisition stage, the shadow data may be acquired by computer simulation using a method other than the AO method. Also, the shadow data may be acquired by, for example, actually performing measurements, without using computer simulation. In this case, in the shadow data acquisition stage, for example, a three-dimensional object having the same shape as the shape determined in the shape determination stage is created, and the shadow data is acquired based on the shadow generated on the surface of the three-dimensional object by irradiating the three-dimensional object with light. With this configuration, for example, the shadow data can be appropriately acquired with high accuracy. In this case, it is considered that the three-dimensional object to be measured is modeled using, for example, a modeling device. Also, this three-dimensional object may be created by a method other than modeling using a modeling device. Also, as the modeling data, for example, data indicating an existing three-dimensional object that exists before the creation of the modeling data is started can be created. In such a case, it is possible to obtain the shadow data, for example, by using an existing three-dimensional object. More specifically, in this case, in the shadow data acquisition stage, the shadow data is obtained based on the shadows that appear on the surface of the existing three-dimensional object. Even in such a configuration, it is possible to obtain the shadow data appropriately with high accuracy, for example.

また、本発明の構成として、上記と同様の特徴を有する造形データ生成装置や造形システム等を用いることも考えられる。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。 In addition, as a configuration of the present invention, it is also possible to use a modeling data generation device or modeling system having the same characteristics as described above. In these cases, it is possible to obtain, for example, the same effects as described above.

本発明によれば、例えば、多様な質感を表現する造形物を適切に造形することができる。 The present invention makes it possible to appropriately create objects that express a variety of textures, for example.

本発明の一実施形態に係る造形システム10の一例を示す図である。図1(a)は、造形システム10の構成の一例を示す。図1(b)は、造形装置12の要部の構成の一例を示す。図1(c)は、ヘッド部102の構成の一例を示す。1A is a diagram showing an example of a modeling system 10 according to an embodiment of the present invention. Fig. 1A shows an example of the configuration of the modeling system 10. Fig. 1B shows an example of the configuration of a main part of a modeling device 12. Fig. 1C shows an example of the configuration of a head unit 102. 造形装置12により造形する造形物50の構成について説明をする図である。図2(a)は、造形物50の構成の一例を示す。図2(b)は、造形物50の構成の変形例を示す。2A and 2B are diagrams illustrating the configuration of a model 50 to be modeled by the modeling apparatus 12. Fig. 2A shows an example of the configuration of the model 50. Fig. 2B shows a modified example of the configuration of the model 50. 制御PC14において造形データを生成する動作について説明をする図である。図3(a)は、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。図3(b)は、質感調整用のテクスチャを生成する動作の一例を示すフローチャートである。3A and 3B are diagrams illustrating an operation of generating modeling data in the control PC 14. Fig. 3A is a flowchart showing an example of the operation of generating modeling data. Fig. 3B is a flowchart showing an example of the operation of generating a texture for adjusting texture. AOテクスチャ及び質感調整用のテクスチャについて更に詳しく説明をする図である。図4(a)は、AOテクスチャの一例を示す。図4(b)は、質感調整用のテクスチャの例を示す。4A and 4B are diagrams for explaining the AO texture and the texture for texture adjustment in more detail, in which Fig. 4A shows an example of the AO texture, and Fig. 4B shows an example of the texture for texture adjustment. 質感調整用のテクスチャを生成する動作の更なる変形例の動作を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing another modified example of the operation of generating a texture for adjusting the texture. 造形物50の変形例について更に詳しく説明をする図である。図6(a)は、散乱領域156を備える造形物50の構成の一例を示す。図6(b)は、散乱領域156を備える造形物50の構成の他の例を示す。6A and 6B are diagrams for explaining in more detail a modified example of the object 50. Fig. 6A shows an example of the configuration of the object 50 including a scattering region 156. Fig. 6B shows another example of the configuration of the object 50 including a scattering region 156.

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の一例を示す。図1(a)は、造形システム10の構成の一例を示す。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造形システムであり、造形装置12及び制御PC14を備える。造形システム10において造形する造形物については、例えば、立体的な三次元構造物等と考えることができる。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a modeling system 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(a) shows an example of the configuration of the modeling system 10. In this example, the modeling system 10 is a modeling system that models a three-dimensional object, and includes a modeling device 12 and a control PC 14. The object modeled by the modeling system 10 can be considered to be, for example, a three-dimensional structure.

造形装置12は、造形物の造形を実行する装置であり、制御PC14の制御に応じて、造形物を造形する。また、本例において、造形装置12は、フルカラーでの着色がされた造形物を造形可能なフルカラー造形装置であり、造形しようとする造形物を示すデータである造形データを制御PC14から受け取り、造形データに基づいて、造形物を造形する。制御PC14は、造形装置12の動作を制御するコンピュータ(ホストPC)であり、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による造形の動作を制御する。また、本例において、制御PC14は、造形データ生成装置の一例であり、外部から色彩を視認できる表面の少なくとも一部に着色がされた造形物を示す造形データを生成して、造形装置12へ供給する。制御PC14において造形データを生成する動作については、後に更に詳しく説明をする。 The modeling device 12 is a device that executes modeling of a modeled object, and models the modeled object according to the control of the control PC 14. In this example, the modeling device 12 is a full-color modeling device that can model a full-colored object, receives modeling data representing the object to be modeled from the control PC 14, and models the object based on the modeling data. The control PC 14 is a computer (host PC) that controls the operation of the modeling device 12, and controls the modeling operation by the modeling device 12 by supplying the modeling data to the modeling device 12. In this example, the control PC 14 is an example of a modeling data generating device, and generates modeling data representing a modeled object in which at least a part of a surface in which the color is visible from the outside is colored, and supplies the data to the modeling device 12. The operation of generating modeling data in the control PC 14 will be explained in more detail later.

尚、本例において、造形システム10は、複数の装置である造形装置12及び制御PC14により構成されている。造形システム10の変形例において、造形システム10は、一台の装置により構成されてもよい。この場合、例えば、制御PC14の機能を含む一台の造形装置12により造形システム10を構成すること等が考えられる。また、造形システム10は、造形装置12及び制御PC14以外の装置を更に備えてもよい。 In this example, the modeling system 10 is composed of multiple devices, namely, the modeling device 12 and the control PC 14. In a modified example of the modeling system 10, the modeling system 10 may be composed of a single device. In this case, for example, it is conceivable to configure the modeling system 10 with a single modeling device 12 that includes the functions of the control PC 14. Furthermore, the modeling system 10 may further include devices other than the modeling device 12 and the control PC 14.

続いて、造形装置12の構成について、説明をする。図1(b)は、造形装置12の要部の構成の一例を示す。本例において、造形装置12は、積層造形法により造形物50を造形する3Dプリンタであり、ヘッド部102、造形台104、走査駆動部106、及び制御部110を有する。この場合、積層造形法については、例えば、造形の材料で形成される層を重ねることで造形物50を造形する方法等と考えることができる。また、以下に説明をする点を除き、造形装置12は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。より具体的に、以下に説明をする点を除き、造形装置12は、インクジェットヘッドを用いて造形物50の材料となる液滴を吐出することで造形を行う公知の造形装置と同一又は同様の特徴を有してよい。また、造形装置12は、図示した構成以外にも、例えば、造形物50の造形等に必要な各種構成を更に備えてよい。 Next, the configuration of the modeling device 12 will be described. FIG. 1B shows an example of the configuration of the main parts of the modeling device 12. In this example, the modeling device 12 is a 3D printer that models the object 50 by additive manufacturing, and has a head unit 102, a modeling table 104, a scan drive unit 106, and a control unit 110. In this case, the additive manufacturing method can be considered to be, for example, a method of modeling the object 50 by stacking layers formed of the material for modeling. In addition, except for the points described below, the modeling device 12 may have the same or similar configuration as a known modeling device that performs modeling by ejecting droplets that are the material for the object 50 using an inkjet head. In addition, the modeling device 12 may further include various configurations necessary for modeling the object 50, in addition to the configuration shown in the figure.

ヘッド部102は、造形物50の材料を吐出する構成である。本例において、造形物50の材料としては、インクを用いる。インクについては、例えば、機能性の液体等と考えることができる。また、インクについて、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。また、本例において、ヘッド部102は、造形物50の材料として、複数のインクジェットヘッドから、所定の条件に応じて硬化するインクを吐出する。そして、着弾後のインクを硬化させることにより、造形物50を構成する各層を重ねて形成して、積層造形法で造形物を造形する。また、本例では、このようなインクとして、紫外線の照射により液体状態から硬化する紫外線硬化型インク(UVインク)を用いる。また、ヘッド部102は、造形物50の材料に加え、サポート層52の材料を更に吐出する。これにより、ヘッド部102は、造形物50の周囲等に、必要に応じて、サポート層52を形成する。サポート層52については、例えば、造形中の造形物50の少なくとも一部を支持する積層構造物等と考えることができる。サポート層52は、造形物50の造形時において、必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。 The head unit 102 is configured to eject the material of the model 50. In this example, ink is used as the material of the model 50. The ink can be considered to be, for example, a functional liquid. The ink can also be considered to be, for example, a liquid ejected from an inkjet head. In this example, the head unit 102 ejects ink that hardens according to predetermined conditions from multiple inkjet heads as the material of the model 50. Then, by hardening the ink after landing, each layer that constitutes the model 50 is formed by stacking, and the model is formed by a layered modeling method. In this example, as such ink, ultraviolet-curable ink (UV ink) that hardens from a liquid state by irradiation with ultraviolet rays is used. In addition, the head unit 102 ejects the material of the support layer 52 in addition to the material of the model 50. As a result, the head unit 102 forms the support layer 52 around the periphery of the model 50 as necessary. The support layer 52 can be considered, for example, as a laminated structure that supports at least a portion of the object 50 during modeling. The support layer 52 is formed as necessary during modeling of the object 50, and is removed after modeling is completed.

造形台104は、造形中の造形物50を支持する台状部材であり、ヘッド部102におけるインクジェットヘッドと対向する位置に配設され、造形中の造形物50及びサポート層52を上面に載置する。また、本例において、造形台104は、積層方向(図中のZ方向)へ移動可能な構成を有しており、走査駆動部106に駆動されることにより、造形物50の造形の進行に合わせて、積層方向への移動を行う。この場合、積層方向については、例えば、積層造形法において造形の材料が積層される方向等と考えることができる。また、本例において、積層方向は、造形装置12において予め設定される主走査方向(図中のY方向)及び副走査方向(図中のX方向)と直交する方向である。 The modeling table 104 is a platform-like member that supports the object 50 being modeled, and is disposed in a position facing the inkjet head in the head unit 102. The object 50 being modeled and the support layer 52 are placed on the upper surface of the modeling table 104. In this example, the modeling table 104 is configured to be movable in the stacking direction (Z direction in the figure), and is driven by the scan drive unit 106 to move in the stacking direction in accordance with the progress of modeling of the object 50. In this case, the stacking direction can be considered to be, for example, the direction in which the material for modeling is stacked in the additive modeling method. In this example, the stacking direction is perpendicular to the main scanning direction (Y direction in the figure) and sub-scanning direction (X direction in the figure) that are preset in the modeling device 12.

走査駆動部106は、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に行わせる駆動部である。本例において、造形中の造形物50に対して相対的に移動することについては、例えば、造形台104に対して相対的に移動すること等と考えることができる。また、ヘッド部102に走査動作を行わせることについては、例えば、ヘッド部102が有するインクジェットヘッドに走査動作を行わせること等と考えることができる。本例において、走査駆動部106は、走査動作として、主走査動作(Y走査)、副走査動作(X走査)、及び積層方向走査動作(Z走査)をヘッド部102に行わせる。この場合、主走査動作については、例えば、造形中の造形物50に対して相対的に主走査方向へ移動しつつインクを吐出する動作等と考えることができる。副走査動作については、例えば、主走査方向と直交する副走査方向へ造形中の造形物50に対して相対的に移動する動作等と考えることができる。また、副走査動作については、例えば、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台104に対して相対的に移動する動作等と考えることもできる。本例において、走査駆動部106は、ヘッド部102に主走査動作及び副走査動作を行わせることで、ヘッド部102にインクの層を形成させる。また、積層方向走査動作については、例えば、造形中の造形物50に対して相対的に積層方向へ移動する動作等と考えることができる。走査駆動部106は、造形の動作の進行に合わせてヘッド部102に積層方向走査動作を行わせることにより、積層方向において、造形中の造形物50に対するインクジェットヘッドの相対位置を調整する。 The scan driver 106 is a driver that causes the head unit 102 to perform a scanning operation in which the head unit 102 moves relative to the object 50 being modeled. In this example, the movement relative to the object 50 being modeled can be considered to be, for example, a movement relative to the modeling table 104. Also, causing the head unit 102 to perform a scanning operation can be considered to be, for example, causing the inkjet head of the head unit 102 to perform a scanning operation. In this example, the scan driver 106 causes the head unit 102 to perform a main scanning operation (Y scan), a sub-scanning operation (X scan), and a stacking direction scanning operation (Z scan) as a scanning operation. In this case, the main scanning operation can be considered to be, for example, an operation of ejecting ink while moving in the main scanning direction relative to the object 50 being modeled. The sub-scanning operation can be considered to be, for example, an operation of moving relative to the object 50 being modeled in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. The sub-scanning operation can also be considered as, for example, an operation of moving in the sub-scanning direction relative to the modeling table 104 by a preset feed amount. In this example, the scan driver 106 causes the head unit 102 to perform a main scanning operation and a sub-scanning operation, thereby forming an ink layer on the head unit 102. The stacking direction scanning operation can also be considered as, for example, an operation of moving in the stacking direction relative to the modeled object 50 being modeled. The scan driver 106 adjusts the relative position of the inkjet head to the modeled object 50 being modeled in the stacking direction by causing the head unit 102 to perform a stacking direction scanning operation in accordance with the progress of the modeling operation.

制御部110は、例えば造形装置12のCPUを含む構成であり、造形装置12の各部を制御することにより、造形物50の造形の動作を制御する。また、本例において、制御部110は、制御PC14から受け取る造形データに基づき、造形しようとする造形物50の断面を示すデータであるスライスデータを生成する。そして、造形物50を構成するそれぞれのインクの層を形成する動作において、スライスデータに基づいてヘッド部102における各インクジェットヘッドの動作を制御することにより、造形物の造形に用いるインクを各インクジェットヘッドに吐出させる。本例によれば、例えば、造形物50の造形を適切に実行することができる。 The control unit 110 includes, for example, the CPU of the modeling device 12, and controls each part of the modeling device 12 to control the modeling operation of the object 50. In this example, the control unit 110 generates slice data, which is data showing a cross section of the object 50 to be modeled, based on the modeling data received from the control PC 14. Then, in the operation of forming each ink layer that constitutes the object 50, the control unit 110 controls the operation of each inkjet head in the head unit 102 based on the slice data, thereby causing each inkjet head to eject the ink used to model the object. According to this example, for example, the modeling of the object 50 can be performed appropriately.

続いて、造形装置12におけるヘッド部102の構成について、更に詳しく説明をする。図1(c)は、ヘッド部102の構成の一例を示す。本例において、ヘッド部102は、複数のインクジェットヘッド202、複数の紫外線光源204、及び平坦化ローラ206を有する。また、複数のインクジェットヘッド202として、図中において文字s~tを付して区別して示すように、インクジェットヘッド202s、インクジェットヘッド202w、インクジェットヘッド202y、インクジェットヘッド202m、インクジェットヘッド202c、インクジェットヘッド202k、及びインクジェットヘッド202tを有する。これらの複数のインクジェットヘッド202は、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。また、それぞれのインクジェットヘッド202は、造形台104と対向する面に、所定のノズル列方向へ複数のノズルが並ぶノズル列を有する。本例において、ノズル列方向は、副走査方向と平行な方向である。 Next, the configuration of the head unit 102 in the modeling device 12 will be described in more detail. FIG. 1C shows an example of the configuration of the head unit 102. In this example, the head unit 102 has a plurality of inkjet heads 202, a plurality of ultraviolet light sources 204, and a flattening roller 206. The inkjet heads 202 are inkjet head 202s, inkjet head 202w, inkjet head 202y, inkjet head 202m, inkjet head 202c, inkjet head 202k, and inkjet head 202t, as distinguished by the letters s to t in the figure. These inkjet heads 202 are aligned in the main scanning direction with their positions in the sub-scanning direction aligned. Each inkjet head 202 has a nozzle row on the surface facing the modeling table 104, in which a plurality of nozzles are aligned in a predetermined nozzle row direction. In this example, the nozzle row direction is parallel to the sub-scanning direction.

また、これらのインクジェットヘッド202のうち、インクジェットヘッド202sは、サポート層52の材料を吐出するインクジェットヘッドである。サポート層52の材料としては、例えば、サポート層用の公知の材料を好適に用いることができる。インクジェットヘッド202wは、白色(W色)のインクを吐出するインクジェットヘッドである。本例において、白色のインクは、光反射性のインクの一例であり、例えば造形物50において光を反射する性質の領域(光反射領域)を形成する場合に用いられる。この光反射領域は、例えば、造形物50表面に対してフルカラー表現等でのカラー着色を行う場合に、造形物50の外部から入射する光を反射する。フルカラー表現については、例えば、プロセスカラーのインクによる減法混色法の可能な組み合わせで行う色の表現等と考えることができる。 Of these inkjet heads 202, inkjet head 202s is an inkjet head that ejects the material of support layer 52. For example, a known material for support layers can be suitably used as the material of support layer 52. Inkjet head 202w is an inkjet head that ejects white (W color) ink. In this example, white ink is an example of a light-reflective ink, and is used, for example, when forming a region (light-reflecting region) that has the property of reflecting light in the model 50. This light-reflecting region reflects light incident from outside the model 50, for example, when coloring the surface of model 50 in full color expression or the like. Full color expression can be considered, for example, as color expression performed by a possible combination of subtractive color mixing using process color inks.

インクジェットヘッド202y、インクジェットヘッド202m、インクジェットヘッド202c、インクジェットヘッド202k(以下、インクジェットヘッド202y~kという)は、着色された造形物50の造形時に用いられる着色用のインクジェットヘッドである。より具体的に、インクジェットヘッド202yは、イエロー色(Y色)のインクを吐出する。インクジェットヘッド202mは、マゼンタ色(M色)のインクを吐出する。インクジェットヘッド202cは、シアン色(C色)のインクを吐出する。インクジェットヘッド202kは、ブラック色(K色)のインクを吐出する。また、本例において、YMCKの各色は、プロセスカラーの一例である。インクジェットヘッド202tは、クリアインクを吐出するインクジェットヘッドである。クリアインクについては、例えば、可視光に対して無色で透明(T)なインク等と考えることができる。また、クリアインクについて、例えば、意図的に色材を添加していないインク等と考えることもできる。 Inkjet head 202y, inkjet head 202m, inkjet head 202c, and inkjet head 202k (hereinafter referred to as inkjet heads 202y-k) are inkjet heads for coloring used when forming a colored object 50. More specifically, inkjet head 202y ejects yellow (Y) ink. Inkjet head 202m ejects magenta (M) ink. Inkjet head 202c ejects cyan (C) ink. Inkjet head 202k ejects black (K) ink. In this example, each of the colors YMCK is an example of a process color. Inkjet head 202t is an inkjet head that ejects clear ink. The clear ink can be considered to be, for example, an ink that is colorless and transparent (T) to visible light. The clear ink can also be considered to be, for example, an ink to which no coloring material is intentionally added.

複数の紫外線光源204は、インクを硬化させるための光源(UV光源)であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。本例において、複数の紫外線光源204のそれぞれは、間にインクジェットヘッド202の並びを挟むように、ヘッド部102における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。紫外線光源204としては、例えば、UVLED(紫外線LED)等を好適に用いることができる。また、紫外線光源204として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。平坦化ローラ206は、造形物50の造形中に形成されるインクの層を平坦化するための平坦化手段である。平坦化ローラ206は、例えば主走査動作時において、インクの層の表面と接触して、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化する。以上のような構成のヘッド部102を用いることにより、例えば、造形物50を構成するインクの層を適切に形成できる。また、複数のインクの層を重ねて形成することにより、例えば、造形物50を適切に造形できる。 The multiple ultraviolet light sources 204 are light sources (UV light sources) for curing ink, and generate ultraviolet light that cures ultraviolet curable ink. In this example, the multiple ultraviolet light sources 204 are arranged at one end side and the other end side of the head unit 102 in the main scanning direction, sandwiching the row of inkjet heads 202 between them. For example, a UV LED (ultraviolet LED) or the like can be suitably used as the ultraviolet light source 204. It is also possible to use a metal halide lamp or a mercury lamp as the ultraviolet light source 204. The flattening roller 206 is a flattening means for flattening the ink layer formed during the modeling of the model 50. The flattening roller 206 flattens the ink layer by contacting the surface of the ink layer during, for example, a main scanning operation and removing a portion of the ink before curing. By using the head unit 102 configured as described above, for example, the ink layer constituting the model 50 can be appropriately formed. Furthermore, by forming multiple layers of ink one on top of the other, it is possible to appropriately form the modeled object 50, for example.

尚、ヘッド部102の具体的な構成については、上記において説明をした構成に限らず、様々に変形することもできる。例えば、ヘッド部102は、着色用のインクジェットヘッドとして、上記以外の色用のインクジェットヘッドを更に有してもよい。また、ヘッド部102における複数のインクジェットヘッドの並べ方についても、様々に変形可能である。例えば、一部のインクジェットヘッドについて、他のインクジェットヘッドと副走査方向における位置をずらしてもよい。 The specific configuration of the head unit 102 is not limited to the configuration described above, and can be modified in various ways. For example, the head unit 102 may further include inkjet heads for colors other than those described above as inkjet heads for coloring. The arrangement of the multiple inkjet heads in the head unit 102 can also be modified in various ways. For example, some inkjet heads may be shifted in position in the sub-scanning direction from the other inkjet heads.

続いて、本例の造形装置12により造形する造形物50の構成について、更に詳しく説明をする。図2は、造形装置12により造形する造形物50の構成について説明をする図である。図2(a)は、造形物50の構成の一例を示す図であり、積層方向(Z方向)と直交する造形物50の断面であるX-Y断面の構成の一例を示す。この場合、X方向やY方向と垂直な造形物50のY-Z断面やX-Z断面の構成も、同様の構成になる。また、図2においては、図示の便宜上、単純な形状の造形物50について、造形物50の構成の例を示している。実際の造形時において、造形装置12では、より複雑な形状の造形物50を造形することも可能である。より具体的に、造形装置12では、例えば、人間や動物等の自然物を示す造形物50を造形すること等が考えられる。 Next, the configuration of the object 50 formed by the modeling device 12 of this example will be described in more detail. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the object 50 formed by the modeling device 12. FIG. 2(a) is a diagram showing an example of the configuration of the object 50, and shows an example of the configuration of the X-Y cross section, which is a cross section of the object 50 perpendicular to the stacking direction (Z direction). In this case, the Y-Z cross section and the X-Z cross section of the object 50 perpendicular to the X direction and Y direction also have the same configuration. Also, in FIG. 2, for convenience of illustration, an example of the configuration of the object 50 is shown for an object 50 with a simple shape. During actual modeling, the modeling device 12 can also model an object 50 with a more complex shape. More specifically, the modeling device 12 can be used to model an object 50 that represents a natural object such as a human being or an animal.

本例において、造形装置12は、インクジェットヘッド202y~k(図1参照)等を用いて、表面が着色された造形物50を造形する。造形物50の表面が着色されることについては、例えば、造形物50において外部から色彩を視認できる領域の少なくとも一部が着色されること等と考えることができる。また、この場合、造形装置12は、例えば図中に示すように、光反射領域152及び着色領域154を備える造形物50を造形する。この場合、制御PC14(図1参照)は、これらの領域を備える造形物50を示す造形データを生成し、造形装置12へ供給することで、造形装置12に造形物50を造形させる。また、造形装置12は、必要に応じて、造形物50の周囲等に、サポート層52(図1参照)を形成する。 In this example, the modeling device 12 uses the inkjet heads 202y-k (see FIG. 1) and the like to model the object 50 with a colored surface. The coloring of the surface of the object 50 can be considered to mean, for example, that at least a part of the area of the object 50 where the color can be seen from the outside is colored. In this case, the modeling device 12 models the object 50 with a light reflecting area 152 and a colored area 154, for example, as shown in the figure. In this case, the control PC 14 (see FIG. 1) generates modeling data representing the object 50 with these areas and supplies it to the modeling device 12, causing the modeling device 12 to model the object 50. In addition, the modeling device 12 forms a support layer 52 (see FIG. 1) around the object 50, etc., as necessary.

光反射領域152は、着色領域154を介して造形物50の外側から入射する光を反射するための光反射性の領域である。本例において、造形装置12は、インクジェットヘッド202w(図1参照)から吐出する白色のインクを用いて、造形物50の内部に光反射領域152を形成する。また、本例において、造形装置12は、内部領域を兼ねた光反射領域152を形成する。この場合、内部領域については、例えば、造形物50の内部を構成する領域等と考えることができる。造形物50の構成の変形例においては、内部領域について、光反射領域152とは別の領域として形成してもよい。この場合、造形装置12は、例えば、サポート層52の材料以外の任意のインクを用いて、内部領域を形成する。また、内部領域の周囲に、光反射領域152を形成する。 The light reflecting region 152 is a light reflecting region for reflecting light incident from the outside of the model 50 through the colored region 154. In this example, the modeling device 12 forms the light reflecting region 152 inside the model 50 using white ink ejected from the inkjet head 202w (see FIG. 1). In this example, the modeling device 12 also forms the light reflecting region 152 that also serves as the internal region. In this case, the internal region can be considered, for example, as a region that constitutes the interior of the model 50. In a modified example of the configuration of the model 50, the internal region may be formed as a region separate from the light reflecting region 152. In this case, the modeling device 12 forms the internal region using, for example, any ink other than the material of the support layer 52. Also, the light reflecting region 152 is formed around the internal region.

着色領域154は、インクジェットヘッド202y~kから吐出する着色用のインクにより着色がされる領域である。本例において、造形装置12は、インクジェットヘッド202y~kから吐出する着色用のインクと、インクジェットヘッド202t(図1参照)から吐出するクリアインクとを用いて、光反射領域152の周囲(外側)に着色領域154を形成する。また、この場合、造形装置12では、例えば、各位置への各色の着色用のインクの吐出量を調整することにより、様々な色を表現する。このように構成すれば、例えば、造形物50の表面の各位置に対して、様々な色でのカラー着色(例えば、フルカラー着色)を行うことができる。また、この場合、着色する色を位置によって異ならせることで、造形物50の表面に様々な模様や文字等を描くことができる。また、本例においては、色の違いによって生じる着色用のインクの量の変化を補填するために、クリアインクを用いる。このように構成すれば、例えば、着色領域154の各位置を所望の色で適切に着色できる。 The colored region 154 is a region that is colored by the coloring inks discharged from the inkjet heads 202y-k. In this example, the modeling device 12 forms the colored region 154 around (outside) the light reflecting region 152 using the coloring inks discharged from the inkjet heads 202y-k and the clear ink discharged from the inkjet head 202t (see FIG. 1). In this case, the modeling device 12 expresses various colors by, for example, adjusting the amount of coloring ink of each color discharged to each position. With this configuration, for example, coloring with various colors (for example, full color coloring) can be performed for each position on the surface of the modeled object 50. Also, in this case, by changing the color to be colored depending on the position, various patterns, characters, etc. can be drawn on the surface of the modeled object 50. Also, in this example, clear ink is used to compensate for the change in the amount of coloring ink caused by the difference in color. With this configuration, for example, each position of the colored region 154 can be appropriately colored with a desired color.

また、造形物50の用途等によっては、造形物50の表面の各位置に対して着色する色について、1色の色のみにすること等も考えられる。この場合、例えば、1色の着色用のインク(例えば、K色のインク等)と、クリアインクとを用いて、着色領域154を形成することが考えられる。また、例えば、その1色の着色用のインクで着色する色の濃さを着色領域154における位置によって異ならせることが考えられる。この場合、例えば、単位体積あたりに吐出する着色用のインクの量を変えることで、色の濃さを変化させることが考えられる。また、クリアインクについて、例えば、色の濃さの違いが生じる着色用のインクの量の変化を補填するために用いると考えることができる。 Depending on the application of the molded object 50, it may be possible to use only one color for coloring each position on the surface of the molded object 50. In this case, for example, it is possible to form the colored region 154 using one color of coloring ink (e.g., K ink) and clear ink. It is also possible to vary the intensity of the color colored with that one color of coloring ink depending on the position in the colored region 154. In this case, it is possible to change the amount of coloring ink ejected per unit volume to change the color intensity. It is also possible to use the clear ink to compensate for changes in the amount of coloring ink that result in differences in color intensity.

また、造形物50の構成の変形例においては、例えば図2(b)に示すように、光反射領域152と着色領域154との間に他の領域を更に形成してもよい。図2(b)は、造形物50の構成の変形例を示す図である。本変形例において、造形物50は、光反射領域152、散乱領域156、及び着色領域154を備える。この場合、光反射領域152及び着色領域154は、例えば、図2(a)における光反射領域152及び着色領域154と同一又は同様の領域である。また、散乱領域156は、光反射領域152と着色領域154との間に形成される。この場合、制御PC14は、これらの領域を備える造形物50を示す造形データを生成し、造形装置12へ供給することで、造形装置12に造形物50を造形させる。 In addition, in a modified example of the configuration of the model 50, as shown in FIG. 2B, for example, another region may be formed between the light reflecting region 152 and the colored region 154. FIG. 2B is a diagram showing a modified example of the configuration of the model 50. In this modified example, the model 50 includes a light reflecting region 152, a scattering region 156, and a colored region 154. In this case, the light reflecting region 152 and the colored region 154 are, for example, the same or similar regions as the light reflecting region 152 and the colored region 154 in FIG. 2A. The scattering region 156 is formed between the light reflecting region 152 and the colored region 154. In this case, the control PC 14 generates modeling data representing the model 50 including these regions and supplies the data to the modeling device 12, thereby causing the modeling device 12 to model the model 50.

また、本変形例において、散乱領域156は、白色のインクとクリアインクとを用いて形成される領域である。この場合、白色のインクが含む色材(例えば、顔料等)について、例えば、光を散乱する性質の含有物である散乱体の一例と考えることができる。また、散乱領域156について、例えば、クリアインクと白色のインクとの使用比率に応じて決まる割合で散乱体を含むことで光を散乱する性質になっている領域等と考えることができる。このように構成した場合、着色領域154の内側に散乱領域156を形成することで、例えば、造形物50の実際の質感についても、様々に変化させることができる。また、これにより、例えば、散乱領域156を形成しない場合と比べて、造形物50に対する観察者が知覚する造形物50の質感について、より多様に変化させることができる。そのため、散乱領域156については、例えば、見かけ上の造形物50の質感をより多様に変化させるための領域等と考えることもできる。造形物50の構成の更なる変形例においては、光反射領域152を省略すること等も考えられる。この場合、散乱領域156について、光反射領域152を兼ねた領域になると考えることができる。また、この場合、造形物50は、例えば、内部領域、散乱領域156、及び着色領域154を備える。散乱領域156を用いる変形例については、後に更に詳しく説明をする。 In this modified example, the scattering region 156 is a region formed using white ink and clear ink. In this case, the coloring material (e.g., pigment, etc.) contained in the white ink can be considered as an example of a scattering body, which is an inclusion that has the property of scattering light. The scattering region 156 can be considered as a region that has the property of scattering light by containing a scattering body at a ratio determined according to the usage ratio of the clear ink and the white ink. In this configuration, by forming the scattering region 156 inside the colored region 154, for example, the actual texture of the model 50 can be changed in various ways. In addition, this allows the texture of the model 50 perceived by the observer of the model 50 to be changed in a more diverse way than when the scattering region 156 is not formed. Therefore, the scattering region 156 can be considered as a region for changing the texture of the apparent model 50 in a more diverse way. In a further modified example of the configuration of the model 50, it is also possible to omit the light reflecting region 152. In this case, the scattering region 156 can be considered to be a region that also functions as the light reflecting region 152. In this case, the model 50 includes, for example, an internal region, the scattering region 156, and a colored region 154. A modified example that uses the scattering region 156 will be described in more detail later.

続いて、本例の造形装置12において造形データに基づいて造形する造形物50の特徴や、制御PC14において造形データを生成する動作について、更に詳しく説明をする。上記においても説明をしたように、本例の造形装置12では、造形物50の材料として、インクジェットヘッドから吐出するインクを用いる。そして、この場合、造形される造形物50質感について、インクの特性を反映した質感になると考えることができる。しかし、造形物50の用途等によっては、造形物50において、より多様な様々な質感を表現することが望まれる場合がある。 Next, the characteristics of the object 50 formed based on the modeling data by the modeling device 12 of this example, and the operation of generating the modeling data by the control PC 14 will be described in more detail. As explained above, the modeling device 12 of this example uses ink ejected from an inkjet head as the material for the object 50. In this case, the texture of the object 50 formed can be considered to reflect the characteristics of the ink. However, depending on the use of the object 50, it may be desired to express a wider variety of textures in the object 50.

この点に関し、本願の発明者は、人間が質感を知覚する知覚システムに関する様々な実験等を行うことで、質感に対応する物理的な特性を変化させない場合でも、造形物の表面への着色の仕方を変化させることで、観察者に所望の質感を知覚させ得ることを見出した。より具体的に、例えば、造形装置12で造形する造形物50のような立体的な物体を観察する場合、周囲の環境光により、その形状等に応じて、物体の表面に陰影が生じることになる。また、この場合、陰影のでき方について、物体の表面付近で生じる散乱現象や光輸送の状態等の物理的な特性を反映していると考えることができる。そのため、例えば陰影の見え方が変化すると、観察者が知覚する質感にも変化が生じることが考えられる。そこで、本願の発明者は、実際に造形物50の表面に生じる陰影に応じた着色を造形物の表面に対して行うことで、本来の陰影とは異なる状態で陰影が生じているかのように観察者に視認させ、いわば錯視的に、観察者が知覚する質感を変化させることを考えた。この場合、造形物50の表面に生じる陰影に応じた着色については、例えば、実際に生じる陰影の見え方を変化させるような着色等と考えることができる。また、本願の発明者は、このようにして見かけ上の質感を変化させる方法として、造形物50の表面に着色すべき色を示すテクスチャを用いる方法(テクスチャ制御の方法)を用いることを考えた。このような方法については、例えば、質感調整用のテクスチャを用いて所望の質感を擬似的に再現する方法等と考えることもできる。 In this regard, the inventor of the present application conducted various experiments on the perception system by which humans perceive texture, and found that even if the physical characteristics corresponding to the texture are not changed, the observer can be made to perceive a desired texture by changing the way the surface of the model is colored. More specifically, for example, when observing a three-dimensional object such as the model 50 formed by the modeling device 12, a shadow is generated on the surface of the object according to its shape, etc. due to the surrounding environmental light. In addition, in this case, the way the shadow is generated can be considered to reflect physical characteristics such as the scattering phenomenon and the state of light transport that occur near the surface of the object. Therefore, for example, if the appearance of the shadow changes, it is considered that the texture perceived by the observer will also change. Therefore, the inventor of the present application thought of changing the texture perceived by the observer in a so-called optical illusion by coloring the surface of the model 50 according to the shadow that actually occurs on the surface of the model, so that the observer can visually perceive the shadow as if it occurs in a state different from the original shadow. In this case, coloring according to the shadows that appear on the surface of the shaped object 50 can be considered, for example, as coloring that changes the appearance of the shadows that actually appear. The inventors of the present application have also considered using a method that uses a texture that indicates the color to be applied to the surface of the shaped object 50 (a texture control method) as a method for changing the apparent texture in this way. Such a method can also be considered, for example, as a method of artificially reproducing a desired texture using a texture for adjusting the texture.

また、この場合、例えば図3に示す動作によって、造形データを生成することが考えられる。図3は、制御PC14において造形データを生成する動作について説明をする図である。図3(a)は、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。上記においても説明をしたように、本例において、制御PC14は、外部から色彩を視認できる表面の少なくとも一部に着色がされた造形物を示す造形データを生成して、造形装置12へ供給する。また、この場合において、質感調整用のテクスチャを用いて、見かけ上での造形物50の質感を変化させる。 In this case, it is also possible to generate modeling data by the operation shown in FIG. 3, for example. FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of generating modeling data in the control PC 14. FIG. 3(a) is a flowchart illustrating an example of the operation of generating modeling data. As described above, in this example, the control PC 14 generates modeling data representing a model having at least a portion of a surface whose color is visible from the outside that is colored, and supplies the data to the modeling device 12. In this case, the apparent texture of the model 50 is changed using a texture adjustment texture.

より具体的に、この場合、制御PC14は、例えばユーザ等によって予め作成されたデータを外部から受け取ることで、3Dモデルデータを取得する(S102)。また、これにより、制御PC14は、造形装置12において造形しようとする造形物50の形状を決定する。3Dモデルデータについては、例えば、立体的な形状を少なくとも示すデータ等と考えることができる。また、本例において、ステップS102の動作は、形状決定段階(形状決定処理)の動作の一例である。制御PC14は、例えば、造形物50の形状を示すデータである形状データを少なくとも含む3Dモデルデータを取得する。そして、この形状データに基づき、以降の動作において処理の対象となる造形物50の形状を決定する。 More specifically, in this case, the control PC 14 acquires 3D model data by receiving data created in advance by a user or the like from the outside (S102). This also causes the control PC 14 to determine the shape of the object 50 to be formed by the forming device 12. The 3D model data can be considered to be, for example, data that at least indicates a three-dimensional shape. In this example, the operation of step S102 is an example of the operation of the shape determination stage (shape determination process). The control PC 14 acquires 3D model data that includes at least shape data that is data that indicates the shape of the object 50, for example. Then, based on this shape data, the control PC 14 determines the shape of the object 50 to be processed in the subsequent operations.

また、本例において、制御PC14が取得する3Dモデルデータについては、例えば、造形しようとする造形物50を質感の調整が行われていない状態で示す3Dデータ等と考えることができる。このような3Dモデルデータとしては、例えば、造形装置12の機種や仕様等に依存しない汎用の3Dデータ等を好適に用いることができる。また、このような3Dモデルデータとしては、例えば、公知の造形の方法で入力データとして用いる3Dモデルデータと同一又は同様のデータを好適に用いることができる。また、制御PC14は、例えばネットワークを介して、他のコンピュータから、3Dモデルデータを受け取る。制御PC14は、記録メディア等を介して、3Dモデルデータを受け取ってもよい。また、3Dモデルデータについて、制御PC14の外部から受け取るのではなく、ユーザの操作等に応じて、制御PC14において生成すること等も考えられる。この場合、制御PC14において3Dモデルデータを生成する動作について、3Dモデルデータを取得する動作と考えることができる。 In this example, the 3D model data acquired by the control PC 14 can be considered to be, for example, 3D data showing the object 50 to be modeled in a state where the texture has not been adjusted. As such 3D model data, for example, general-purpose 3D data that does not depend on the model or specifications of the modeling device 12 can be preferably used. As such 3D model data, for example, data that is the same as or similar to 3D model data used as input data in a known modeling method can be preferably used. In addition, the control PC 14 receives 3D model data from another computer, for example, via a network. The control PC 14 may receive 3D model data via a recording medium or the like. In addition, it is also possible to generate 3D model data in the control PC 14 in response to a user's operation, rather than receiving it from outside the control PC 14. In this case, the operation of generating 3D model data in the control PC 14 can be considered to be the operation of acquiring 3D model data.

また、上記においても説明をしたように、造形装置12においては、例えば、表面がカラー着色された造形物50を造形する。この場合、ステップS102において、制御PC14は、例えば、造形物50の形状及び色を示す3Dモデルデータを取得する。より具体的に、この場合、3Dモデルデータは、例えば、造形物50の形状を示す形状データと、造形物50の表面の各位置の色を示すテクスチャである表面色用のテクスチャとを含む。この場合、表面色用のテクスチャは、上記において説明をした質感調整用のテクスチャとは別のテクスチャであり、質感の調整が行われていない状態での造形物50の表面の各位置の色を示す。このような表面色用のテクスチャとしては、例えば、形状データが示す立体形状に対して貼り付けられる画像を示すテクスチャを用いることが考えられる。 As described above, the modeling device 12 models, for example, a modeled object 50 whose surface is colored. In this case, in step S102, the control PC 14 acquires, for example, 3D model data indicating the shape and color of the modeled object 50. More specifically, in this case, the 3D model data includes, for example, shape data indicating the shape of the modeled object 50 and a texture for surface color, which is a texture indicating the color of each position on the surface of the modeled object 50. In this case, the texture for surface color is a texture different from the texture for texture adjustment described above, and indicates the color of each position on the surface of the modeled object 50 in a state where texture adjustment has not been performed. As such a texture for surface color, for example, a texture indicating an image to be attached to the three-dimensional shape indicated by the shape data can be used.

また、ステップS102で3Dモデルデータを取得した後、制御PC14は、造形物50の形状に基づき、質感調整用のテクスチャを生成する(S104)。本例において、ステップS104の動作は、陰影データ取得段階(陰影データ取得処理)の動作の一例である。ステップS104において、制御PC14は、3Dモデルデータが含む形状データに基づき、造形物50の表面に生じる陰影を示すデータである陰影データを取得する。そして、陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成する。この場合、造形物50の表面に生じる陰影については、例えば、造形物50の形状に応じて造形物50の表面に生じる陰影等と考えることができる。造形物50の形状に応じて造形物50の表面に生じる陰影については、例えば、所定の環境光の下で造形物50の形状に応じて造形物50の表面に生じる陰影等と考えることができる。本例において用いる質感調整用のテクスチャの特徴や、ステップS104で質感調整用のテクスチャを生成する動作については、後に更に詳しく説明する。 After acquiring the 3D model data in step S102, the control PC 14 generates a texture for texture adjustment based on the shape of the object 50 (S104). In this example, the operation of step S104 is an example of the operation of the shadow data acquisition stage (shadow data acquisition process). In step S104, the control PC 14 acquires shadow data, which is data indicating shadows occurring on the surface of the object 50, based on the shape data included in the 3D model data. Then, a texture for texture adjustment is generated based on the shadow data. In this case, the shadows occurring on the surface of the object 50 can be considered to be, for example, shadows occurring on the surface of the object 50 depending on the shape of the object 50. The shadows occurring on the surface of the object 50 depending on the shape of the object 50 can be considered to be, for example, shadows occurring on the surface of the object 50 depending on the shape of the object 50 under a predetermined ambient light. The characteristics of the texture for texture adjustment used in this example and the operation of generating the texture for texture adjustment in step S104 will be described in more detail later.

また、ステップS104で質感調整用のテクスチャを生成した後、制御PC14は、ステップS102で取得した3Dモデルデータと、ステップS104で生成した質感調整用のテクスチャとに基づき、造形データを生成する(S106)。本例において、ステップS106の動作は、表面色決定段階(表面色決定処理)及び造形データ生成段階(造形データ生成処理)の動作の一例である。ステップS106で制御PC14が生成する造形データについては、例えば、質感の調整が行われた状態で造形物50の形状及び色を示すデータ等と考えることができる。また、本例において、制御PC14は、造形データを生成する動作の中で、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を決定する。この場合、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を決定する動作について、表面色決定段階での動作に対応していると考えることができる。また、上記のように、ステップS104において、制御PC14は、陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成している。そのため、ステップS106での制御PC14の動作については、例えば、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を陰影データに基づいて決定していると考えることができる。 After generating the texture for texture adjustment in step S104, the control PC 14 generates printing data based on the 3D model data acquired in step S102 and the texture for texture adjustment generated in step S104 (S106). In this example, the operation of step S106 is an example of the operation of the surface color determination stage (surface color determination process) and the printing data generation stage (printing data generation process). The printing data generated by the control PC 14 in step S106 can be considered to be, for example, data indicating the shape and color of the object 50 in a state in which the texture has been adjusted. In this example, the control PC 14 determines the color to be applied to each position on the surface of the object 50 during the operation of generating the printing data. In this case, the operation of determining the color to be applied to each position on the surface of the object 50 can be considered to correspond to the operation in the surface color determination stage. Also, as described above, in step S104, the control PC 14 generates the texture for texture adjustment based on the shading data. Therefore, the operation of the control PC 14 in step S106 can be considered to determine the color to be applied to each position on the surface of the model 50 based on the shading data, for example.

また、この場合、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を決定することについては、例えば、色の濃さを決定すること等と考えることができる。色の濃さを決定することについては、例えば、各位置でのその色の階調を決定すること等と考えることができる。色の階調については、例えば、その色の濃さを示すグレースケール階調等と考えることができる。また、色の濃さを決定することについては、例えば、その色の明るさを決定すること等と考えることもできる。また、造形物50の表面に対してカラー着色を行う場合、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を決定することは、例えば、カラー表現の基本色となる複数の色のそれぞれについて、色の濃さを決定することであってよい。 In this case, determining the color to be applied to each position on the surface of the object 50 can be considered to be, for example, determining the color density. Determining the color density can be considered to be, for example, determining the gradation of the color at each position. The gradation of the color can be considered to be, for example, a grayscale gradation indicating the density of the color. Determining the color density can be considered to be, for example, determining the brightness of the color. When coloring the surface of the object 50, determining the color to be applied to each position on the surface of the object 50 can be, for example, determining the color density for each of a plurality of colors that are the basic colors of the color expression.

また、本例において、制御PC14は、例えば、造形装置12の機種や仕様等に依存しない形式で造形物50の形状及び色を示す造形データを生成する。より具体的に、上記においても説明をしたように、本例においては、造形装置12の制御部110(図1参照)により、造形データに基づき、スライスデータを生成する。この場合、スライスデータを生成する動作について、例えば、造形装置12の機種や仕様等に合わせた形式のデータを生成する動作等と考えることができる。また、この場合、造形装置12の機種や仕様等に合わせた形式のデータへの変換をスライスデータの生成時に行うため、制御PC14で生成する造形データとしては、造形装置12の機種や仕様等に依存しない形式のデータを用いることができる。 In addition, in this example, the control PC 14 generates modeling data that indicates the shape and color of the modeled object 50 in a format that is not dependent on, for example, the model or specifications of the modeling device 12. More specifically, as described above, in this example, the control unit 110 of the modeling device 12 (see FIG. 1) generates slice data based on the modeling data. In this case, the operation of generating slice data can be considered, for example, as an operation of generating data in a format that matches the model or specifications of the modeling device 12. In addition, in this case, since conversion to data in a format that matches the model or specifications of the modeling device 12 is performed when the slice data is generated, the modeling data generated by the control PC 14 can be data in a format that is not dependent on the model or specifications of the modeling device 12.

尚、造形データを生成する動作の変形例において、制御PC14は、造形装置12の機種や仕様等に依存する形式の造形データを生成してもよい。また、造形システム10(図1参照)の構成等によっては、制御PC14において、スライスデータを生成すること等も考えられる。この場合、スライスデータを生成する処理の入力データとして用いるデータについて、ステップS106で生成する造形データ等と考えることもできる。また、スライスデータについても、造形物50の形状及び色を示すデータと考えることもできる。そのため、スライスデータを生成する動作について、造形データを生成する動作と考えること等も可能である。 In addition, in a modified example of the operation of generating the modeling data, the control PC 14 may generate modeling data in a format that depends on the model and specifications of the modeling device 12. Depending on the configuration of the modeling system 10 (see FIG. 1), it is also possible to generate slice data in the control PC 14. In this case, the data used as input data for the process of generating slice data can be considered to be the modeling data generated in step S106. The slice data can also be considered to be data indicating the shape and color of the model 50. Therefore, the operation of generating slice data can also be considered to be an operation of generating modeling data.

また、ステップS106において、制御PC14は、例えば、ステップS102で取得した3Dモデルデータが含む形状データが示す造形物50の形状に合わせたテクスチャを生成することで、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を決定する。この場合、造形データについて、この形状データとテクスチャとを含むことで、造形物50の形状及び色を示すと考えることができる。このテクスチャについては、例えば、造形物50の表面の各位置に着色すべき色を示すテクスチャ等と考えることができる。また、このテクスチャは、例えば、上記において説明をした表面色用のテクスチャ及び質感調整用のテクスチャとは別に生成されるテクスチャ(以下、造形用のテクスチャという)である。 In addition, in step S106, the control PC 14 determines the color to be applied to each position on the surface of the object 50, for example, by generating a texture that matches the shape of the object 50 indicated by the shape data included in the 3D model data acquired in step S102. In this case, the shape and color of the object 50 can be considered to be indicated by including this shape data and texture in the printing data. This texture can be considered, for example, as a texture indicating the color to be applied to each position on the surface of the object 50. In addition, this texture is, for example, a texture (hereinafter referred to as a texture for printing) that is generated separately from the texture for surface color and the texture for texture adjustment described above.

より具体的に、本例において、制御PC14は、ステップS104で生成した質感調整用のテクスチャに基づき、造形用のテクスチャを生成する。この場合、造形用のテクスチャについて、例えば、質感調整用のテクスチャを用いて質感の調整が行われた後の状態で造形物50の表面の各位置に着色すべき色を示すと考えることができる。また、ステップS102で取得する3Dモデルデータが表面色用のテクスチャを含んでいる場合、制御PC14は、質感調整用のテクスチャ及び表面色用のテクスチャに基づき、造形用のテクスチャを生成する。また、これにより、制御PC14は、例えば、3Dモデルデータで指定されている色を反映し、かつ、調整後の質感を示す造形用のテクスチャを生成する。質感調整用のテクスチャ及び表面色用のテクスチャに基づいて造形用のテクスチャを生成する動作については、例えば、質感調整用のテクスチャに基づいて表面色用のテクスチャに対する調整を行うことで造形用のテクスチャを生成する動作等と考えることもできる。また、本例において、造形用のテクスチャは、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられる画像を示すテクスチャである。また、この場合、制御PC14は、形状データに対応付ける造形用のテクスチャを生成することで、形状データ及び造形用のテクスチャに基づき、造形データを生成する。本例によれば、例えば、造形物50の観察者が知覚する質感の調整を行いつつ、造形物50の表面の各位置に着色する色を適切に指定することができる。また、これにより、例えば、造形データを適切に作成することができる。 More specifically, in this example, the control PC 14 generates a modeling texture based on the texture for texture adjustment generated in step S104. In this case, the modeling texture can be considered to indicate the color to be colored at each position on the surface of the modeled object 50 after the texture adjustment is performed using the texture for texture adjustment. In addition, if the 3D model data acquired in step S102 includes a texture for surface color, the control PC 14 generates a modeling texture based on the texture for texture adjustment and the texture for surface color. In addition, the control PC 14 generates a modeling texture that reflects the color specified in the 3D model data and indicates the texture after adjustment. The operation of generating a modeling texture based on the texture for texture adjustment and the texture for surface color can also be considered to be, for example, an operation of generating a modeling texture by adjusting the texture for surface color based on the texture for texture adjustment. In addition, in this example, the modeling texture is a texture that indicates an image to be pasted on the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data. In this case, the control PC 14 generates a modeling texture that corresponds to the shape data, and generates modeling data based on the shape data and the modeling texture. According to this example, for example, it is possible to appropriately specify the color to be applied to each position on the surface of the model 50 while adjusting the texture perceived by the observer of the model 50. This also makes it possible to appropriately create modeling data, for example.

続いて、本例において用いる質感調整用のテクスチャの特徴や、ステップS104で質感調整用のテクスチャを生成する動作について、更に詳しく説明する。上記においても説明をしたように、本例において、制御PC14は、3Dモデルデータが含む形状データに基づき、造形物50の表面に生じる陰影を示すデータである陰影データを取得する。そして、陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成する。また、本例において、制御PC14は、質感の一例である半透明性(半透明感)を調整するための質感調整用のテクスチャを生成する。 Next, the characteristics of the texture for texture adjustment used in this example and the operation of generating the texture for texture adjustment in step S104 will be described in more detail. As described above, in this example, the control PC 14 acquires shading data, which is data indicating shading that occurs on the surface of the shaped object 50, based on the shape data included in the 3D model data. Then, the control PC 14 generates the texture for texture adjustment based on the shading data. Also, in this example, the control PC 14 generates the texture for texture adjustment to adjust translucency (semi-transparency), which is an example of texture.

ここで、半透明性は、自然界に多数存在する質感であり、例えば人間の肌等に関連する重要な質感でもあるため、造形物50の造形時に高い品質で再現することが望まれる。また、この点に関し、人間が半透明性を感じる場合、例えば、非鏡面コントラスト、エッジや薄い領域での輝度勾配、法線方向と陰影の共分散等の影響を受けると考えることができる。また、非鏡面コントラストについては、例えば、人間が観察する対象物(以下、観察対象物という)の表面における非鏡面領域での高周波コントラストが重要になる。この場合、非鏡面領域での高周波コントラストについては、例えば、詳細な部位への光の侵入の仕方の影響を受けると考えることができる。そのため、非鏡面領域での高周波コントラストの状態が変化すると、知覚される半透明性(知覚的半透明性)に変化が生じると考えられる。また、観察対象物において、光の透過率が高くなった場合、背景の影響等により、コントラストが逆転又はランダムになることが考えられる。また、エッジや薄い領域での輝度勾配についても、同様に、光の侵入の仕方の影響を受けると考えることができる。そのため、エッジや薄い領域での輝度勾配が変化した場合、知覚される半透明性に変化が生じると考えられる。また、法線方向と陰影の共分散に関し、法線方向については、例えば、造形物50等の観察対象物の表面と直交する方向等と考えることができる。そして、法線方向と陰影の共分散について、例えば観察対象物が不透明である場合、一般に、法線方向と陰影は共分散すると考えることができる。また、この共分散が失われた場合、人間は、半透明性を知覚すると考えられる。そのため、例えばこの共分散を意図的に失わせることで、観察者に半透明性を感じさせることができると考えられる。 Here, since translucency is a texture that exists in many places in nature and is an important texture related to, for example, human skin, it is desirable to reproduce it with high quality when forming the model 50. In addition, in this regard, when a human feels translucency, it can be considered that it is influenced by, for example, non-specular contrast, brightness gradient at edges and thin areas, covariance of normal direction and shading, etc. In addition, for non-specular contrast, for example, high-frequency contrast in non-specular areas on the surface of an object observed by a human (hereinafter referred to as an observed object) becomes important. In this case, it can be considered that the high-frequency contrast in non-specular areas is influenced by, for example, how light penetrates into detailed parts. Therefore, it is considered that a change in the state of high-frequency contrast in non-specular areas will cause a change in perceived translucency (perceptual translucency). In addition, when the light transmittance is high in the observed object, it is considered that the contrast will be reversed or random due to the influence of the background, etc. In addition, it can be considered that the brightness gradient at edges and thin areas is also influenced by how light penetrates. Therefore, if the luminance gradient at an edge or a thin region changes, it is believed that the perceived translucency will change. Furthermore, regarding the covariance of the normal direction and the shadow, the normal direction can be considered to be, for example, a direction perpendicular to the surface of the object to be observed, such as the shaped object 50. Furthermore, regarding the covariance of the normal direction and the shadow, when the object to be observed is opaque, for example, it can generally be considered that the normal direction and the shadow covariate. Furthermore, when this covariance is lost, it is believed that humans will perceive translucency. Therefore, for example, it is believed that by intentionally losing this covariance, it is possible to make the observer feel translucency.

また、上記のように、本例においては、質感調整用のテクスチャを用いて、所望の質感を擬似的に再現する。そして、この場合、例えば上記の観点において半透明性が高まるような質感調整用のテクスチャを用いることで、観察者が知覚する半透明性を高めることができる。より具体的に、この場合、例えば、非鏡面領域での高周波コントラストに関し、少なくとも一部で逆転又はよりランダムになるような質感調整用のテクスチャを用いることが考えられる。また、法線方向と陰影の共分散については、例えば、共分散を失わせるような質感調整用のテクスチャを用いることが考えられる。この場合、法線方向と陰影の共分散を失わせることについては、例えば、形状と陰影分布との整合性を失わせること等と考えることができる。また、このような質感調整用のテクスチャとしては、例えば、遮蔽部分を極端に明るくし、逆に、非遮蔽部分を極端に暗くするテクスチャを用いることが考えられる。また、これらのような質感調整用のテクスチャを用いる場合、例えば、エッジや薄い領域等での輝度勾配についても、光の侵入の仕方の影響を受けた状態に近づくことが考えられる。そして、本例においては、これらの観点を考慮して、例えば、造形しようとする造形物50の形状による光の届きにくさを加味した明るさ分布を決定した質感調整用のテクスチャを用いる。また、これにより、例えば、造形物50の表面に生じる相対的なコントラストをコントロールして、見かけ上の半透明性を変化させる。また、この場合、制御PC14は、例えば図3(b)に示す動作により、質感調整用のテクスチャを生成する。 As described above, in this example, a texture for adjusting texture is used to reproduce the desired texture in a pseudo manner. In this case, for example, by using a texture for adjusting texture that increases the translucency from the above viewpoint, the translucency perceived by the observer can be increased. More specifically, in this case, for example, a texture for adjusting texture that reverses or makes more random at least a part of the high-frequency contrast in the non-specular area can be used. In addition, for example, a texture for adjusting texture that loses the covariance between the normal direction and the shadow can be used. In this case, the loss of the covariance between the normal direction and the shadow can be considered to be, for example, the loss of consistency between the shape and the shadow distribution. In addition, as such a texture for adjusting texture, for example, a texture that makes the occluded part extremely bright and, conversely, makes the non-occluded part extremely dark can be used. In addition, when using such texture for adjusting texture, for example, the luminance gradient at the edge, thin area, etc. can be considered to approach a state influenced by the way the light penetrates. In this example, taking these points into consideration, a texture for adjusting the texture is used, in which a brightness distribution is determined that takes into account the difficulty of light reaching the shape of the object 50 to be modeled. This also controls, for example, the relative contrast that occurs on the surface of the object 50, thereby changing the apparent translucency. In this case, the control PC 14 generates a texture for adjusting the texture, for example, by the operation shown in FIG. 3(b).

図3(b)は、質感調整用のテクスチャを生成する動作の一例を示すフローチャートである。上記においても説明をしたように、本例において、制御PC14は、ステップS102において取得する3Dモデルデータが含む形状データに基づき、造形物50の表面に生じる陰影を示すデータである陰影データを取得する。そして、陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成する。また、より具体的に、本例において、制御PC14は、陰影データの一例として、AO法(Ambient Occlusion法)を用いたコンピュータシミュレーションにより、AOテクスチャを生成する(S202)。 Figure 3 (b) is a flowchart showing an example of the operation of generating a texture for texture adjustment. As described above, in this example, the control PC 14 acquires shading data, which is data indicating shading that occurs on the surface of the shaped object 50, based on the shape data included in the 3D model data acquired in step S102. Then, a texture for texture adjustment is generated based on the shading data. More specifically, in this example, the control PC 14 generates an AO texture by computer simulation using the AO method (Ambient Occlusion method) as an example of shading data (S202).

この場合、AOテクスチャについては、例えば、造形物50の形状情報を考慮したテクスチャ等と考えることができる。また、AOテクスチャについて、例えば、造形物50の形状や遮蔽度に関する情報を含むデータ等と考えることもできる。AOテクスチャについては、例えば、形状データが示す立体形状に対して貼り付け可能な形式で環境光を反映した成分(環境光成分)を示すデータ等と考えることもできる。また、本例において、AOテクスチャは、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられる画像を示す。この場合、AOテクスチャが示す画像について、例えば、環境光によって造形物の表面に生じる陰影を示す画像等と考えることができる。また、AO法については、例えば、CG技術(コンピュータグラフィックス技術)において遮蔽度から環境光の影響を計算する手法等と考えることができる。AOテクスチャの生成については、例えば、ステップS102において取得する3Dモデルデータが含む形状データに基づき、CG技術で用いられている公知の方法と同一又は同様にして行うことができる。このように構成すれば、例えば、陰影データとして用いるデータについて、例えば自動的に、容易かつ適切に取得することができる。また、本例において、AOテクスチャは、陰影画像の一例でもある。陰影画像については、例えば、造形物50の表面に生じる陰影を示す画像等と考えることができる。また、このようなAOテクスチャを用いることで、例えば、形状データが示す立体形状に対して貼り付け可能な形式で、形状に即した見かけ上の輝度操作等を行うことが可能になる。また、本例において、制御PC14は、AOテクスチャとして、所定の階調数(例えば、255階調程度)のグレースケール画像を生成する。 In this case, the AO texture can be considered as, for example, a texture that takes into account the shape information of the model 50. The AO texture can also be considered as, for example, data that includes information on the shape and degree of occlusion of the model 50. The AO texture can also be considered as, for example, data that indicates a component that reflects ambient light (ambient light component) in a format that can be pasted onto the three-dimensional shape indicated by the shape data. In this example, the AO texture indicates an image that is pasted onto the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data. In this case, the image indicated by the AO texture can be considered as, for example, an image that indicates a shadow caused by ambient light on the surface of the model. The AO method can be considered as, for example, a method of calculating the influence of ambient light from the degree of occlusion in CG technology (computer graphics technology). The generation of the AO texture can be performed, for example, in the same or similar manner as a known method used in CG technology based on the shape data included in the 3D model data acquired in step S102. With this configuration, for example, data to be used as shadow data can be acquired easily and appropriately, for example, automatically. In this example, the AO texture is also an example of a shadow image. The shadow image can be considered, for example, as an image showing shadows that occur on the surface of the model 50. By using such an AO texture, it becomes possible to perform apparent brightness manipulation according to the shape, for example, in a format that can be pasted onto the three-dimensional shape indicated by the shape data. In this example, the control PC 14 generates a grayscale image with a predetermined number of gradations (for example, about 255 gradations) as the AO texture.

また、本例においては、AOテクスチャをそのまま用いるのではなく、図中に示すように、AOテクスチャに対し、階調反転(S204)、階調数制限(S206)、及びガンマ補正(S208)の処理を行って、質感調整用のテクスチャを生成する。この場合、ステップS204で行う階調反転の処理については、例えば、AOテクスチャに対して階調を反転した画像である反転画像を生成する動作等と考えることができる。AOテクスチャに対して階調反転を行うことで、例えば、AOテクスチャにおいて遮蔽部分になっている部分を明るくして、光の侵入を擬似的に演出することができる。また、この場合、反転画像に基づいて質感調整用のテクスチャを生成することで、例えば、造形物50の表面に生じる陰影の見かけ上のコントラストを低減すること等が可能になる。また、この場合、例えば、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を反転画像に基づいて決定していると考えることができる。 In this example, the AO texture is not used as is, but as shown in the figure, the AO texture is subjected to tone inversion (S204), tone number restriction (S206), and gamma correction (S208) to generate a texture for texture adjustment. In this case, the tone inversion process performed in step S204 can be considered as, for example, an operation of generating an inverted image, which is an image in which the tone of the AO texture is inverted. By performing tone inversion on the AO texture, for example, it is possible to brighten the occluded parts in the AO texture, and to simulate the intrusion of light. In addition, in this case, by generating a texture for texture adjustment based on the inverted image, it is possible to, for example, reduce the apparent contrast of the shadows generated on the surface of the model 50. In addition, in this case, for example, it can be considered that the color to be applied to each position on the surface of the model 50 is determined based on the inverted image.

また、ステップS206において、制御PC14は、反転画像の階調数を制限することで、処理後の画像である階調数制限画像を生成する。この場合、階調数制限の処理については、例えば、公知の階調数変換の処理と同一又は同様に行うことができる。また、本例において、制御PC14は、反転画像に対し、反転画像の階調数以下の予め設定した階調数へ変更する処理を行うことで、階調数制限画像を生成する。この場合、階調数制限画像の階調数について、例えば、反転画像の階調数の0.4~1.0倍程度(好ましくは、0.5~0.9倍程度)にすることが考えられる。より具体的に、反転画像の階調数については、例えば、AOテクスチャの階調数と同じにすることが考えられる。そして、例えば、反転画像の階調数が255である場合、階調数制限画像の階調数について、127~255階調程度にすることが考えられる。このような階調数制限画像を生成し、階調数制限画像に基づいて質感調整用のテクスチャを生成することで、例えば、非遮蔽部分への影響の大きさを調整することができる。また、ステップS208において、制御PC14は、階調数制限画像に対してガンマ補正を行うことで、質感調整用のテクスチャを生成する。この場合、質感調整用のテクスチャについて、例えば、階調数制限画像に対してガンマ補正を行った画像になっていると考えることができる。また、この場合、ガンマ補正を行うことで、質感調整用のテクスチャについて、例えば、人間の知覚に対して重要な詳細領域に対するテクスチャの効果を増大させることができる。 In step S206, the control PC 14 generates a tone-number-limited image, which is a processed image, by limiting the number of tones of the inverted image. In this case, the tone-number-limited process can be performed in the same manner as or similar to a known tone-number conversion process. In this example, the control PC 14 generates a tone-number-limited image by performing a process of changing the inverted image to a preset tone number that is equal to or less than the tone number of the inverted image. In this case, the tone number of the tone-number-limited image can be set to, for example, about 0.4 to 1.0 times (preferably, about 0.5 to 0.9 times) the tone number of the inverted image. More specifically, the tone number of the inverted image can be set to, for example, the same as the tone number of the AO texture. And, for example, if the tone number of the inverted image is 255, the tone number of the tone-number-limited image can be set to about 127 to 255 tones. By generating such a tone-number-limited image and generating a texture for adjusting the texture based on the tone-number-limited image, the magnitude of the influence on the non-occluded portion can be adjusted, for example. In step S208, the control PC 14 performs gamma correction on the tone-limited image to generate a texture for adjusting the texture. In this case, the texture for adjusting the texture can be considered to be, for example, an image that has been subjected to gamma correction on the tone-limited image. In this case, performing gamma correction can increase the effect of the texture for adjusting the texture, for example, on detailed areas that are important to human perception.

本例によれば、例えば、造形物50の形状に応じて生じる陰影に基づき、質感調整用のテクスチャを適切に生成することができる。また、質感調整用のテクスチャに基づいて造形データを生成することで、例えば、造形データに基づいて造形される造形物50に生じる陰影によって観察者が受ける印象を適切に変化させることができる。また、これにより、例えば、造形物50に対して観察者が知覚する質感を適切に変化させることができる。また、より具体的に、この場合において、反転画像に基づいて質感調整用のテクスチャを生成することで、例えば、造形物50の形状に応じて造形物50の表面に生じる陰影の影響が低減されて観察者に知覚されるように、造形物50の表面の各位置に対して着色する色を決定することができる。また、これにより、例えば、造形物50に対して観察者が知覚する質感を適切に変化させることができる。更には、階調数制限やガンマ補正の処理を行って質感調整用のテクスチャを生成することで、例えば、陰影の影響を様々に変化させることができる。 According to this example, for example, a texture for adjusting texture can be appropriately generated based on the shading that occurs according to the shape of the model 50. In addition, by generating the modeling data based on the texture for adjusting texture, for example, the impression that the observer receives due to the shading that occurs on the model 50 modeled based on the modeling data can be appropriately changed. This also makes it possible to appropriately change, for example, the texture that the observer perceives of the model 50. More specifically, in this case, by generating the texture for adjusting texture based on the inverted image, for example, it is possible to determine the color to be applied to each position on the surface of the model 50 so that the influence of the shading that occurs on the surface of the model 50 according to the shape of the model 50 is reduced and perceived by the observer. This also makes it possible to appropriately change, for example, the texture that the observer perceives of the model 50. Furthermore, by performing processing such as limiting the number of gradations and gamma correction to generate the texture for adjusting texture, for example, it is possible to change the influence of the shading in various ways.

尚、上記のように、本例においては、AOテクスチャに基づいて質感調整用のテクスチャを生成した後、更に、質感調整用のテクスチャに基づいて造形用のテクスチャを生成する。また、AOテクスチャ及び造形用のテクスチャについては、例えば、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられる画像を示すテクスチャ等と考えることができる。そして、この場合、質感調整用のテクスチャについても、例えば、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられる画像を示すテクスチャであると考えることができる。また、上記においては、説明の便宜上、階調数制限とガンマ補正とを別の処理として行う場合の動作の例について、説明をした。しかし、質感調整用のテクスチャを生成する動作においては、例えば、階調数制限とガンマ補正とを一つの処理で同時に行ってもよい。この場合、例えば、階調数制限で制限する階調数を示すパラメータと、ガンマ補正の補正量を示すパラメータとを用いる関数によって反転画像の各画素における画素値を変化させることで、質感調整用のテクスチャを生成する。また、この場合、例えば、図3(b)に示すフローチャートにおいて、ステップS206の動作とステップS208の動作とを同時に実行していると考えることができる。 As described above, in this example, after the texture for texture adjustment is generated based on the AO texture, the texture for modeling is further generated based on the texture for texture adjustment. The AO texture and the texture for modeling can be considered to be, for example, textures indicating an image to be pasted on the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data. In this case, the texture for texture adjustment can also be considered to be, for example, a texture indicating an image to be pasted on the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data. In addition, in the above, for convenience of explanation, an example of the operation in which the gradation number limit and the gamma correction are performed as separate processes has been described. However, in the operation of generating the texture for texture adjustment, for example, the gradation number limit and the gamma correction may be performed simultaneously in one process. In this case, the texture for texture adjustment is generated by changing the pixel value of each pixel of the inverted image by a function using, for example, a parameter indicating the number of gradations limited by the gradation number limit and a parameter indicating the correction amount of the gamma correction. In this case, for example, in the flowchart shown in FIG. 3(b), the operation of step S206 and the operation of step S208 can be considered to be performed simultaneously.

また、本例において、AOテクスチャ及び質感調整用のテクスチャとしては、例えば図4に示すようなテクスチャを生成することが考えられる。図4は、AOテクスチャ及び質感調整用のテクスチャについて更に詳しく説明をする図である。図4(a)は、本例において生成するAOテクスチャの一例を示す図であり、ドラゴンを示す形状の造形物を造形する場合に生成するAOテクスチャの一例を示す。図4(a)において、左上側の図は、CGにより、所定の背景と共に、AOテクスチャを貼り付けない状態の造形物を示す。左下側の図は、左上側の図中の造形物に対してAOテクスチャを貼り付けた状態を示す。右側の図は、平面状に展開されたAOテクスチャを示す。 In this example, it is possible to generate textures such as those shown in FIG. 4 as the AO texture and texture for adjusting texture. FIG. 4 is a diagram explaining the AO texture and the texture for adjusting texture in more detail. FIG. 4(a) is a diagram showing an example of the AO texture generated in this example, and shows an example of the AO texture generated when forming a model in the shape of a dragon. In FIG. 4(a), the diagram on the upper left shows a model created by CG with a specified background and without the AO texture applied. The diagram on the lower left shows the model in the diagram on the upper left with the AO texture applied. The diagram on the right shows the AO texture developed into a plane.

また、上記において説明をしたように、本例においては、このようなAOテクスチャに対し、階調反転、階調数制限、及びガンマ補正の各処理を行うことで、質感調整用のテクスチャを生成する。また、この場合、階調数制限の処理で制限する階調数や、ガンマ補正での補正量に応じて、例えば図4(b)に示すように、質感調整用のテクスチャの状態が変化する。図4(b)は、本例において生成する質感調整用のテクスチャの例を示す図であり、階調数制限の処理で制限する階調数と、ガンマ補正での補正量とを様々に異ならせた場合について、質感調整用のテクスチャを貼り付けた状態の造形物と、展開された質感調整用のテクスチャとを示す。より具体的に、図4(b)における左上側の図は、階調数制限で階調数(R)を127に制限し、ガンマ補正での補正量であるガンマ値(γ)を1.5とした場合の例を示す。左下側の図は、階調数(R)を127に制限し、ガンマ値(γ)を3とした場合の例を示す。右上側の図は、階調数(R)を255に制限し、ガンマ値(γ)を1.5とした場合の例を示す。右下側の図は、階調数(R)を255に制限し、ガンマ値(γ)を3とした場合の例を示す。これらの図から理解できるように、階調数及びガンマ値を異ならせることで、半透明性等の造形物の質感を様々に変化させることができる。 As described above, in this example, the texture for texture adjustment is generated by performing each process of tone inversion, tone number limiting, and gamma correction on such an AO texture. In this case, the state of the texture for texture adjustment changes according to the number of tones limited by the tone number limiting process and the correction amount by gamma correction, as shown in FIG. 4B, for example. FIG. 4B is a diagram showing an example of a texture for texture adjustment generated in this example, and shows a sculpted object with a texture for texture adjustment attached and an expanded texture for texture adjustment when the number of tones limited by the tone number limiting process and the correction amount by gamma correction are variously changed. More specifically, the diagram on the upper left side of FIG. 4B shows an example in which the number of tones (R) is limited to 127 by the tone number limiting process and the gamma value (γ), which is the correction amount by gamma correction, is set to 1.5. The diagram on the lower left side shows an example in which the number of tones (R) is limited to 127 and the gamma value (γ) is set to 3. The diagram on the upper right shows an example where the number of gradations (R) is limited to 255 and the gamma value (γ) is set to 1.5. The diagram on the lower right shows an example where the number of gradations (R) is limited to 255 and the gamma value (γ) is set to 3. As can be seen from these diagrams, by varying the number of gradations and the gamma value, it is possible to vary the texture of the shaped object, such as its translucency, in various ways.

ここで、上記においても説明をしたように、本例において、制御PC14は、造形用のテクスチャによって表面の色の指定がされる造形データを生成する。そのため、実際に造形装置12(図1参照)で造形する造形物の表面の色について、直接的には、質感調整用のテクスチャではなく、造形用のテクスチャによって指定をしていると考えることができる。しかし、この場合も、質感調整用のテクスチャに基づいて生成される造形用のテクスチャを用いることで、例えば図4(b)に示すような質感を反映するように、造形データを生成することができる。より具体的に、例えば、造形物に対してカラー着色を行う場合、図3(a)におけるステップS102では、表面色用のテクスチャと形状データとを含む3Dモデルデータを取得する。そして、この場合、制御PC14は、質感調整用のテクスチャ及び表面色用のテクスチャに基づき、造形用のテクスチャを生成する。また、これにより、制御PC14は、3Dモデルデータで指定されている色を反映し、かつ、調整後の質感を示す造形用のテクスチャを生成する。また、カラー着色を行わず、造形物の表面の各位置に対して着色する色を1色の色のみにする場合、ステップS102では、例えば、表面色用のテクスチャを含まず、かつ、形状データを含む3Dモデルデータを取得することが考えられる。そして、この場合、例えば、質感調整用のテクスチャについて、例えば、そのまま造形用のテクスチャとして用いることが考えられる。このように構成すれば、例えば、調整後の質感を示す造形用のテクスチャを適切に生成することができる。 Here, as described above, in this example, the control PC 14 generates the printing data in which the surface color is specified by the printing texture. Therefore, it can be considered that the surface color of the object actually formed by the printing device 12 (see FIG. 1) is directly specified by the printing texture, not by the texture for texture adjustment. However, even in this case, by using the printing texture generated based on the texture for texture adjustment, it is possible to generate the printing data so as to reflect the texture shown in FIG. 4(b), for example. More specifically, for example, when coloring the object, in step S102 in FIG. 3(a), 3D model data including the texture for the surface color and the shape data is obtained. In this case, the control PC 14 generates the printing texture based on the texture for texture adjustment and the texture for the surface color. In addition, the control PC 14 thereby generates the printing texture that reflects the color specified in the 3D model data and indicates the texture after adjustment. Furthermore, if coloring is not performed and only one color is applied to each position on the surface of the model, then in step S102, for example, 3D model data that does not include a texture for the surface color and includes shape data may be acquired. In this case, for example, the texture for adjusting the texture may be used as is as the texture for modeling. With this configuration, for example, a texture for modeling that shows the texture after adjustment may be appropriately generated.

また、実際の質感調整用のテクスチャの生成時において、階調数制限で制限する階調数や、ガンマ補正での補正量については、例えば、所望の質感に応じて選択した値を用いることが考えられる。より具体的に、例えば、より高い半透明性が知覚される質感を表現しようとする場合、階調数制限での階調数やガンマ補正での補正量について、最も半透明性が高まる値を選択することが考えられる。しかし、このような階調数や補正量については、造形物の形状等によって、最適値が変化することが考えられる。そのため、質感調整用のテクスチャの生成時には、例えば、階調数制限で制限する階調数とガンマ補正での補正量とをパラメータとして用い、これらのパラメータで指定される条件を互いに異ならせて複数種類のテクスチャを作成(生成)してもよい。この場合、例えば、形状データが示す立体形状に対してそれぞれのテクスチャを適用した状態を示すレンダリング画像を生成する。そして、これらのレンダリング画像に対し、画像ベースでの予め選択した指標を計算し、その結果に基づき、質感調整用のテクスチャとして用いるテクスチャを選択する。このように構成すれば、例えば、所望の質感に応じて選択した指標に基づき、テクスチャの選択を行うことが考えられる。 In addition, when generating an actual texture for adjusting texture, the number of tones restricted by the tones number restriction and the amount of correction by gamma correction may be selected based on the desired texture. More specifically, for example, when expressing a texture with a higher perceived translucency, the number of tones restricted by the tones number restriction and the amount of correction by gamma correction may be selected to maximize the translucency. However, the optimal values for the number of tones and the amount of correction may vary depending on the shape of the shaped object. Therefore, when generating a texture for adjusting texture, for example, the number of tones restricted by the tones number restriction and the amount of correction by gamma correction may be used as parameters, and the conditions specified by these parameters may be made different to create (generate) multiple types of textures. In this case, for example, a rendering image showing the state in which each texture is applied to the three-dimensional shape indicated by the shape data is generated. Then, for these rendering images, a preselected index on an image basis is calculated, and a texture to be used as a texture for adjusting texture is selected based on the result. With this configuration, for example, it is possible to select a texture based on an index selected based on a desired texture.

また、より具体的に、例えば、質感として半透明性を考慮する場合、上記においても説明をしたように、非鏡面領域でのコントラストや、法線方向と陰影の共分散により、観察者が知覚する質感が変化する。そのため、この場合、例えば、非鏡面領域でのコントラストに関する指標(以下、指標1という)、及び、法線方向と陰影の共分散に関する指標(以下、指標2)を用いて、テクスチャの選択を行うことが考えられる。また、この場合、指標1に関し、半透明性が高い物体では、例えば、表面下での輸送によって陰影が弱まり、コントラストが低下することが考えられる。そのため、見かけ上の質感において半透明性を高めようとする場合には、例えば、コントラストの低い質感調整用のテクスチャを用いることが考えられる。そして、この場合、選択対象の複数のテクスチャのそれぞれに対応するレンダリング画像において造形物に対応する領域(物体領域)に対してコントラストを計算し、最もコントラストが低くなるテクスチャを選択することが考えられる。このようにすれば、例えば、観察者が知覚する半透明性を適切に高めることができる。また、この場合、コントラストについては、例えば、マイケルソンコントラスト等の公知の方法で算出することが考えられる。この場合、例えば、コントラストの算出対象となる原画像としてそれぞれのテクスチャを用い、原画像の輝度値(画素値)及び様々な空間周波数サブバンド(例えば、9種程度のサブバンド)について算出した結果を平均する。そして、例えば、その平均値が最小になるテクスチャを選択する。 More specifically, for example, when considering translucency as texture, as explained above, the texture perceived by the observer changes depending on the contrast in the non-specular area and the covariance of the normal direction and the shadow. Therefore, in this case, for example, it is possible to select a texture using an index related to the contrast in the non-specular area (hereinafter referred to as index 1) and an index related to the covariance of the normal direction and the shadow (hereinafter referred to as index 2). In addition, in this case, for an object with high translucency, for example, the shadow is weakened by transportation under the surface, and the contrast is reduced. Therefore, when trying to increase the translucency in the apparent texture, for example, it is possible to use a texture adjustment texture with low contrast. In this case, it is possible to calculate the contrast for the area (object area) corresponding to the shaped object in the rendering image corresponding to each of the multiple textures to be selected, and select the texture with the lowest contrast. In this way, for example, it is possible to appropriately increase the translucency perceived by the observer. In addition, in this case, it is possible to calculate the contrast using a known method such as Michelson contrast. In this case, for example, each texture is used as the original image for which contrast is to be calculated, and the results calculated for the luminance values (pixel values) of the original image and various spatial frequency subbands (for example, about nine types of subbands) are averaged. Then, for example, the texture with the smallest average value is selected.

また、指標2に関し、半透明性が高い物体では、例えば、形状と陰影分布との整合性が失われることが考えられる。そのため、見かけ上の質感において半透明性を高めようとする場合には、形状と陰影分布との整合性が低くなる質感調整用のテクスチャを用いることが考えられる。そして、この場合、例えば、選択対象の複数のテクスチャのそれぞれに対応するレンダリング画像における物体領域に対し、不透明の場合と比較して表面の輝度パターンがどれだけ変化しているかを計算して、最も変化が大きくなるテクスチャを選択することが考えられる。このようにすれば、例えば、観察者が知覚する半透明性を適切に高めることができる。また、より具体的に、この場合、例えば、選択対象の複数のテクスチャのそれぞれに対応するレンダリング画像に加えて、不透明の場合に対応するレンダリング画像を用いることが考えられる。不透明の場合に対応するレンダリング画像としては、例えば、形状データが示す立体形状に対してテクスチャを適用しない状態を示すレンダリング画像を生成することが考えられる。また、この場合、それぞれのレンダリング画像における物体領域に対し、例えば、画像中の画素値の中央値を基準として、明部と暗部とに分けることで、表面輝度のパターンを符号化する。そして、選択対象の複数のテクスチャのそれぞれに対応するレンダリング画像に対し、不透明の場合に対応するレンダリング画像と比べて符号の異なる画素の数をカウントし、符号の異なる画素数が最も多いテクスチャを選択する。このようにすれば、例えば、予め選択した複数の指標に基づき、質感調整用のテクスチャとして用いるテクスチャを適切に選択することができる。また、造形物の形状等によっては、例えば、最適なテクスチャが指標によって異なること等も考えられる。この場合、例えば、予め設定した基準に基づき、いずれかの指標の結果を優先してテクスチャを選択すること等が考えられる。 In addition, with regard to index 2, for an object with high translucency, for example, it is considered that the consistency between the shape and the shading distribution is lost. Therefore, when trying to increase the translucency in the apparent texture, it is considered to use a texture adjustment texture that reduces the consistency between the shape and the shading distribution. In this case, for example, it is considered to calculate how much the surface luminance pattern changes for the object area in the rendering image corresponding to each of the multiple textures to be selected compared to the opaque case, and to select the texture that causes the largest change. In this way, for example, it is possible to appropriately increase the translucency perceived by the observer. More specifically, in this case, for example, in addition to the rendering images corresponding to each of the multiple textures to be selected, it is considered to use a rendering image corresponding to the opaque case. As the rendering image corresponding to the opaque case, for example, it is considered to generate a rendering image showing a state in which no texture is applied to the three-dimensional shape indicated by the shape data. In addition, in this case, for the object area in each rendering image, for example, the median value of the pixel value in the image is used as a criterion, and the surface luminance pattern is coded. Then, for the rendering images corresponding to each of the multiple textures to be selected, the number of pixels with different signs is counted compared to the rendering image corresponding to the opaque case, and the texture with the largest number of pixels with different signs is selected. In this way, for example, it is possible to appropriately select a texture to be used as a texture for texture adjustment based on multiple pre-selected indices. Also, depending on the shape of the shaped object, for example, it is possible that the optimal texture differs depending on the indices. In this case, for example, it is possible to select a texture by prioritizing the results of one of the indices based on a preset criterion.

このように、本例においては、例えば、環境光によって造形物の表面に生じる陰影を示すAOテクスチャに基づき、質感調整用のテクスチャを適切に生成することができる。また、質感調整用のテクスチャに基づいて造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することにより、造形物の状態について、例えば、本来の陰影とは異なる状態で陰影が生じているかのように観察者に視認させることができる。また、これにより、例えば、半透明性等の質感について、観察者が知覚する質感を変化させることができる。そのため、本例によれば、例えば、多様な質感を表現する造形物を適切に造形することができる。また、これにより、例えば、所望の質感での造形を行うことや、意匠性の高い造形物を造形すること等をより適切に行うことができる。 In this way, in this example, for example, a texture for adjusting texture can be appropriately generated based on an AO texture that indicates the shadows that are generated on the surface of the model due to ambient light. In addition, by determining the color to be applied to each position on the surface of the model based on the texture for adjusting texture, the observer can visually recognize the state of the model as if the shadows are generated in a state different from the original shadows. This also makes it possible to change the texture perceived by the observer, for example, of the texture of translucency. Therefore, according to this example, for example, a model that expresses a variety of textures can be appropriately formed. This also makes it possible to more appropriately perform, for example, modeling with a desired texture or modeling a model with a high design quality.

ここで、本例において、質感調整用のテクスチャに基づいて造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する動作については、例えば、表面の各位置の色を均一にした造形物において知覚される質感と異なる質感を生じさせる動作等と考えることができる。より具体的に、例えば、造形物に対して照射される光(例えば、環境光)によって造形物の表面に生じる陰影の影響で観察者に知覚される質感を知覚質感と定義し、表面の各位置の色を均一にした造形物において知覚される知覚質感を均一色質感と定義した場合、質感調整用のテクスチャに基づいて造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する動作について、例えば、均一色質感と異なる知覚質感が観察者に知覚されるように、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する動作等と考えることができる。このように構成すれば、例えば、造形物に対して観察者が知覚する質感を適切に変化させることができる。また、上記の説明等から理解できるように、知覚質感としては、例えば、半透明性に関する質感を用いることが考えられる。この場合、質感調整用のテクスチャに基づいて造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する動作では、例えば、知覚質感が均一色質感と異なることで造形物における少なくとも一部の半透明性がより高く知覚されるように、造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定する。このように構成すれば、例えば、造形物の質感として、高い半透明性を適切に表現することができる。 Here, in this example, the operation of determining the color to be applied to each position on the surface of the object based on the texture for adjusting the texture can be considered to be, for example, an operation of generating a texture different from the texture perceived in a model in which the color at each position on the surface is uniform. More specifically, for example, if the texture perceived by the observer due to the influence of the shadow generated on the surface of the object by the light (e.g., ambient light) irradiated to the object is defined as the perceived texture, and the perceived texture perceived in a model in which the color at each position on the surface is uniform is defined as the uniform color texture, the operation of determining the color to be applied to each position on the surface of the object based on the texture for adjusting the texture can be considered to be, for example, an operation of determining the color to be applied to each position on the surface of the object so that the observer perceives a perceived texture different from the uniform color texture. By configuring in this way, for example, the texture perceived by the observer of the object can be appropriately changed. Also, as can be understood from the above explanation, for example, a texture related to translucency can be used as the perceived texture. In this case, in the operation of determining the color to be applied to each position on the surface of the shaped object based on the texture for adjusting the texture, the color to be applied to each position on the surface of the shaped object is determined so that, for example, the perceived texture is different from the uniform color texture, and at least a portion of the shaped object is perceived as being more translucent. With this configuration, for example, it is possible to appropriately express high translucency as the texture of the shaped object.

また、制御PC14において造形データを生成する動作については、上記において説明をした動作に限らず、様々に変更すること等も可能である。例えば、上記においては、質感調整用のテクスチャを生成する動作について、主に、陰影データとしてAOテクスチャを用いる方法について、説明をした。この場合、例えば、遮蔽度情報が自動的に入手できることで、質感調整用のテクスチャの作成を容易かつ適切に自動化することができる。これに対し、質感調整用のテクスチャを生成する動作の変形例では、例えば、AO法以外の方法のコンピュータシミュレーションにより、陰影データを取得してもよい。この場合、例えば、3Dモデルデータが含む形状データが示す形状に対して所望の光源条件で光を照射した状態を示すレンダリング画像を生成して、そのレンダリング画像に基づいて陰影データを取得することが考えられる。また、造形に求められる品質等によっては、例えば、CGのデータにおける各部位に対して必要な輝度を手作業で決めて設計する方法で、陰影データを生成すること等も考えられる。これらの場合も、陰影データとして、例えば、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられるテクスチャを生成することが考えられる。また、この場合、AOテクスチャに代わりにこのテクスチャを用いて、AOテクスチャを用いる場合と同一又は同様の処理を適宜行うことで、質感調整用のテクスチャを生成することが考えられる。また、質感調整用のテクスチャを生成する動作の更なる変形例においては、コンピュータシミュレーションによらず、例えば実際に測定を行うことで、陰影データを取得してもよい。この場合、例えば図5に示す動作により、質感調整用のテクスチャを生成することが考えられる。 In addition, the operation of generating the modeling data in the control PC 14 is not limited to the operation described above, and can be modified in various ways. For example, in the above, the operation of generating the texture for texture adjustment has been described mainly in terms of a method of using an AO texture as shading data. In this case, for example, the occlusion degree information can be automatically obtained, so that the creation of the texture for texture adjustment can be easily and appropriately automated. In contrast, in a modified example of the operation of generating the texture for texture adjustment, the shading data may be obtained by, for example, a computer simulation of a method other than the AO method. In this case, for example, a rendering image showing a state in which light is irradiated under desired light source conditions to a shape indicated by the shape data included in the 3D model data is generated, and the shading data is obtained based on the rendering image. Depending on the quality required for modeling, for example, the shading data may be generated by a method of manually determining and designing the brightness required for each part in the CG data. In these cases, it is also possible to generate a texture to be pasted on the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data as the shading data. In this case, it is possible to generate a texture for adjusting the texture by using this texture instead of the AO texture and appropriately performing the same or similar processing as when using the AO texture. In a further modified example of the operation for generating a texture for adjusting the texture, the shading data may be obtained, for example, by actually performing measurements rather than by computer simulation. In this case, it is possible to generate a texture for adjusting the texture, for example, by the operation shown in FIG. 5.

図5は、質感調整用のテクスチャを生成する動作の更なる変形例の動作を示すフローチャートであり、図3(a)に示したフローチャートにおけるステップS104で行う動作の変形例を示す。本変形例では、質感調整用のテクスチャの生成時において、測定用の立体物を作成して、陰影データを取得する。より具体的に、この場合、例えば、ステップS102において取得する3Dモデルデータが含む形状データに基づき、陰影データを取得するために行う測定用の立体物である測定用立体物を作成する(S212)。測定用立体物の作成については、例えば、造形装置12(図1参照)を用いて行うことが考えられる。この場合、測定用立体物について、例えば、最終的な成果物として造形する造形物とは別の中間成果物となる造形物等と考えることができる。 Figure 5 is a flowchart showing a further modified operation of generating texture for texture adjustment, showing a modified operation of step S104 in the flowchart shown in Figure 3 (a). In this modified example, when generating texture for texture adjustment, a measurement object is created to obtain shading data. More specifically, in this case, for example, a measurement object is created (S212) that is a measurement object used to obtain shading data based on shape data included in the 3D model data obtained in step S102. The measurement object may be created, for example, using the modeling device 12 (see Figure 1). In this case, the measurement object may be considered, for example, as a model that is an intermediate product separate from the product to be modeled as the final product.

また、測定用立体物について、例えば、最終的な成果物として造形する造形物と同じ形状の立体物等と考えることができる。そして、測定用立体物については、例えば、最終的に造形しようとする造形物と同じサイズで作成することが考えられる。このように構成すれば、例えば、造形物の形状に応じて生じる陰影と同じ陰影をより適切に生じさせることができる。また、測定に求められる精度等によっては、測定用立体物について、最終的に造形しようとする造形物と異なるサイズで作成してもよい。この場合、例えば、最終的に造形しようとする造形物よりも小さな測定用立体物を作成することが考えられる。このように構成すれば、例えば、測定用立体物の作成に要する時間やコスト等を適切に低減することができる。また、測定用立体物については、造形装置12によって造形する以外の方法で作成してもよい。この場合、例えば、測定用立体物について、例えば、最終的に造形しようとする造形物と同じ形状であり、かつ、異なる素材で作成された立体物等と考えることができる。 The measurement object may be, for example, a three-dimensional object having the same shape as the object to be formed as the final product. The measurement object may be, for example, created to be the same size as the object to be formed. This configuration can more appropriately generate the same shadows as those that occur according to the shape of the object. Depending on the accuracy required for the measurement, the measurement object may be created to be a different size from the object to be formed. In this case, it is possible to create a measurement object that is smaller than the object to be formed. This configuration can appropriately reduce the time and cost required to create the measurement object. The measurement object may be created by a method other than forming using the forming device 12. In this case, the measurement object may be, for example, a three-dimensional object having the same shape as the object to be formed and made of a different material.

また、本変形例において、測定用立体物を作成した後には、測定用立体物に対して光を照射することで、測定用立体物の表面に陰影を生じさせ、その結果を測定する(S214)。また、この測定結果に基づき、陰影データを取得する。このように構成すれば、例えば、実際の測定により、陰影データを高い精度で適切に取得することができる。また、より具体的に、この場合、例えば、光を照射した状態の測定用立体物を撮影することで、陰影を示す画像を取得する。そして、この画像に基づき、陰影データを取得する。また、陰影データを取得した後には、例えば制御PC14(図1参照)等のコンピュータにおいて、陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成する(S216)。この場合、陰影データに基づいて質感調整用のテクスチャを生成する処理については、例えば、AOテクスチャを用いる場合と同一又は同様に行うことが考えられる。より具体的に、この場合、ステップS214において、陰影データとして、形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられるテクスチャを生成することが考えられる。このように構成すれば、本変形例における陰影データについて、例えば、AOテクスチャと同一又は同様に扱うことができる。また、これにより、ステップS216で質感調整用のテクスチャを生成する動作について、AOテクスチャを用いる場合と同一又は同様に行うことができる。 In addition, in this modified example, after the measurement object is created, light is irradiated onto the measurement object to generate a shadow on the surface of the measurement object, and the result is measured (S214). Also, based on this measurement result, shading data is acquired. With this configuration, for example, shading data can be acquired appropriately with high accuracy by actual measurement. More specifically, in this case, for example, an image showing a shadow is acquired by photographing the measurement object in a state where light is irradiated. Then, shading data is acquired based on this image. Also, after the shading data is acquired, a texture for texture adjustment is generated based on the shading data in a computer such as the control PC 14 (see FIG. 1) (S216). In this case, the process of generating a texture for texture adjustment based on the shading data can be performed in the same or similar manner as, for example, when an AO texture is used. More specifically, in this case, in step S214, it is considered that a texture to be pasted on the surface of the three-dimensional shape indicated by the shape data is generated as shading data. With this configuration, the shading data in this modified example can be treated in the same or similar manner as, for example, an AO texture. This also allows the operation of generating texture for texture adjustment in step S216 to be performed in the same or similar manner as when using AO textures.

本変形例においても、例えば、質感調整用のテクスチャを適切に生成することができる。また、これにより、例えば、見かけ上での造形物の質感を適切に変化させることができる。また、この場合、ステップS214において測定用立体物に光を照射する光源条件を変化させることで、様々な光源条件に合わせて、陰影データを高い精度で適切に取得することができる。また、質感調整用のテクスチャを生成する動作の更なる変形例においては、陰影データについて、テクスチャ以外の形式で取得してもよい。この場合、ステップS216では、テクスチャ以外の形式の陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成する。 In this modified example, for example, a texture for adjusting texture can be appropriately generated. This can also appropriately change the apparent texture of the shaped object. In this case, by changing the light source conditions for irradiating the measurement three-dimensional object with light in step S214, shading data can be appropriately acquired with high accuracy in accordance with various light source conditions. In a further modified example of the operation for generating texture for adjusting texture, the shading data may be acquired in a format other than texture. In this case, in step S216, the texture for adjusting texture is generated based on the shading data in a format other than texture.

また、質感調整用のテクスチャを生成する動作の更なる変形例においては、例えば、測定用立体物を作成することなく、既存の立体物を用いて行う測定の結果に基づき、陰影データを取得すること等も考えられる。より具体的に、造形データとしては、造形データの作成を開始する前から存在している建物(建築物)やオブジェクト等のような、既存の立体物を示すデータを作成することも考えられる。そして、このような場合、測定用立体物を別途作成しなくても、既存の立体物を用いることで、陰影データを取得することができる。この場合、陰影データを取得する動作では、例えば、既存の立体物の表面に生じる陰影に基づき、陰影データを取得する。また、この場合、例えば、図5に示すフローチャートにおけるステップS212の動作を省略して、測定用立体物に代えて既存の立体物を用い、ステップS214以降の動作と同一又は同様の動作を行うことで、陰影データを取得する。また、このようにして取得した陰影データに基づき、質感調整用のテクスチャを生成する。このように構成した場合も、例えば、陰影データを高い精度で適切に取得することができる。また、これにより、例えば、質感調整用のテクスチャを適切に生成することができる。 In addition, in a further modified example of the operation of generating texture for texture adjustment, for example, it is possible to obtain shading data based on the results of measurements performed using an existing three-dimensional object without creating a measurement three-dimensional object. More specifically, it is possible to create data indicating an existing three-dimensional object, such as a building (architecture) or object that exists before the creation of the modeling data is started, as the modeling data. In such a case, it is possible to obtain shading data by using an existing three-dimensional object without separately creating a measurement three-dimensional object. In this case, in the operation of obtaining shading data, for example, shading data is obtained based on the shading generated on the surface of the existing three-dimensional object. In this case, for example, the operation of step S212 in the flowchart shown in FIG. 5 is omitted, and an existing three-dimensional object is used instead of the measurement three-dimensional object, and the shading data is obtained by performing the same or similar operation as the operation of step S214 and thereafter. In addition, a texture for texture adjustment is generated based on the shading data obtained in this way. Even in this configuration, for example, shading data can be obtained appropriately with high accuracy. In addition, for example, a texture for texture adjustment can be generated appropriately.

また、造形データとしては、例えばミニチュア等のような、既存の立体物よりもサイズが小さな造形物を示すデータを作成することも考えられる。この場合、既存の立体物を用いて陰影データを取得する動作について、例えば、造形しようとする造形物よりもサイズの大きな立体物を用いて陰影データを取得する動作等と考えることもできる。また、既存の立体物としては、上記のように、例えば建物のような、特にサイズが大きい立体物を用いることも考えられる。そして、この場合、例えば照明装置等を用いて立体物に光を照射しようとすると、大きなコストがかかる場合がある。そのため、このような場合には、例えば、太陽光等の自然光によって立体物の表面に生じる陰影に基づき、陰影データを取得してもよい。このように構成すれば、例えば、自然光に対応する光源条件において立体物の表面に生じる陰影を示す陰影データを適切に取得することができる。 As for the modeling data, it is also possible to create data representing a model smaller than an existing three-dimensional object, such as a miniature. In this case, the operation of acquiring shadow data using an existing three-dimensional object can also be considered as, for example, an operation of acquiring shadow data using a three-dimensional object larger than the model to be modeled. As for the existing three-dimensional object, as described above, it is also possible to use a particularly large three-dimensional object, such as a building. In this case, it may be very costly to irradiate the three-dimensional object with light using a lighting device or the like. Therefore, in such a case, the shadow data may be acquired based on the shadows that are generated on the surface of the three-dimensional object by natural light such as sunlight. With this configuration, it is possible to appropriately acquire shadow data that represents the shadows that are generated on the surface of the three-dimensional object under light source conditions corresponding to natural light, for example.

また、上記においては、主に、質感調整用のテクスチャを用いて見かけ上の造形物の質感を変化させる点について、説明をした。しかし、造形物の構成によっては、造形物の一部の領域を用いて、造形物の実際の質感を変化させることも可能である。この場合、造形物の実際の質感を変化させつつ、質感調整用のテクスチャを用いて見かけ上の造形物の質感を変化させることで、観察者が知覚する質感をより適切に変化させることができる。また、この場合、例えば図2(b)を用いて上記において説明をした変形例のように、散乱領域156(図2参照)を備える造形物を造形すること等が考えられる。より具体的に、この場合、例えば、図6に示す構成の散乱領域156を用いることが考えられる。 In the above, the explanation has been mainly on changing the apparent texture of a molded object using a texture adjustment texture. However, depending on the configuration of the molded object, it is also possible to change the actual texture of the molded object by using a partial region of the molded object. In this case, the texture perceived by the observer can be changed more appropriately by changing the actual texture of the object while changing the apparent texture of the object using a texture adjustment texture. In this case, it is also possible to form an object having a scattering region 156 (see FIG. 2), for example, as in the modified example explained above with reference to FIG. 2(b). More specifically, in this case, it is possible to use a scattering region 156 having the configuration shown in FIG. 6, for example.

図6は、造形物50の変形例について更に詳しく説明をする図であり、散乱領域156を備える造形物50を造形する場合について、散乱領域156の構成の例を示す。図6(a)は、散乱領域156を備える造形物50の構成の一例を示す図であり、図2(b)に示した造形物50における散乱領域156の詳細な構成の一例を光反射領域152及び着色領域154と共に示す。また、図6(a)では、図示の便宜上、造形物50の一部について、造形物50の表面と直交する法線方向における領域の重なり方を簡略化して示している。本変形例において、造形物50は、光反射領域152、散乱領域156、及び着色領域154を備える。散乱領域156は、白色のインクとクリアインクとを用いて形成される領域であり、光反射領域152と着色領域154との間に形成される。この場合、上記においても説明をしたように、白色のインクが含む色材について、散乱体の一例と考えることができる。また、本変形例において、散乱領域156は、白色のインクの使用割合を異ならせることで単位体積あたりに含む散乱体の量を位置によって異ならせた領域になっている。この場合、白色のインクの使用割合については、例えば、散乱領域156の形成時に単位体積あたりに使用する白色のインクの比率等と考えることができる。また、この比率については、例えば、白色のインクの使用量とクリアインクの使用量との合計に対する白色のインクの使用量の比率等と考えることができる。 6 is a diagram for explaining a modified example of the object 50 in more detail, and shows an example of the configuration of the scattering region 156 when forming the object 50 having the scattering region 156. FIG. 6(a) is a diagram showing an example of the configuration of the object 50 having the scattering region 156, and shows an example of the detailed configuration of the scattering region 156 in the object 50 shown in FIG. 2(b) together with the light reflecting region 152 and the colored region 154. In addition, in FIG. 6(a), for convenience of illustration, the overlapping manner of the regions in the normal direction perpendicular to the surface of the object 50 is simplified for a part of the object 50. In this modified example, the object 50 has the light reflecting region 152, the scattering region 156, and the colored region 154. The scattering region 156 is a region formed using white ink and clear ink, and is formed between the light reflecting region 152 and the colored region 154. In this case, as described above, the color material contained in the white ink can be considered as an example of a scatterer. In addition, in this modified example, the scattering region 156 is a region in which the amount of scatterers contained per unit volume varies depending on the position by varying the proportion of white ink used. In this case, the proportion of white ink used can be considered, for example, as the ratio of white ink used per unit volume when forming the scattering region 156. This ratio can also be considered, for example, as the ratio of the amount of white ink used to the total amount of white ink used and the amount of clear ink used.

また、より具体的に、本変形例において、散乱領域156は、白色のインクの使用割合を互いに異ならせた複数の領域162a~eを有する。複数の領域162a~eのそれぞれは、造形物50の表面と平行な面内における位置が互いに異なる領域であり、白色のインク及びクリアインクを用いて形成される。この場合、複数の領域162a~eの一部について、白色のインクのみ、又はクリアインクのみで形成してもよい。このように構成した場合、白色のインクとクリアインクとを用いて散乱領域156を形成することで、例えば、着色領域154の下にある散乱領域156において、半透明性を示すように光を散乱させることができる。また、これにより、例えば、造形物50の実際の質感を適切に変化させることができる。そのため、本変形例によれば、例えば、質感調整用のテクスチャを用いて見かけ上の造形物の質感を変化させることと、散乱領域156によって造形物50の実際の質感を異ならせることとを、適切に組み合わせることができる。また、この場合、複数の領域162a~eのそれぞれにおいて、白色のインクの使用割合を互いに異なることで、着色領域154を介して外部から入射した光に対する散乱の仕方に差が生じることになる。また、その結果、着色領域154において複数の領域162a~eのそれぞれと重なる位置において、質感に差が生じることになる。そのため、本変形例によれば、例えば、造形物50に対して観察者が知覚する質感をより多様に変化させることができる。 More specifically, in this modified example, the scattering region 156 has a plurality of regions 162a-e in which the proportion of white ink used is different from one another. Each of the plurality of regions 162a-e is a region in which the position in a plane parallel to the surface of the model 50 is different from one another, and is formed using white ink and clear ink. In this case, some of the plurality of regions 162a-e may be formed using only white ink or only clear ink. In this configuration, by forming the scattering region 156 using white ink and clear ink, for example, in the scattering region 156 below the colored region 154, it is possible to scatter light so as to show translucency. In addition, this makes it possible to appropriately change, for example, the actual texture of the model 50. Therefore, according to this modified example, for example, it is possible to appropriately combine changing the apparent texture of the model using a texture adjustment texture and changing the actual texture of the model 50 by using the scattering region 156. In this case, by using a different proportion of white ink in each of the multiple regions 162a-e, differences occur in the way that light incident from the outside through the colored region 154 is scattered. As a result, differences in texture occur in the positions of the colored region 154 that overlap with each of the multiple regions 162a-e. Therefore, according to this modified example, it is possible to, for example, provide a more diverse range of textures that the observer perceives for the model 50.

また、本変形例において、観察者が知覚する質感については、例えば、質感調整用のテクスチャを用いることの効果と、領域162a~eを有する散乱領域156を用いることの効果とを組み合わせることで生じると考えることもできる。そして、この場合、質感をより適切に変化させるためには、例えば、複数の領域162a~eのそれぞれを形成する位置について、質感調整用のテクスチャが示す画像に合わせて形成することが考えられる。また、そのための方法としては、散乱領域156の形成の仕方について、例えば、AOテクスチャ等の陰影データに基づいて決定することが考えられる。より具体的に、この場合、制御PC14等において造形データを生成する動作において、例えば、陰影データに基づき、散乱領域156の各位置に対する白色のインクの使用割合を決定する。このように構成すれば、例えば、上記のような散乱領域156を備える造形物50を示す造形データを適切に生成することができる。また、この場合、散乱領域156の各位置に対する白色のインクの使用割合を決定することについては、例えば、散乱領域156の各位置で単位体積あたりに含む散乱体の量を決定すること等と考えることができる。 In addition, in this modified example, the texture perceived by the observer can be considered to be generated by combining, for example, the effect of using the texture adjustment texture and the effect of using the scattering region 156 having the regions 162a-e. In this case, in order to change the texture more appropriately, for example, the positions at which the multiple regions 162a-e are formed can be formed to match the image indicated by the texture adjustment texture. In addition, as a method for doing so, the method for forming the scattering region 156 can be determined, for example, based on shading data such as an AO texture. More specifically, in this case, in the operation of generating the modeling data in the control PC 14 or the like, the proportion of white ink used for each position of the scattering region 156 is determined, for example, based on shading data. With this configuration, for example, modeling data indicating the modeled object 50 having the above-mentioned scattering region 156 can be appropriately generated. In addition, in this case, the determination of the proportion of white ink used for each position of the scattering region 156 can be considered to be, for example, the amount of scatterer contained per unit volume at each position of the scattering region 156.

尚、本変形例の造形物50の場合、白色のインクを用いて形成される光反射領域152についても、光を散乱する領域と考えることができる。この点に関し、本変形例において、光反射領域152については、例えば、散乱領域156と異なり、各位置での白色のインクの使用割合が一定になっていると考えることができる。また、その結果として、光反射領域152について、例えば、散乱領域156と異なり、均一に光を散乱する領域になっていると考えることができる。より具体的に、光反射領域152については、例えば、白色のインクのみで形成することが考えられる。また、光反射領域152について、例えば、領域が不透明になる量の白色のインクを用いて形成される領域等と考えることもできる。造形物50の構成の更なる変形例では、白色のインクとクリアインクとを用いて、光反射領域152を形成してもよい。この場合も、光反射領域152では、例えば、各位置での白色のインクの使用割合を一定にすることが考えられる。また、造形物50の構成の更なる変形例では、散乱領域156についても、各位置での白色のインクの使用割合を一定にすることが考えられる。この場合、散乱領域156について、例えば、光反射領域152よりも少ない使用割合で白色のインクを用いた領域等と考えることができる。 In the case of the model 50 of this modified example, the light reflection region 152 formed using white ink can also be considered as a region that scatters light. In this regard, in this modified example, the light reflection region 152 can be considered to have a constant ratio of white ink used at each position, unlike the scattering region 156. As a result, the light reflection region 152 can be considered to be a region that uniformly scatters light, unlike the scattering region 156. More specifically, the light reflection region 152 can be considered to be formed using only white ink, for example. The light reflection region 152 can also be considered to be a region formed using an amount of white ink that makes the region opaque, for example. In a further modified example of the configuration of the model 50, the light reflection region 152 may be formed using white ink and clear ink. In this case, the light reflection region 152 can also be considered to have a constant ratio of white ink used at each position, for example. In a further modification of the configuration of the model 50, the proportion of white ink used at each position in the scattering region 156 can also be kept constant. In this case, the scattering region 156 can be considered to be, for example, a region in which white ink is used at a lower proportion than in the light reflecting region 152.

また、造形物50の構成の更なる変形例においては、例えば図6(b)に示すように、複数の層172を有する散乱領域156を形成すること等も考えられる。図6(b)は、散乱領域156を備える造形物50の構成の他の例を示す図であり、造形物50の一部について、造形物50の表面と直交する法線方向における領域の重なり方を簡略化して示す。本変形例において、散乱領域156は、造形物50の法線方向において重なる複数の層172を有する。この場合、それぞれの層172については、例えば、造形物50の表面形状に沿って広がる層状の領域等と考えることができる。また、本変形例では、それぞれの層172について、白色のインクと、クリアインクとを用いて形成する。この場合、それぞれの層172について、例えば、単位体積あたりの白色のインクの使用量を光反射領域152よりも少なくして形成される半透明の領域等と考えることもできる。 In addition, in a further modified example of the configuration of the model 50, for example, as shown in FIG. 6B, it is also possible to form a scattering region 156 having multiple layers 172. FIG. 6B is a diagram showing another example of the configuration of the model 50 having the scattering region 156, and shows a simplified view of how the regions overlap in the normal direction perpendicular to the surface of the model 50 for a part of the model 50. In this modified example, the scattering region 156 has multiple layers 172 that overlap in the normal direction of the model 50. In this case, each layer 172 can be considered to be, for example, a layered region that spreads along the surface shape of the model 50. In this modified example, each layer 172 is formed using white ink and clear ink. In this case, each layer 172 can be considered to be, for example, a translucent region formed by using less white ink per unit volume than the light reflecting region 152.

また、散乱領域156における複数の層172のそれぞれについては、例えば、白色のインクの使用割合を互いに異ならせて形成することが考えられる。この場合、散乱領域156について、例えば、光の散乱の仕方が互いに異なる複数の層172が造形物50の法線方向に重なる構成になっていると考えることができる。このような構成の散乱領域156を形成することで、例えば、散乱領域156での光の散乱の仕方を様々に変化させることができる。また、これにより、例えば、造形物50の質感をより多様に変化させることができる。また、この場合、複数の層172について、法線方向に重なる順番に従って白色のインクの使用比率を徐々に変化させて形成すること等も考えられる。この場合、散乱領域156について、例えば、層172を単位にして特性がグラデーション状に変化する領域になると考えることができる。このように構成すれば、例えば、造形物50において、より多様な質感を表現することができる。より具体的に、この場合、例えば、光反射領域152に最も近い側の層172における白色のインクの使用比率を最も多くして、光反射領域152から離れるに従って白色のインクの使用比率を徐々に少なくすることが考えられる。また、反対に、例えば、光反射領域152に最も近い側の層172における白色のインクの使用比率を最も少なくして、光反射領域152から離れるに従って白色のインクの使用比率を徐々に多くすること等も考えられる。また、散乱領域156が有する複数の層172のうち、少なくとも一部の層172について、例えば図6(a)に示す構成の散乱領域156のように、複数の領域162を有する構成で形成してもよい。このように構成すれば、例えば、造形物50において、より多様な質感を表現することができる。 In addition, it is possible to form each of the multiple layers 172 in the scattering region 156 with a different ratio of white ink used. In this case, the scattering region 156 can be considered to have a configuration in which multiple layers 172 with different ways of scattering light overlap in the normal direction of the model 50. By forming the scattering region 156 with such a configuration, for example, it is possible to change the way light is scattered in the scattering region 156 in various ways. This also makes it possible to change the texture of the model 50 in a more diverse way. In this case, it is also possible to form the multiple layers 172 by gradually changing the ratio of white ink used according to the order in which they overlap in the normal direction. In this case, the scattering region 156 can be considered to be a region in which the characteristics change in a gradational manner, for example, for each layer 172. By configuring it in this way, for example, a more diverse texture can be expressed in the model 50. More specifically, in this case, for example, it is possible to use the largest proportion of white ink in the layer 172 closest to the light reflecting region 152, and gradually decrease the proportion of white ink as it moves away from the light reflecting region 152. Conversely, for example, it is also possible to use the smallest proportion of white ink in the layer 172 closest to the light reflecting region 152, and gradually increase the proportion of white ink as it moves away from the light reflecting region 152. In addition, at least some of the layers 172 of the multiple layers 172 in the scattering region 156 may be formed to have multiple regions 162, such as the scattering region 156 shown in FIG. 6A. With this configuration, for example, a more diverse texture can be expressed in the shaped object 50.

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。以下においては、説明の便宜上、上記において説明をした変形例等も含めて、本例という。3D造形(3Dプリント)の分野において、例えば上記において説明をした散乱領域156を用いる構成のように、散乱現象等の物理的特性を実際に変化させる構成を用いれば、半透明性等の質感を表現することができる。しかし、この場合、造形の材料の特性等によって、表現可能な質感の範囲が狭くなる場合がある。これに対し、本願の発明者は、半透明性等の質感を人間が知覚する要因について、必ずしも物理的な現象(散乱現象等)に依存しないことに着目した。また、この観点に基づき、質感を知覚する手がかりに即して画素値(輝度値)を制御した質感調整用のテクスチャを用いて、造形物の見かけ上の質感を変化させることを考えた。この場合、質感調整用のテクスチャについて、例えば、半透明性等の質感を人間が知覚する手がかりを再現するというコンセプトで作成されている等と考えることができる。 Next, supplementary explanations will be given regarding each of the configurations described above. In the following, for convenience of explanation, the present example will include the modified examples described above. In the field of 3D modeling (3D printing), if a configuration that actually changes the physical characteristics of the scattering phenomenon, such as the configuration using the scattering region 156 described above, is used, it is possible to express the texture of translucency, etc. However, in this case, the range of textures that can be expressed may be narrowed depending on the characteristics of the material used for modeling, etc. In response to this, the inventor of the present application focused on the fact that the factors by which humans perceive textures such as translucency do not necessarily depend on physical phenomena (scattering phenomena, etc.). Based on this viewpoint, the inventor considered changing the apparent texture of a modeled object using a texture adjustment texture in which pixel values (brightness values) are controlled in accordance with the clues for perceiving the texture. In this case, the texture adjustment texture can be considered to be created with the concept of reproducing the clues by which humans perceive textures such as translucency, for example.

また、この場合、本例で用いる方法について、例えば、質感に関連する特徴をテクスチャで再現することで、いわば錯視的に、観察者が知覚する質感を変化させると考えることができる。また、より具体的に、この場合、例えば、半透明性を示す散乱を実際には生じない構成で造形した造形物に対し、半透明性の知覚に関連する特徴を質感調整用のテクスチャで再現することで、見かけ上の半透明性を表現する。このように構成すれば、例えば図2(a)に示す構成の造形物のように、物理的な散乱の状態を変化させるための領域(散乱領域156)を形成しない場合でも、半透明性を適切に表現することができる。また、この場合、例えば図2(b)に示す構成の造形物のように、散乱領域156を更に用いれば、半透明性をより高めることできる。また、この場合、例えば、位置によって散乱の仕方を異ならせた散乱領域156を用いることで、特殊な外観の表現等を行うこと等も可能になる。 In this case, the method used in this example can be considered to change the texture perceived by the observer in an optical illusion, for example, by reproducing the texture-related features with texture. More specifically, in this case, for example, for a model formed with a configuration that does not actually produce scattering that indicates translucency, the features related to the perception of translucency are reproduced with a texture for adjusting the texture, thereby expressing apparent translucency. With this configuration, translucency can be appropriately expressed even if a region for changing the physical scattering state (scattering region 156) is not formed, for example, as in the model with the configuration shown in FIG. 2(a). In this case, if the scattering region 156 is further used, for example, as in the model with the configuration shown in FIG. 2(b), the translucency can be further increased. In this case, for example, by using the scattering region 156 that scatters differently depending on the position, it is possible to express a special appearance, etc.

また、本願の発明者は、上記において説明をした方法によって観察者が知覚する質感が変化することについて、評価実験によって、確認をした。より具体的に、本願の発明者は、互いに異なる複数種類の形状と、互いに異なる複数種類の質感調整用のテクスチャとの組み合わせにより、様々な複数の条件で、造形物を造形した。そして、複数の被験者が参加する主観評価の手法でそれぞれの造形物の状態を評価することで、半透明性等の質感について、質感調整用のテクスチャの影響で有意な変化が生じること等を確認した。 The inventors of the present application also conducted evaluation experiments to confirm that the texture perceived by the observer changes as a result of the method described above. More specifically, the inventors of the present application created objects under a variety of conditions by combining multiple different types of shapes with multiple different types of texture-adjusting textures. Then, by evaluating the state of each object using a subjective evaluation method involving the participation of multiple subjects, the inventors confirmed that significant changes occur in textures such as translucency due to the influence of the texture-adjusting textures.

本発明は、例えば造形データの作成方法等に好適に用いることができる。 The present invention can be suitably used, for example, in a method for creating modeling data.

10・・・造形システム、102・・・ヘッド部、104・・・造形台、106・・・走査駆動部、110・・・制御部、12・・・造形装置、14・・・制御PC、152・・・光反射領域、154・・・着色領域、156・・・散乱領域、162・・・領域、172・・・層、202・・・インクジェットヘッド、204・・・紫外線光源、206・・・平坦化ローラ、50・・・造形物、52・・・サポート層 10: Modeling system, 102: Head unit, 104: Modeling table, 106: Scanning drive unit, 110: Control unit, 12: Modeling device, 14: Control PC, 152: Light reflection area, 154: Coloring area, 156: Scattering area, 162: Area, 172: Layer, 202: Inkjet head, 204: Ultraviolet light source, 206: Flattening roller, 50: Modeled object, 52: Support layer

Claims (13)

造形装置に造形させる造形物を示すデータである造形データを作成する造形データの作成方法であって、
前記造形物の形状を決定する形状決定段階と、
前記造形物の形状に応じて前記造形物の表面に生じる陰影を示すデータである陰影データを取得する陰影データ取得段階と、
前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を前記陰影データに基づいて決定する表面色決定段階と
を備えることを特徴とする造形データの作成方法。
A method for creating modeling data that is data representing a modeled object to be modeled by a modeling device, comprising the steps of:
A shape determination step of determining a shape of the object;
a shadow data acquiring step of acquiring shadow data representing a shadow generated on a surface of the object according to a shape of the object;
and a surface color determination step of determining a color to be applied to each position on the surface of the object based on the shading data.
前記陰影データ取得段階において、前記陰影データとして、前記造形物の表面に生じる陰影を示す画像である陰影画像を取得し、
前記表面色決定段階において、前記陰影画像に対する階調反転を行った画像である反転画像に基づき、前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することを特徴とする請求項1に記載の造形データの作成方法。
In the shadow data acquisition step, a shadow image is acquired as the shadow data, which is an image showing a shadow occurring on a surface of the object;
2. The method for creating modeling data according to claim 1, wherein in the surface color determination step, a color to be applied to each position on the surface of the model is determined based on an inverted image which is an image obtained by performing gradation inversion on the shaded image.
前記表面色決定段階において、前記反転画像に基づき、前記造形物の形状に応じて前記造形物の表面に生じる陰影の影響が低減されて観察者に知覚されるように、前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することを特徴とする請求項2に記載の造形データの作成方法。 The method for creating modeling data according to claim 2, characterized in that in the surface color determination step, a color to be applied to each position on the surface of the model is determined based on the inverted image so that the effect of shading on the surface of the model according to the shape of the model is reduced and perceived by an observer. 前記造形物に対して照射される光によって前記造形物の表面に生じる陰影の影響で観察者に知覚される質感を知覚質感と定義し、表面の各位置の色を均一にした前記造形物において知覚される前記知覚質感を均一色質感と定義した場合、
前記表面色決定段階において、前記均一色質感と異なる前記知覚質感が観察者に知覚されるように、前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することを特徴とする請求項1に記載の造形データの作成方法。
When the perceived texture is defined as the texture perceived by an observer due to the influence of shadows generated on the surface of the object by light irradiated onto the object, and the perceived texture perceived in the object in which the color of each position on the surface is made uniform is defined as the uniform color texture,
The method for creating modeling data according to claim 1 , wherein in the surface color determination step, a color to be applied to each position on the surface of the model is determined so that the perceived texture different from the uniform color texture is perceived by an observer.
前記知覚質感は、半透明性に関する質感であり、
前記表面色決定段階において、前記知覚質感が前記均一色質感と異なることで前記造形物における少なくとも一部の半透明性がより高く知覚されるように、前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を決定することを特徴とする請求項4に記載の造形データの作成方法。
The perceived texture is a texture related to translucency,
The method for creating modeling data according to claim 4, characterized in that, in the surface color determination step, a color to be applied to each position on the surface of the model is determined so that the perceived texture is different from the uniform color texture, thereby causing at least a portion of the model to be perceived as more translucent.
前記形状決定段階において、前記造形物の形状を示すデータである形状データに基づき、前記造形物の形状を決定し、
前記表面色決定段階において、前記形状データが示す立体形状の表面に対して貼り付けられるテクスチャを生成することを特徴とする請求項1に記載の造形データの作成方法。
In the shape determination step, a shape of the object is determined based on shape data which is data indicating a shape of the object;
2. The method according to claim 1, wherein in the surface color determination step, a texture is generated to be applied to a surface of the three-dimensional shape represented by the shape data.
前記形状データ及び前記テクスチャに基づいて前記造形データを生成する造形データ生成段階を更に備え、
前記造形データ生成段階において、光を散乱する性質の含有物である散乱体を含み、かつ、単位体積あたりに含む前記散乱体の量を位置によって異ならせた領域である散乱領域を備える前記造形物を示す前記造形データを生成することを特徴とする請求項6に記載の造形データの作成方法。
a modeling data generating step of generating the modeling data based on the shape data and the texture,
The method for creating modeling data according to claim 6, characterized in that, in the modeling data generation step, the modeling data is generated which indicates the modeled object having a scattering region which is a region containing a scatterer that is an inclusion that has the property of scattering light and in which the amount of the scatterer contained per unit volume varies depending on the position.
前記造形データ生成段階において、前記散乱領域の各位置で単位体積あたりに含む前記散乱体の量を前記陰影データに基づいて決定することにより、前記散乱領域を備える前記造形物を示す前記造形データを生成することを特徴とする請求項7に記載の造形データの作成方法。 The method for creating modeling data according to claim 7, characterized in that in the modeling data generation step, the amount of the scatterer contained per unit volume at each position of the scattering region is determined based on the shading data, thereby generating the modeling data representing the model having the scattering region. 前記陰影データ取得段階において、AO法(Ambient Occlusion法)を用いたコンピュータシミュレーションにより、前記陰影データを取得することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の造形データの作成方法。 The method for creating modeling data according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in the shadow data acquisition step, the shadow data is acquired by computer simulation using the AO method (ambient occlusion method). 前記陰影データ取得段階において、前記形状決定段階で決定した形状と同じ形状の立体物を作成し、前記立体物に対して光を照射することで前記立体物の表面に生じさせた陰影に基づき、前記陰影データを取得することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の造形データの作成方法。 The method for creating modeling data according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in the shadow data acquisition step, a three-dimensional object having the same shape as the shape determined in the shape determination step is created, and the shadow data is acquired based on a shadow generated on the surface of the three-dimensional object by irradiating the three-dimensional object with light. 前記造形データは、既存の立体物を示すデータであり、
前記陰影データ取得段階において、前記既存の立体物の表面に生じる陰影に基づき、前記陰影データを取得することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の造形データの作成方法。
The modeling data is data representing an existing three-dimensional object,
9. The method for generating modeling data according to claim 1, wherein, in the shadow data obtaining step, the shadow data is obtained based on a shadow occurring on a surface of the existing three-dimensional object.
造形装置に造形させる造形物を示すデータである造形データを生成する造形データ生成装置であって、
前記造形物の形状を決定する形状決定処理と、
前記造形物の形状に応じて前記造形物の表面に生じる陰影を示すデータである陰影データを取得する陰影データ取得処理と、
前記造形物の表面の各位置に対して着色する色を前記陰影データに基づいて決定する表面色決定処理と
を行って、前記造形データを生成することを特徴とする造形データ生成装置。
A modeling data generating device that generates modeling data which is data representing a model to be modeled by a modeling device,
A shape determination process for determining a shape of the object;
a shadow data acquisition process for acquiring shadow data which is data indicating a shadow generated on a surface of the object according to a shape of the object;
and a surface color determination process for determining a color to be applied to each position on the surface of the object based on the shading data, thereby generating the object data.
造形物を造形する造形装置であって、
請求項12に記載の造形データ生成装置と、
前記造形データ生成装置が生成する前記造形データに基づいて前記造形物を造形する造形装置と
を備えることを特徴とする造形システム。
A modeling apparatus for modeling a modeled object, comprising:
The modeling data generating apparatus according to claim 12,
and a modeling device that models the object based on the modeling data generated by the modeling data generation device.
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