九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
ミエ ノ シュカン ヒョウカ ニ モトヅク オ リモノ ノ コンピューター グラフィックス ノ ケンキュウ
卓, 炫住
九州大学芸術工学府
https://doi.org/10.15017/19758
出版情報：Kyushu University, 2010, 博士（芸術工学）, 課程博士 バージョン：
権利関係：
序 章 研究の目的および方法と織物の特徴と反射特性
1. 研究の目的および方法 2. 織物の特徴と特性
1 1. 研究目的および方法
現在、織布のコンプュ－タグラフィックス(CG)の研究が盛んに行われている。それ らの研究の多くでは、織布の材質や見え方を CGで表現するために、糸の光の反射特 徴や織布の立体構造による織布表面からの反射の異方性に対応する双方向反射分布関 数(BRDF、Bi-directional Reflectance Distribution Function)を計測したり導出して、
織布の反射光を忠実にCGとして再現する方法が研究されている1.2.3.4.5)。これまでの 研究の多くでは織物のフォトリアリスティック CG の描画方法が提案されているが、
織布よりも織目が粗く、一見して織目が見えるような織物についての描画方法に関す る研究はほとんどない。こういた織物の CG 画像の描画方法が確立すれば、単に織物 のCG画像を製作するだけでなく、実際に織物を織る前に、織糸の材質や色、織り方、
撚りの強さなどから、前もって出来上がりをイメージするのは、熟練者でなければ難 しいが、それを画像で確認することができ、織物の製作に有効な補助手段となる。
本研究では、現在のCG技術でCG織物画像を製作し、実物の織物に類似した見え の印象を与えるための CG 画像の描画方法について調べた。CG 画像の描画モデルに おいては、表面反射特性を制御するためにいくつかのパラメータが設定可能であるが、
それらのパラメータ値と CG 画像における表面の粗さや質感といった主観的な織物の 見えの印象と関係についてはこれまでにほとんど研究されてない。そこで、描画モデ ルにおける描画パラメータと織物の見えの印象の関係についても分析した。
実験1では、Blinnモデルを用いて、織物をできるだけ本物らしくCG表現するため に、照明方向、観察方向や照明強度などの異なる場合の CGによる織物画像を用いて、
さまざまな観察条件での実際の織物、織物の写真画像、及びCG画像の間で本物らしさ
（色の見え、質感、明るさなど）を、実際のサンプル織物の見えを10点とし、評価し た。
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実験2では、実験1でCG画像の方が糸の堅さが感じられ、全体的に画像のコントラ ストや明るさが低いために評価が低くなったという報告があったため、写真画像やCG 画像のコントラストや明るさを 40%だけ増加した画像を追加し、その本物らしさを色 の見え、質感、明るさなどについてを主観評価し、互いに比較した。
実験3では、Oren-NayarモデルおよびOren-Nayar-Blinnモデルを用いて描画され たCG織物画像について、描画モデルにおける描画パラメータを変えて描画されたCG 織物画像の見えを、織物の質感を表す16個の形容詞対を用いて被験者に主観評価をし てもらって、実際の織物に対する見えの主観評価と比較した。さらに、主観評価の結果 から主成分分析によって得られた評価の主成分と描画パラメータの関係について分析 した。
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２．
織物の特徴と反射特性織物は、糸から織られている。その糸は、数十から数百もの繊維を束にして撚られ、
糸の長さと太さは繊維の撚り方によって異なる。また、糸から織物を織る際にも、さま ざまな技法（組織）がある。例えば、縦糸と横糸を一本ずつ重ねて織る方法を平織り、
二、三列を連続的に織る方法を綾織り、多くの縦糸が見える織り方を朱子織という (図 1)。このような組織の種類のみでなく、糸の撚り方や太さ、糸の撚り方が多数あるため、
繊維素材の違いのみでなく、繊維素材が同じであって、織られた織物は材質、光沢、色 などの見え方が複雑に異なって見える。そのために、織物の高精度なCG表現において、
織物の質感を表現するためには光反射や織物の立体構造などについての複雑な条件設 定を必要とする。
織物を拡大すると繊維と繊維の間に多くの V 字状凹み（マイクロファセット）があり、さらに、
織布よりも多くの繊維が撚られている糸を用いた織物では、一般に糸自体の表面反射特 性としては拡散反射が主ではあるが、光沢も見られる。織物の場合、マイクロファセッ トに鏡面反射を仮定したモデルよりも、拡散反射を考慮したモデルの方が、よりよい表 現を期待することができる。さらに、マイクロファセットに特徴的な光反射やマイクロファ セット内での相互反射も考えられる。
本研究では、このような表面反射特性を考慮した描画モデルとして、実験1と2では、
Blinn モデルを、実験3 では、Oran-NayarとOran-Nayar-Blinn モデルで三つのモ デルを採用し、それらのモデルに基づいて描画された織物のCG画像に対する見えの主 観評価を行った。
4 平織り
綾織り
朱子織
図１ 織物の基本三組織
