JP2004152000A

JP2004152000A - Image simulation method of paint appearance including coloring material

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Publication number: JP2004152000A
Application number: JP2002316379A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Takahashi; 秀和高橋; Kinya Kumazawa; 金也熊沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】新規発色材料を含む塗料による塗装外観についても、発色材料を試作したり、これを用いた塗装膜スペクトルデータを実測したりすることなく、商品の存在する環境を顧慮した視覚処理を行って色変換し、シミュレーション画像を生成することができる塗装外観の画像シミュレーション方法を提供する。
【解決手段】塗装膜を構成する材料の物性及び構造の指定に基づいて塗装膜の光学特性（反射スペクトル分布）を算出し、仮想塗装物の位置、仮想塗装物に対する観察者の位置、仮想塗装物に入射する光の方向及び強度分布の設定に基づいて、前記塗装膜の光学特性算出値から仮想塗装物の光学特性を算出し、次いで算出された仮想塗装物の光学特性値から仮想塗装物の発色状態を算出し、算出された仮想塗装物の発色状態を画像出力し、表示する。
【選択図】図１[Problem] To perform visual processing in consideration of the environment where a product exists, without trial production of a coloring material or actual measurement of coating film spectrum data using the coloring material, even for a coating appearance using a paint containing a new coloring material. The present invention provides a method for simulating the appearance of a paint, which can perform color conversion and generate a simulation image.
An optical characteristic (reflection spectrum distribution) of a coating film is calculated based on the specification of physical properties and a structure of a material constituting the coating film, and a position of a virtual coating object, a position of an observer with respect to the virtual coating object, and a virtual coating. Based on the setting of the direction and intensity distribution of light incident on the object, the optical characteristics of the virtual coating object are calculated from the calculated optical characteristic values of the coating film, and then the virtual coating object is calculated from the calculated optical characteristic values of the virtual coating object. Is calculated, and the calculated coloring state of the virtual painted object is output as an image and displayed.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば回折、散乱作用など光の物理的作用によって発色する発色材料を含む塗料による塗装外観を視覚的に確認するのに用いられるシミュレーション方法に係わり、例えば自動車の外板塗装にこのような発色材料入り塗料を適用した場合の画像シミュレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の表面意匠の設計や評価に際して、リアルな表面意匠の画像生成が求められており、従来までに知られている意匠表面の画像化方法としては、例えば、以下のものがあげられる。
【０００３】
例えば、自動車の車体塗装設計に関する技術として、特開平１１−６６１１９号公報には、パーソナルコンピュータを利用して、ソリッド系塗色やメタリック系塗色からなる自動車外板塗色の見本色から、被支援者が自動車外板塗色を車体に塗装された状態で視覚的に選定することができ、かつ選定された見本色の塗料配合を直ちに知ることができる自動車外板塗色の選定支援方法が提案されている。この方法における画像生成としては、パーソナルコンピュータの記憶装置に、被支援者による選択に供するための見本色を予め格納しておき、被支援者による自動車外板塗色の選定のために、表示装置に前記見本色を表示し、被支援者が指定した見本色を有する自動車車体の３次元コンピュータグラフィックス画像を自動車車体の３次元形状データ及び前記見本色の分光反射率データを用いて前記パーソナルコンピュータで作成、表示して被支援者に提示するようにしている。
【０００４】
また、特開平７−２６２４１３号公報に記載された３次元カラーグラフィック表示方法においては、基礎形状ＣＡＤデータ、色彩データ、材料種類データ等をそれぞれ独立してデータベース化し、これらを自由に組み合わせ画像化している。
【０００５】
特開平７−１２９７９４号公報には、表示対象の表面形状、表示対象表面の変角反射特性、光源と表示対象表面と視点との位置関係及び光源の輝度に関するデータに基づいてカラー画像を作成、表示するコンピュータグラフィック装置で、前記表示対象表面の変角反射特性及び光源の輝度に関するデータに基づいて表示対象表面の明度、色相及び彩度についての光の入射方向及び反射方向に関する角度特性を計算し、表示対象表面の明度、色相及び彩度についての角度特性を各々独立に変更して色調節し、明度、色相及び彩度についての角度特性を各色成分に関する角度特性に変換することによって、各色成分に関する角度特性、表示対象の表面形状、及び光源と表示対象表面と視点との位置関係に関するデータに基づいて表示対象の画像データを作成することが記載されている。
【０００６】
以上の方法においては、被観察物の表面意匠の光学特性を被観察物を構成する発色材料の物性や構造、被観察物を取り囲む環境因子を条件に入れて算出するのではなく、過去に得られた分光特性データベースや見本との見比べによる色あわせに基づく分光特性データベース、簡便な経験式に基づく分光特性分布等を用いて画像化するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
自動車等の設計においては、季節や天候、背景などの組み合わせによる多くのシーンに対する意匠性の選定及び評価をコンピュータグラフィックスによって行うことや、視認性向上を加味した設計、評価を行うことが要求されてきているが、現在提案されている方法では、表面意匠の材料構成を加味して、リアルな材質感の変化を画像表示することは極めて困難である。
【０００８】
また、近年、例えば回折、散乱作用など光の物理的作用によって発色し、見る方向によって色相が変化するような新規発色材料が開発され、このような発色材料を光輝材として含有する塗料も使用されるようになってきているが（例えば、特開２０００−３３３３４号、特開２００１−５８１５４号公報参照）、このような発色材料を構成する誘電体材料の種類や構造、発色材料のサイズや形態、塗装膜への含有率や配向状態、さらにはベース塗料の種類や塗膜厚さ、ベースカラーなどの組み合わせは無限に存在することになり、これら発色材料を試作し、それぞれの塗料と組み合わせて実際に塗装試験を行うとなると、莫大な時間と費用がかかることが明らかであり、このような発色材料を含む塗料による塗装外観の画像シミュレーション方法の確立が求められている。
【０００９】
本発明は、このような自動車を始めとする塗装外観の画像シミュレーションにおける上記課題に鑑みてなされたものであって、新規発色材料を含む塗料による塗装外観についても、測光・測色等の実測系を用いることなく、商品の存在する環境を顧慮した視覚処理を行って、色変換し、シミュレーション画像を生成することができる画像シミュレーション方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる塗装外観の画像シミュレーション方法においては、光の物理的作用によって発色する新規発色材料を含む塗料による塗装外観を画像シミュレーションするにあたり、まず、塗装膜を構成する材料の物性及び構造の指定に基づいて塗装膜の光学特性を算出し、算出された塗装膜の光学特性算出値から、仮想塗装物の位置、仮想塗装物に対する観察者の位置、仮想塗装物に入射する光の方向及び強度分布の設定に基づいて、仮想塗装物の光学特性を算出し、次いで算出された仮想塗装物の光学特性算出値から仮想塗装物の発色状態を算出したのち、算出された仮想塗装物の発色状態を画像出力し、表示するようにしており、新規発色材料を含む塗装外観の画像シミュレーション方法におけるこのような構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係わる塗装外観の画像シミュレーション方法における好適な処理工程を示すフローチャートである。
まず、ステップ１０１において、発色材料を構成する各材料の屈折率、構造、形状、サイズなどを指定し、これに基づいて発色材料表面へ光の入射角度と反射角度に依存する反射スペクトル分布等の反射特性及び、発色材料表面への光の入射角度と発色材料からの射出角度に依存する透過スペクトル分布等の透過特性を算出する。反射特性及び透過特性の算出値は、ステップ１０２において保存され、データファイルが作成される。
【００１２】
次に、ステップ１０３において、塗装膜を構成する材料、すなわち、塗膜の屈折率、塗膜厚さ、塗膜内における発色材料の含有率、配置などを指定し、これらとステップ１０１で算出された反射特性及び透過特性に基づいて塗装膜の光学特性を算出し、ステップ１０４において算出値が保存され、データファイル化される。このとき、前記各条件に基づく電磁波計算により塗装膜への光の入射角度と反射角度に依存する反射スペクトル分布を算出し、塗装膜表面の各発色材料の並びの乱れに起因して、塗装膜への光の入射角度と反射角度に依存する反射スペクトル分布の影響を加味し、例えば正規分布等の統計分布関数表示によってこのスペクトル分布を変形することによって算出した塗装膜での光の反射スペクトル分布を用い、あらかじめ塗装膜内の各発色材料の並びの乱れが明らかになった市販されている代表的な既存の光の物理的作用によって発色する発色材料を用いた表面意匠の実物と、前記統計分布関数表示によってこのスペクトル分布を変形することによって算出された光反射スペクトル分布による画像と比較しておき、この一致性を再現できる前記統計分布関数を得、これを用いた塗装膜での光の反射スペクトル分布を以後用いるようにする。
【００１３】
そして、ステップ１０５において、仮想塗装物の位置、これに対する観察者の位置、入射する外部光源の種類や光の方向、強度分布などの設定を行うことによって、ステップ１０３で算出された塗装膜の光学特性値（反射スペクトル分布）と、設定された各条件値に基づいて、仮想塗装物からの反射スペクトルが光学特性として新たに算出される。
【００１４】
次いで、ステップ１０５において算出された仮想塗装物の光学特性値から発色状態がステップ１０６において算出され、反射スペクトル分布が実際に見える色を示す数値データに変換され、ステップ１０７において仮想塗装物の発色状態が画像出力され、表示装置に表示される。
【００１５】
そして、仮想塗装物の置かれている環境条件、例えば、観察者に対する位置や方向、入射する外部光源の種類（昼間、夜間）や強度分布（季節、天候）などの設定を変更する場合には、ステップ１０５まで戻り、ステップ１０４で保存したファイルのデータと新たな設定値に基づいて、仮想塗装物からの反射スペクトルが光学特性として新たに算出される。また、発色材料を変更することなく、塗装膜、すなわち塗装条件の設定を変更するには、ステップ１０３まで戻り、ステップ１０２で保存したファイルのデータと塗装膜材料の物性や構造に関する新たな設定値に基づいて、塗装膜の光学特性値が算出される。また、発色材料の設定を変更する場合には、ステップ１０１まで戻ることは言うまでもない。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
（実施例１）
第１の実施例として、第１の誘電体が第２の誘電体中に微細かつ規則的に配列された物理発色材料を含む塗料を用いて、当該発色材料が全面を覆うように塗装された場合における車体表面の色の変化をシミュレーションした例を示す。
【００１８】
まず、発色材料１については、図２に示すように、第１の誘電体であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：平均屈折率ｎ_１＝１．５８）からなり、ｘ−ｙ面内で２次元状に規則配列された円柱状の微細構造体２と、第１の誘電体とは異なる屈折率を備えた第２の誘電体であるナイロン６（Ｎｙｒｏｎ−６：平均屈折率ｎ_２＝１．５３）からなり、前記微細構造体２を取り囲み、微細構造体２の規則配列を保持するマトリックス材３からなるものとした。
【００１９】
円柱状をなす前記微細構造体２は、それぞれ０．１５μｍの径（２ｒ）を有すると共に、ｘ，ｙ軸方向に０．１５μｍのピッチ（Λ）だけ互いに離間し、ｘ軸方向にＭ＝２００列、ｙ軸方向にＮ＝１５行配列されている。そして、この発色材料１を含む塗装膜構造としては、図３に示すように、下地としての黒色ベースカラー層１１の上に、クリヤ層１２が形成され、上記発色材料１を短く切断した発色材チップ１３がクリヤ層１２中に含まれるものを想定した。また、クリヤ層１２の屈折率を１．５とし、黒色のベースカラー層１１に入射した光はすべて吸収されるものとした。なお、塗装膜１０の発色は青色を目標とした。
【００２０】
この塗装膜１０での任意の光入射角度と受光角度における反射及び任意の光入射角度と光射出角度における透過スペクトル分布を求めるために、以下に示すマックスウエルの電磁波方程式を解法した。
【００２１】
【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

【００２２】
ここで、Ｅは電磁波の電場、Ｈは電磁波の磁場、εは誘電体の誘電率、μは誘電体の透磁率であって、上記の断面構造を有する系の反射、透過スペクトルの代表的な解法であるモーメント法を用いて計算した。
【００２３】
発色材料１を含む塗装膜１０内において、上記発色材チップ１３（発色材料１）を全面敷き詰めた状態を想定し、前述のように発色材料１を構成する第１及び第２誘電体の屈折率ｎ_１＝１．５８およびｎ_２＝１．５３、円柱径２ｒ＝０．１５μｍ、円柱間のピッチΛ＝０．１５μｍ、円柱数（Ｎ×Ｍ＝１５×２００）を指定し、任意の光の入射角度θｉｎと光の受光角度θｒｅｆに対する反射スペクトル分布のデータベースファイルを作成した。ここで、入射角度θｉｎは、入射光の進行方向と入射光側の発色材料表面に立てた法線とのなす角度、受光角度θｒｅｆは、反射光の進行方向と反射光側の発色材料表面に立てた法線とのなす角度、光の射出角度θｏｕｔは、透過光の進行方向と透過光側の発色材料表面の法線とのなす角度である。得られたデータベースは、反射スペクトルに関してＩＲ（λ，θｉｎ，θｒｅｆ）とし、この塗膜構成について、モーメント法を用いて、反射スペクトル計算を実行し、これをデータファイル化した。
【００２４】
さらに、選択された前記塗装膜表面の反射スペクトル分布のデータベースに基づいて、図４に示すように、車体塗装の反射スペクトルを計算した。
【００２５】
図４において、記号２０は車体表面（仮想塗装物）を表し、この車体表面２０を複数の要素に分割する。記号２０ａはこの分割要素のひとつを示すものである。車体表面２０において塗装が施されているところは、図３に示した塗装膜構造を有している。また、記号３０は太陽光など外部光源の入射光であり、記号３１は分割要素２０ａでの反射光、４０は観察者の視線方向を示すものである。
【００２６】
まず、車体表面２０を画像化するために、車体形状データやパーツの種類や形状を参照した。次に、分割要素２０ａでの観察者の視線４０方向への反射光（反射スペクトル）を算出するため、車体（仮想塗装物）の位置、車体に対する観察者の位置、光源の位置を設定し、各分割要素への入射光３０と、その視線４０方向への反射光を決定し、入射光３０の強度を決めるため、車体に入射する外部光源としての太陽位置（時刻）及び天気の状況、過去の経験を基にした人間の視覚感度に対応して光の強度分布を設定し、前記塗装膜１０の反射スペクトルデータファイルを参照した。
【００２７】
上記各分割要素での反射スペクトルの総和による車体表面全体の反射スペクトルを算出するため、レンダリング法の中の代表的なレートレース法を実施した。そして、車体表面２０の各分割要素に対して、色相（Ｈ）、明度（Ｖ）、彩度（Ｃ）に関する色彩計算を行い画像を出力した。そして、明るい昼間の状態から急に雲がかかって薄暗くなった時に、駐車中の車に接近した状況下における画像を時系列に複数作成し、車体塗装の意匠性と視認性を確認した。
【００２８】
その結果を図５ないし図７に示す。すなわち、図５は晴天下において遠方から観察した場合の車体塗装画像例、図６は曇天下において遠方から観察した場合の画像例、図７は同じく曇天下において接近して観察した場合の車体塗装画像例である。このように、明るい昼間の状態から急に雲がかかって薄暗くなった時に、駐車中の車に接近した状況下において観察される車体の外観を現実のようにシミュレーションできることが確認された。
【００２９】
（実施例２）
第２の実施例として、発色材料を含む塗装の色設計に対する応用例を以下に示す。
【００３０】
まず、青色の車体塗装表面の画像を生成するのに、以下の計算手順を踏んだ。
【００３１】
図２に示したように、誘電体断面内に規則的な微小構造を形成することによって特定の波長域の光反射を行うことができ、結果として特定の色域の発色をする物理発色材がある。図２に示した実施例１に係わる物理発色材料１における断面内の構造は、第１の誘電体からなり、ｘ−ｙ面内で２次元状に規則配列された円柱状の微小構造体２と、これとは異なる屈折率を有する第２の誘電体からなるマトリックス材３から成り立っている。まず、ポリマーデータベースを参考にして、初期の選択として、上記実施例と同様に第１及び第２の誘電体として、それぞれポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：平均屈折率ｎ_１＝１．５８）及びナイロン６（Ｎｙｒｏｎ−６：平均屈折率ｎ_２＝１．５３）を選択した。この発色材料１の塗装内のクリヤ層に相当する屈折率を有する媒質での任意の光入射角度と受光角度における反射スペクトル分布及び任意の光入射角度と光射出角度における透過スペクトル分を求めるために、上記の断面構造を有する系の反射、透過スペクトルの代表的な解法であるモーメント法を用いて計算した。
【００３２】
すなわち、上記発色材料１を構成する第１及び第２の誘電体の屈折率ｎ_１及びｎ_２、円柱径２ｒ、円柱間のピッチΛ、円柱数（Ｎ×Ｍ）を指定し、任意の光の入射角度θｉｎと光の受光角度θｒｅｆに対する反射スペクトル及び光の入射角度θｉｎと光の射出角度θｏｕｔに対する透過スペクトル分布のデータベースファイルを作成した。
【００３３】
得られたデータベースは、反射スペクトル分布に関してＩＲ（λ，θｉｎ，θｒｅｆ）とし、透過スペクトル分布に関して、ＩＴ（λ，θｉｎ，θｏｕｔ）とした。ここで、λは入射光の波長で３８０ｎｍから７２０ｎｍにわたり、計算サンプリング間隔については１０ｎｍとした。θｉｎは０°から９０°、θｒｅｆ及びθｏｕｔは−９０°から９０°にわたり、θｉｎ、θｒｅｆ及びθｏｕｔは、各々５°づつ変化させた。ここで、実施例１と同様に、円柱径２ｒ＝０．１５μｍ、円柱間のピッチΛ＝０．１５μｍ、円柱数（Ｎ×Ｍ＝１５×２００）の断面寸法を設定し計算を実行した。
【００３４】
次に、図３に示したように、下地の黒色ベースカラー層１１と、クリヤ層１２と、クリヤ層１２中に含まれる発色材チップ１３から成る塗装膜構造を想定した。なお、この系において、以下の仮定を行った。
▲１▼ クリヤ層１２の厚さは、物理発色材チップ１３の厚さの数倍程度である。
▲２▼ クリヤ層１２内では、発色材チップ１３は重なって存在することなく十分に離れている。
▲３▼ クリヤ層１２における光吸収は十分に小さいものとして無視する。
▲４▼ ベースカラー層１１の反射率は、発色材チップ１３の反射率に比べて、かなり小さい。
▲５▼ クリヤ層１２は樹脂で、屈折率ｎ’は、発色材を構成する誘電体の屈折率とほぼ同じ値であり、クリヤ層の表面での光反射は、光の波長に依存しない反射に寄与する部分を含む。
【００３５】
次に、塗装膜１０の表面における光の反射強度を求めるために、以下に示す演算式を用いた。塗装面への入射光の波長は、λとし、塗装膜面に対して、光の入射角度θｉｎで、光の反射角度θｒｅｆとする。
まず、ベースカラー層１１における入射光強度：Ｂ（λ，θｉｎ）は、式（５）により求めた。
【００３６】
【数５】

ここで、θ’ｉｎ、θ’ｏｕｔは、各々クリヤ層１２内の発色材チップ１３への光入射角度、発色材チップ１３からの射出角度を意味する。例えば、
【数６】

のような関係が、スネルの法則によって成り立っている。
Ｒｓｕｒｆ（θｉｎ，θｒｅｆ）は、クリヤ層１２表面における光の反射率である。
【００３７】
式（５）において、第１項は、発色材チップ１３のない部位を透過してきた光強度に関するものであり、第２項は、発色材チップ１３がある部位を透過してきた光強度に関する部分である。なお、ここで、入射光の強度分布をＩ（λ）、塗装膜面に対する発色材チップ１３による被覆割合（占有割合）をＳとする。また、Σは、ベースカラー層１１の微小面積素Δｓにわたって和をとることを意味する。
【００３８】
また、ベースカラー層１１での反射強度：Ａ（λ，θｉｎ）は、式（７）から求めた。
【００３９】
【数７】

【００４０】
これは、ベースカラー層１１に入射した光のベースカラー層１１での拡散反射による反射強度である。ここで、Ｐ（λ）は、色相、明度、彩度等を指定することによって、ベースカラーのデータベースを参照して得られる反射スペクトル分布である。
【００４１】
上記式（５），（６），（７）によって、塗装膜１０からの反射強度ＴＰ（λ，θｉｎ，θｒｅｆ）は、式（８）によって表される。
【００４２】
【数８】

【００４３】
ここで、θ’ｒｅｆは、各々クリヤ層１２内の発色材チップ１３への光反射角度を意味する。式（８）において、第１項は、ベースカラー層１１での拡散反射により、発色材チップ１３を透過することなく塗装膜１０の外に射出された光の反射強度であり、第２項は、ベースカラー層１１での拡散反射の後、発色材チップ１３を透過して射出された光の強度、第３項は、発色材チップ１３で直接反射して、射出されたものの強度である。また、第４項は、クリヤ層１２の表面における光反射強度である。以上の算出式を用いて、今回の計算では、ベースカラーは、薄い暗い緑色で、被覆割合Ｓが０．１、０．２、１．０（隙間なく敷き詰めた状態）とし、θｉｎ＝θｒｅｆの場合に関する反射スペクトル計算結果をファイル化した。
【００４４】
塗装膜表面反射スペクトル計算結果を用いて、塗装膜１０内における発色材チップ１３の配向ばらつきに起因する塗装膜１０の反射強度分布を求めるために、以下の計算方法を用いた。
すなわち、代表的な試作物の外観と画像とが一致するように、２つの正規分布関数を用いて、下記パラメーターをフィッテングして、全入射角度と全受光角度にわたる反射強度分布を作成した。ここで、２つの正規分布関数は、式（９）に示すものとする。
【００４５】
【数９】

【００４６】
ここでは、ｚ＝θｉｎ−θｒｅｆであって、２つの正規分布関数における標準偏差σ_１及びσ_２は、それぞれ１０．０及び５０．０とし、ウエイトは、１０：１にし、これらの和を取った分布関数を作った。そして、前記塗装膜１０の反射スペクトル計算から算出した反射スペクトル分布にこの強度分布関数をかけ、新たな塗装膜の反射スペクトル分布を得、これをデータベース化した。
【００４７】
そして、さらに選択された前記塗装膜表面の反射スペクトル分布のデータベースに基づいて、実施例１と同様に車体塗装の反射スペクトルを計算する。
【００４８】
すなわち、車体表面２０を画像化するために、車体形状データやパーツの種類や形状を参照した。次に、分割要素２０ａでの観察者の視線４０方向への反射光（反射スペクトル）を算出するため、車体の位置、車体に対する観察者の位置、光源の位置を設定し、各分割要素への入射光３０と、その視線４０方向への反射光を決定し、入射光３０の強度を決めるため、車体に入射する外部光源としての太陽位置及び天気の状況、過去の経験を基にした人間の視覚感度に対応して、光の強度分布を設定し、前記塗装膜１０の反射スペクトル分布のデータベースを参照して算出した。
【００４９】
上記各分割要素での反射スペクトルの総和による車体表面全体の反射スペクトルを算出するため、レンダリング法の中の代表的なレートレース法を実施した。そして、車体表面２０の各分割要素に対して、色相（Ｈ）、明度（Ｖ）、彩度（Ｃ）に関する色彩計算を行い画像を出力した。以上の手順によって、うす曇りでの塗装膜１０内での発色材チップ１３の被覆割合Ｓによる車体の見え方を確認するため画像を生成し、その結果を図８ないし図１０に示す。すなわち、図８は被覆割合Ｓ＝０．０の場合（発色材チップ１３を含まない場合）における車体塗装の画像例、図９は被覆割合Ｓ＝０．１の場合の画像例、図１０は被覆割合Ｓ＝０．２の場合の画像例である。
【００５０】
これらの結果から、うす曇りの状況下でも、塗装膜１０における発色材チップ１３による被覆割合Ｓが０．２程度あれば、車体塗装として十分意匠性があることを確認された。
【００５１】
上記実施例においては、いずれも自動車の外板塗装に本発明を適用した例を示したが、車体形状に関するデータベースを交換すれば、自動車以外の塗装物に適用できることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる塗装外観の画像シミュレーション方法においては、塗装膜を構成する材料の物性及び構造の指定によって算出された塗装膜の光学特性のデータファイルに基づいて、仮想塗装物としての商品の位置、商品に対する観察者の位置、商品に入射する光の種類、方向、強度分布の設定によって、新たに商品の光学特性を算出し、当該光学特性算出値から発色状態を決定して画像化するようにしているので、新規発色材料を含む塗料による塗装外観についても、新規発色材料を試作したり、これを含む塗装物のスペクトルデータを実測したりすることなく、種々のシーンに対応した現実感のある画像シミュレーションが可能になるという極めて優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる塗装外観の画像シミュレーション方法における処理工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例において想定した発色材料の構造を示す斜視図である。
【図３】図２に示した発色材料を含む塗装膜モデルの断面図である。
【図４】本発明の実施例において車体塗装膜からの反射スペクトルの算出方法を示す説明図である。
【図５】実施例１によるシミュレーション画像例として、晴天下における遠方からの車体塗装画像を示す図である。
【図６】実施例１によるシミュレーション画像例として、曇天下における遠方からの車体塗装画像を示す図である。
【図７】実施例１によるシミュレーション画像例として、曇天下において接近した場合の車体塗装画像を示す図である。
【図８】実施例２によるシミュレーション画像例として、発色材料による塗装膜面の被覆割合Ｓが０．０の場合の車体塗装画像を示す図である。
【図９】実施例２によるシミュレーション画像例として、発色材料による塗装膜面の被覆割合Ｓが０．１の場合の車体塗装画像を示す図である。
【図１０】実施例２によるシミュレーション画像例として、発色材料による塗装膜面の被覆割合Ｓが０．２の場合の車体塗装画像を示す図である。
【符号の説明】
１発色材料
２微細構造体（第１の誘電体）
３マトリックス材（第２の誘電体）
１３発色材チップ（発色材料）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a simulation method used for visually confirming the appearance of a paint containing a coloring material that develops a color by a physical action of light such as diffraction, scattering action, and the like. The present invention relates to a method of simulating an image when a paint containing a coloring material is applied.
[0002]
[Prior art]
In recent years, at the time of designing and evaluating surface designs of automobiles and the like, it has been required to generate images of realistic surface designs. Examples of conventionally known methods of imaging a surface of a design include the following. .
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-66119 discloses a technique relating to the design of a body coating of an automobile, which uses a personal computer to determine a coating color of a vehicle exterior panel composed of a solid paint color or a metallic paint color. There is a method for selecting a vehicle exterior paint color that enables the supporter to visually select the exterior paint color of the car body as it is painted on the vehicle body and to immediately know the paint composition of the selected sample color. Proposed. In the image generation in this method, a sample color for selection by the supportee is stored in advance in the storage device of the personal computer, and the display device is selected by the supportee for selection of the paint color of the automobile outer panel. The three-dimensional computer graphics image of the vehicle body having the sample color designated by the supportee is displayed on the personal computer using the three-dimensional shape data of the vehicle body and the spectral reflectance data of the sample color. And display it to the support recipient.
[0004]
Further, in the three-dimensional color graphic display method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-262413, the basic shape CAD data, color data, material type data, etc. are independently made into databases, and these are freely combined into an image. I have.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-129794 discloses a method for creating a color image based on data relating to the surface shape of a display target, the gonio-reflection characteristics of the display target surface, the positional relationship between the light source, the display target surface and the viewpoint, and the luminance of the light source. In the computer graphic device to be displayed, based on the data on the deflective reflection characteristics of the display target surface and the luminance of the light source, calculate the angle characteristics of the light incident direction and the reflection direction for the brightness, hue and saturation of the display target surface. By independently changing the angle characteristics of the brightness, hue, and saturation of the display target surface to adjust the color, and converting the angle characteristics of the brightness, hue, and saturation to the angle characteristics of each color component, Image data of the display target based on the angular characteristics of the display target, the surface shape of the display target, and the data on the positional relationship between the light source, the display target surface, and the viewpoint. It has been described that to create the data.
[0006]
In the above method, the optical characteristics of the surface design of the object to be observed are not calculated by taking into account the physical properties and structure of the coloring material constituting the object to be observed and environmental factors surrounding the object to be observed, but are obtained in the past. An image is formed using the obtained spectral characteristic database, a spectral characteristic database based on color matching based on comparison with a sample, a spectral characteristic distribution based on a simple empirical formula, and the like.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the design of automobiles, etc., it is required to select and evaluate the designability of many scenes based on the combination of the season, weather, background, etc. by using computer graphics, and to design and evaluate in consideration of improved visibility. However, it is extremely difficult with the currently proposed method to display a realistic change in the texture of the material in view of the material configuration of the surface design.
[0008]
In recent years, for example, a new color-forming material has been developed in which a color is formed by the physical action of light such as diffraction and scattering, and the hue changes depending on the viewing direction. (See, for example, JP-A-2000-33334 and JP-A-2001-58154), the type and structure of the dielectric material constituting such a coloring material, and the size and form of the coloring material There are infinite combinations of the content and orientation of the coating film, the type of base paint, coating thickness, base color, etc., and these color-forming materials are prototyped and combined with each paint. Obviously, it would take an enormous amount of time and money to actually perform a coating test, and an image simulation of the appearance of coating with a paint containing such a coloring material. Establishment of law has been demanded.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems in image simulation of a paint appearance such as an automobile, and also relates to an actual measurement system such as photometry and colorimetry for a paint appearance using a paint containing a novel coloring material. It is an object of the present invention to provide an image simulation method capable of performing a visual process in consideration of an environment where a product is present, performing color conversion, and generating a simulation image without using an image.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the method for simulating the appearance of a paint according to the present invention, in simulating the appearance of a paint using a paint containing a novel coloring material that develops color by the physical action of light, first, the physical properties and structure of the material constituting the paint film are specified. Calculate the optical characteristics of the coating film based on the calculated values of the optical characteristics of the coating film, and calculate the position of the virtual coating object, the position of the observer with respect to the virtual coating object, the direction and intensity of light incident on the virtual coating object. Based on the distribution setting, calculate the optical characteristics of the virtual painted object, then calculate the color development state of the virtual painted object from the calculated optical characteristic calculated value of the virtual painted object, and then calculate the color developed state of the virtual painted object. The image is output and displayed, and such a configuration in the image simulation method of the paint appearance including the new coloring material is solved by the conventional problem described above. It is a means of order to attain.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a flowchart showing preferred processing steps in the method for simulating the appearance of a paint according to the present invention.
First, in step 101, the refractive index, structure, shape, size, and the like of each material constituting the coloring material are designated, and based on this, the reflection spectrum distribution and the like depending on the angle of incidence and reflection of light on the surface of the coloring material are specified. A reflection characteristic and a transmission characteristic such as a transmission spectrum distribution depending on an incident angle of light on the surface of the coloring material and an exit angle from the coloring material are calculated. The calculated values of the reflection characteristics and the transmission characteristics are stored in step 102, and a data file is created.
[0012]
Next, in step 103, the materials constituting the coating film, that is, the refractive index of the coating film, the thickness of the coating film, the content of the coloring material in the coating film, the arrangement, and the like are designated, and these are calculated in step 101. The optical characteristics of the coating film are calculated based on the reflection characteristics and the transmission characteristics, and the calculated values are stored in step 104 and converted into a data file. At this time, the reflection spectrum distribution depending on the incident angle and the reflection angle of the light to the coating film is calculated by the electromagnetic wave calculation based on the above conditions, and the arrangement of the coloring materials on the surface of the coating film is disordered. Reflection spectrum distribution of light on the coating film calculated by taking into account the influence of the reflection spectrum distribution depending on the incident angle and the reflection angle of light on the coating film, for example, by deforming this spectrum distribution by displaying a statistical distribution function such as a normal distribution. The actual surface design using a color developing material that develops color by the physical action of a typical existing existing light in which the disorder of the arrangement of each color developing material in the coating film was previously clarified, and the statistics By comparing the image with the light reflection spectrum distribution calculated by deforming the spectrum distribution by the distribution function display, the coincidence can be reproduced. Give the total distribution function, the reflection spectrum distribution of light at the coating film so as employed hereinafter using the same.
[0013]
Then, in step 105, by setting the position of the virtual painted object, the position of the observer with respect to the virtual painted object, the type and direction of the incoming external light source, the direction of the light, the intensity distribution, etc., the optical properties of the coating film calculated in step 103 are set. Based on the characteristic value (reflection spectrum distribution) and each set condition value, a reflection spectrum from the virtual painted object is newly calculated as an optical characteristic.
[0014]
Next, the color development state is calculated in step 106 from the optical property values of the virtual painted object calculated in step 105, and the reflection spectrum distribution is converted into numerical data indicating the actually visible color. In step 107, the color developed state of the virtual painted object is calculated. Is output as an image and displayed on the display device.
[0015]
Then, when changing the environmental conditions where the virtual painted object is placed, for example, the position and direction with respect to the observer, the type of the incident external light source (daytime and nighttime) and the intensity distribution (seasonal and weather) are changed. The process returns to step 105, and a reflection spectrum from the virtual painted object is newly calculated as an optical characteristic based on the data of the file saved in step 104 and the new set value. In order to change the setting of the coating film, that is, the coating condition without changing the coloring material, the process returns to step 103, and the data of the file saved in step 102 and the new setting values relating to the physical properties and structure of the coating film material. Is calculated on the basis of the above. When the setting of the coloring material is changed, it goes without saying that the process returns to step 101.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
[0017]
(Example 1)
As a first example, the first dielectric was coated so as to cover the entire surface using a paint containing a physical coloring material finely and regularly arranged in the second dielectric. An example of simulating a change in the color of the vehicle body surface in such a case is shown.
[0018]
First, as shown in FIG. 2, the coloring material 1 is made of polyethylene terephthalate (PET: average refractive index n ₁ = 1.58), which is a first dielectric, and is two-dimensionally formed in the xy plane. Nylon-6 (Nyron-6: average refractive index n ₂ = 1.53), which is a second dielectric having a refractive index different from that of the first dielectric, and a regularly arranged cylindrical microstructure 2 And a matrix material 3 surrounding the microstructure 2 and maintaining a regular arrangement of the microstructure 2.
[0019]
The columnar microstructures 2 each have a diameter (2r) of 0.15 μm, are separated from each other by a pitch (Λ) of 0.15 μm in the x and y axis directions, and M = 200 in the x axis direction. N = 15 rows are arranged in columns and in the y-axis direction. As a coating film structure including the color forming material 1, as shown in FIG. 3, a clear layer 12 is formed on a black base color layer 11 as a base, and the color forming material 1 is cut into a short length. It is assumed that the chip 13 is included in the clear layer 12. The refractive index of the clear layer 12 was set to 1.5, and all light incident on the black base color layer 11 was absorbed. The color of the coating film 10 was set to be blue.
[0020]
In order to obtain reflection at an arbitrary light incident angle and an arbitrary light receiving angle on the coating film 10 and a transmission spectrum distribution at an arbitrary light incident angle and an arbitrary light exit angle, the following Maxwell electromagnetic wave equation was solved.
[0021]
(Equation 1)

(Equation 2)

[Equation 3]

(Equation 4)

[0022]
Here, E is the electric field of the electromagnetic wave, H is the magnetic field of the electromagnetic wave, ε is the dielectric constant of the dielectric, μ is the magnetic permeability of the dielectric, and is a representative of the reflection and transmission spectra of the system having the above sectional structure. It was calculated using the method of moments, which is a solution method.
[0023]
In the coating film 10 including the coloring material 1, it is assumed that the coloring material chips 13 (coloring material 1) are spread all over, and the refractive indices of the first and second dielectrics constituting the coloring material 1 as described above. n ₁ = 1.58 and n ₂ = 1.53, cylinder diameter 2r = 0.15 μm, pitch between cylinders Λ = 0.15 μm, number of cylinders (N × M = 15 × 200), and arbitrary light A database file of the reflection spectrum distribution with respect to the incident angle θin and the light receiving angle θref of light was created. Here, the incident angle θin is the angle between the traveling direction of the incident light and the normal line formed on the surface of the coloring material on the incident light side, and the light receiving angle θref is the angle between the traveling direction of the reflected light and the surface of the coloring material on the reflected light side. The angle between the vertical line and the light emission angle θout is the angle between the traveling direction of the transmitted light and the normal to the surface of the coloring material on the transmitted light side. In the obtained database, the reflection spectrum was set to IR (λ, θin, θref), the reflection spectrum was calculated using the moment method for this coating film configuration, and this was converted into a data file.
[0024]
Further, based on the database of the selected reflection spectrum distribution on the surface of the coating film, the reflection spectrum of the body paint was calculated as shown in FIG.
[0025]
In FIG. 4, a symbol 20 represents a vehicle body surface (virtual painted object), and the vehicle body surface 20 is divided into a plurality of elements. Symbol 20a indicates one of the divided elements. The portion where the coating is applied on the vehicle body surface 20 has the coating film structure shown in FIG. Reference numeral 30 denotes incident light of an external light source such as sunlight, reference numeral 31 denotes reflected light from the dividing element 20a, and reference numeral 40 denotes a line of sight of an observer.
[0026]
First, in order to image the vehicle body surface 20, the vehicle shape data and the types and shapes of parts were referred to. Next, in order to calculate the reflected light (reflection spectrum) in the direction of the observer's line of sight 40 at the divided element 20a, the position of the vehicle body (virtual painted object), the position of the observer with respect to the vehicle body, and the position of the light source are set. In order to determine the incident light 30 to each divided element and its reflected light in the direction of the line of sight 40, and to determine the intensity of the incident light 30, the sun position (time) as an external light source incident on the vehicle body, the weather condition, the past The light intensity distribution was set in accordance with the human visual sensitivity based on the experience described above, and the reflection spectrum data file of the coating film 10 was referred to.
[0027]
In order to calculate the reflection spectrum of the entire vehicle body surface based on the sum of the reflection spectra of the respective divided elements, a typical rate race method in the rendering method was implemented. Then, for each of the divided elements on the vehicle body surface 20, color calculation relating to hue (H), lightness (V), and saturation (C) was performed, and an image was output. Then, when the cloud suddenly fell from a bright daytime state and became dark, a plurality of images were created in chronological order under conditions approaching a parked car, and the design and visibility of the body painting were confirmed.
[0028]
The results are shown in FIGS. That is, FIG. 5 is an example of a vehicle body painting image when observed from a distance under fine weather, FIG. 6 is an image example when observed from a distance under cloudy weather, and FIG. 7 is a vehicle body painting image when similarly observed under cloudy weather It is an example of an image. As described above, it was confirmed that the appearance of a vehicle body observed under a situation approaching a parked car can be simulated as if the cloud was suddenly dim from a bright daytime state.
[0029]
(Example 2)
As a second embodiment, an application example to a color design of a coating including a coloring material will be described below.
[0030]
First, the following calculation procedure was used to generate an image of a blue painted body surface.
[0031]
As shown in FIG. 2, by forming a regular microstructure in a dielectric cross section, light can be reflected in a specific wavelength range, and as a result, a physical coloring material that develops a specific color range can be obtained. is there. The structure in the cross section of the physical coloring material 1 according to the first embodiment shown in FIG. 2 is composed of a first dielectric, and is a columnar microstructure 2 which is regularly arranged two-dimensionally in an xy plane. And a matrix material 3 made of a second dielectric material having a different refractive index. First, referring to a polymer database, as an initial selection, as the first and second dielectrics, polyethylene terephthalate (PET: average refractive index n ₁ = 1.58) and nylon 6 ( Nyron-6: to select the average refractive index _n 2 = 1.53). In order to obtain a reflection spectrum distribution at an arbitrary light incident angle and a light receiving angle and a transmission spectrum component at an arbitrary light incident angle and a light exit angle in a medium having a refractive index corresponding to the clear layer in the coating of the coloring material 1. The calculation was performed using the moment method, which is a typical solution of the reflection and transmission spectra of the system having the above-described cross-sectional structure.
[0032]
That is, the refractive indices n ₁ and n _{2 of} the first and second dielectrics constituting the color-forming material 1, the diameter 2r of the cylinder, the pitch 柱 between the cylinders, the number of cylinders (N × M) are specified, and an arbitrary light A database file of the reflection spectrum for the incident angle θin and the light receiving angle θref and the transmission spectrum distribution for the light incident angle θin and the light emitting angle θout was created.
[0033]
In the obtained database, IR (λ, θin, θref) was used for the reflection spectrum distribution, and IT (λ, θin, θout) was used for the transmission spectrum distribution. Here, λ is the wavelength of incident light from 380 nm to 720 nm, and the calculation sampling interval is 10 nm. θin ranges from 0 ° to 90 °, θref and θout range from −90 ° to 90 °, and θin, θref and θout are each changed by 5 °. Here, similarly to the first embodiment, the calculation was performed by setting the column diameter 2r = 0.15 μm, the pitch between the columns Λ = 0.15 μm, and the cross-sectional dimensions of the number of columns (N × M = 15 × 200).
[0034]
Next, as shown in FIG. 3, a coating film structure including a base black base color layer 11, a clear layer 12, and a coloring material chip 13 included in the clear layer 12 was assumed. The following assumptions were made in this system.
{Circle around (1)} The thickness of the clear layer 12 is about several times the thickness of the physical coloring material chip 13.
{Circle around (2)} In the clear layer 12, the coloring material chips 13 are sufficiently separated without overlapping.
(3) Light absorption in the clear layer 12 is ignored because it is sufficiently small.
{Circle around (4)} The reflectance of the base color layer 11 is considerably smaller than the reflectance of the coloring material chip 13.
{Circle around (5)} The clear layer 12 is made of resin, and the refractive index n ′ is almost the same value as the refractive index of the dielectric material constituting the coloring material, and the light reflection on the surface of the clear layer does not depend on the wavelength of light. Including the portion that contributes to
[0035]
Next, in order to determine the reflection intensity of light on the surface of the coating film 10, the following arithmetic expression was used. The wavelength of the light incident on the coating surface is λ, the light incident angle θin and the light reflection angle θref with respect to the coating film surface.
First, the incident light intensity: B (λ, θin) on the base color layer 11 was obtained by the equation (5).
[0036]
(Equation 5)

Here, θ′in and θ′out mean an incident angle of light to the coloring material chip 13 in the clear layer 12 and an emission angle from the coloring material chip 13, respectively. For example,
(Equation 6)

Such a relationship is established by Snell's law.
Rsurf (θin, θref) is the reflectance of light on the surface of the clear layer 12.
[0037]
In the equation (5), the first term relates to the light intensity transmitted through the portion without the color material chip 13, and the second term relates to the light intensity transmitted through the portion with the color material chip 13. is there. Here, the intensity distribution of the incident light is represented by I (λ), and the covering ratio (occupation ratio) of the coating film surface by the coloring material chip 13 is represented by S. Σ means that the sum is obtained over the small area element Δs of the base color layer 11.
[0038]
Further, the reflection intensity: A (λ, θin) on the base color layer 11 was obtained from Expression (7).
[0039]
(Equation 7)

[0040]
This is the reflection intensity of the light incident on the base color layer 11 due to diffuse reflection on the base color layer 11. Here, P (λ) is a reflection spectrum distribution obtained by referring to a base color database by designating hue, lightness, saturation, and the like.
[0041]
From the above equations (5), (6), and (7), the reflection intensity TP (λ, θin, θref) from the coating film 10 is expressed by equation (8).
[0042]
(Equation 8)

[0043]
Here, θ′ref means a light reflection angle to the color forming material chip 13 in the clear layer 12. In the equation (8), the first term is the reflection intensity of light emitted outside the coating film 10 without being transmitted through the coloring material chip 13 due to the diffuse reflection at the base color layer 11, and the second term is The intensity of light transmitted through the color material chip 13 after diffuse reflection on the base color layer 11 and the intensity of light emitted directly after being reflected by the color material chip 13. The fourth term is the light reflection intensity on the surface of the clear layer 12. Using the above calculation formula, in this calculation, the base color is pale dark green, the coverage ratio S is 0.1, 0.2, 1.0 (with no gap), and θin = θref. The reflection spectrum calculation results for the case were filed.
[0044]
The following calculation method was used to obtain the reflection intensity distribution of the coating film 10 due to the variation in the orientation of the coloring material chips 13 in the coating film 10 using the calculation result of the coating film surface reflection spectrum.
That is, the following parameters were fitted using two normal distribution functions so that the appearance and the image of a typical trial product matched, and a reflection intensity distribution over all incident angles and all light receiving angles was created. Here, it is assumed that the two normal distribution functions are shown in Expression (9).
[0045]
(Equation 9)

[0046]
Here, z = θin−θref, the standard deviations σ ₁ and σ ₂ of the _two normal distribution functions are 10.0 and 50.0, respectively, the weight is 10: 1, and the sum of them is calculated. Created a distribution function. Then, the intensity distribution function was multiplied by the reflection spectrum distribution calculated from the reflection spectrum calculation of the coating film 10 to obtain a new reflection spectrum distribution of the coating film, and this was compiled into a database.
[0047]
Then, based on the selected database of the reflection spectrum distribution of the coating film surface, the reflection spectrum of the vehicle body paint is calculated in the same manner as in the first embodiment.
[0048]
That is, in order to image the vehicle body surface 20, the vehicle shape data and the types and shapes of parts are referred to. Next, in order to calculate reflected light (reflection spectrum) in the direction of the observer's line of sight 40 at the divided element 20a, the position of the vehicle body, the position of the observer with respect to the vehicle body, and the position of the light source are set. In order to determine the incident light 30 and its reflected light in the direction of the line of sight 40, and to determine the intensity of the incident light 30, the position of the sun as an external light source incident on the vehicle body, the weather condition, and human experience based on past experience The light intensity distribution was set in accordance with the visual sensitivity, and the light intensity distribution was calculated with reference to the reflection spectrum distribution database of the coating film 10.
[0049]
In order to calculate the reflection spectrum of the entire vehicle body surface based on the sum of the reflection spectra of the respective divided elements, a typical rate race method in the rendering method was implemented. Then, for each of the divided elements on the vehicle body surface 20, color calculation relating to hue (H), lightness (V), and saturation (C) was performed, and an image was output. According to the above procedure, an image is generated to confirm the appearance of the vehicle body based on the coverage S of the coloring material chip 13 in the lightly cloudy coating film 10, and the results are shown in FIGS. That is, FIG. 8 shows an image example of the vehicle body painting when the covering ratio S = 0.0 (when the coloring material chip 13 is not included), FIG. 9 shows an image example when the covering ratio S = 0.1, and FIG. It is an example of an image at the time of covering ratio S = 0.2.
[0050]
From these results, it was confirmed that even in the case of light cloudiness, if the coating ratio S of the coloring material chip 13 in the coating film 10 is about 0.2, the design is sufficient for vehicle body coating.
[0051]
In the above embodiments, examples in which the present invention is applied to the exterior coating of automobiles are shown. However, it is needless to say that the present invention can be applied to painted objects other than automobiles by exchanging the database relating to the body shape.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, in the method for simulating the appearance of a coating according to the present invention, a virtual coating object is created based on a data file of the optical characteristics of the coating film calculated by designating the physical properties and structure of the material constituting the coating film. By newly setting the position of the product, the position of the observer with respect to the product, the type of light incident on the product, the direction, and the intensity distribution, the optical characteristics of the product are newly calculated, and the coloring state is determined from the calculated optical characteristic value. The appearance of the paint using the paint containing the new coloring material can be changed to various scenes without trial production of the new coloring material or actual measurement of the spectrum data of the painted material including this. An extremely excellent effect that a corresponding realistic image simulation can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of processing steps in an image simulation method for a paint appearance according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a structure of a coloring material assumed in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a coating film model including the coloring material shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of calculating a reflection spectrum from a vehicle body coating film in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a vehicle painting image from a distant place under fine weather as an example of a simulation image according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a vehicle body painting image from a distance under cloudy weather as a simulation image example according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating, as a simulation image example according to the first embodiment, a vehicle body painting image when approaching under cloudy weather.
FIG. 8 is a diagram illustrating, as an example of a simulation image according to the second embodiment, a vehicle body painting image in a case where a coating ratio S of a painting film surface with a coloring material is 0.0.
FIG. 9 is a diagram illustrating, as a simulation image example according to the second embodiment, a vehicle body painting image in a case where the coating ratio S of the painting film surface with the coloring material is 0.1.
FIG. 10 is a diagram showing, as an example of a simulation image according to the second embodiment, a vehicle body painting image in the case where a coating ratio S of a painting film surface with a coloring material is 0.2.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 color-forming material 2 microstructure (first dielectric)
3 Matrix material (second dielectric)
13. Coloring material chip (coloring material)

Claims

An image simulation method for a paint appearance using a paint containing a coloring material that develops a color by the physical action of light,
Calculating the optical properties of the coating film based on the specification of the physical properties and structure of the material constituting the coating film;
Based on the calculated values of the optical characteristics of the coating film, the position of the virtual coating object, the position of the observer with respect to the virtual coating object, the type of light incident on the virtual coating object, the direction, and the optical distribution of the virtual coating object are set. Calculating a characteristic;
Calculating the color development state of the virtual painted object from the optical property calculation value of the virtual painted object,
An image simulation method for a paint appearance including a coloring material, comprising a step of outputting and displaying an image of the calculated coloring state of the virtual painted object.

2. The image simulation method according to claim 1, wherein the data file is created by storing the calculated values of the optical characteristics of the coating film.

3. The method according to claim 1, wherein prior to the step of calculating the optical characteristics of the coating film, the reflection characteristics and the transmission characteristics of the coloring material are calculated based on the specification of the physical properties and the structure of the material constituting the coloring material. The described image simulation method.

4. The image simulation method according to claim 3, wherein a data file is created by storing the calculated values of the reflection characteristics and the transmission characteristics of the coloring material.

2. The method according to claim 1, wherein, when calculating the optical characteristics of the coating film, the refractive index and shape of the coating film and the material constituting the coloring material included in the coating film, and the arrangement of the coloring material in the coating film are taken into consideration. The image simulation method according to any one of claims 1 to 4.

When calculating the optical characteristics of the coating film, the reflection characteristics and transmission characteristics of light of the coloring material calculated by taking into account the refractive index and shape of the material constituting the coloring material included in the coating film, and the characteristics of the coloring material in the coating film The image simulation method according to any one of claims 1 to 4, wherein a reflection characteristic expressed by a reflection spectrum distribution of light in the coating film calculated by taking the content as a condition is calculated as an optical characteristic. .