幼生研究のための小テクニック集(4) : 電子的描画技法について

C A N C E R 12 (2003)， p.37・41

幼生研究のための小テクニック集 (4)

電子的描画技法について

小 西 光

一

前回は論文作成の準備段階における大切な要 素の ーっとして文献を扱ったが，幼生記載論文で もう 一つ忘れてならないのが図版作成である . 幼 生に限らず， 一般に生物を対象とする学術誌では 写真や図等の画像表現が重要な要素であることに 間違いはなく，特に線画を主とした図版は不可欠 である . こ れは顕微鏡写真では焦点深度の関係も あって，記載に必要とされるもののすべてを表現 し得ないことと，図そのものが観察結果のメモ的 要素を含むからである . 別な 言い方をすれば，ど の様に図が描かれているかによって研究者がどの 様に対象を「観たのかj を示しているからである. 最近は犯罪捜査において写真よりも似顔絵の方が しばしば有効であるのも ，絵の方がより対象の特 徴を簡明に捉えているためと 言われている . しかしながら，図版作成には経験とかなりの時 間を要し，迅速な論文化を妨げる 一要因となって いる. これに対して，わが国では科学的描画につ いての入手可能な本はほどんどなく，例として Coineauの訳本 (1984) のみというのが現状の様 である . ま た大学等の教育現場でもこの方面に関 わる専門講義があるとは聞いていない. 海外の論 文生産現場では，以前から役割の分業化が進んで おり，たとえば論文用の図や写真はその道のプロ フェッショナルが分担し ，この方面の人材も多い 傾向にあり( 参考U R L 1)，もちろん市販本もあ る( 例: Hodges， 2003). 残念ながら，わが国で はすべてを 一人の研究者がこなさなければならず， 人それぞれに時間と手間を割いてテクニックを磨 きつつ，論文を細々と生産しているのが現状では ないだろうか? その一方では，世の流れとしてい わゆる「競争的研究環境」が拡がりつつある中で，

Kooichi KONISHI: Miscalleneous techniques for studies of decapod larvae (4) E lectrical drawings of larvae 記載的な分野でも{ 7IJy，! - ではなく，研究データを速 やかに論文化することが求められている . そのよ うな訳で， どの様にして効率的に原図を 描いて行 くかということは，これからの幼生研究者にと っ ては避けることの出来ない命題であろう. 以前に コンピュータを利用した描画技法を部分的に紹介 したことがあるが( 小西， 1999)，その後このこ とについての問い合わせを頂くことが多い . そこ で今回はこのいわば電子的な作図について扱う.

，

. 図版作成の流れ 原因完成に至るプロセスは「スケッチ( 素描) → トレース ( 墨入れ) → レイアウト( 原因配置)J の 3つのステ ップにまとめら れる . これ らの 中で素 描以外はコンピュータ上の作業に置き換えるこ とが可能である. 図1 にスタートの顕微鏡検鏡か

下

ペ

L

@ 専

7

トレース

図1 コンヒ・ュータを 利用した原図作成プロセ スの概要.

38 幼生研究のための小テクニック集 (4)電子的措函技法について

A1

A2

A3

E露国 図2 顕微鏡写真 を描画用下絵に加工す るやり方の例. 一つのサ ンプルについて絞りを聞き気昧にし司異な る焦点位置 (A1 :上面司 A 2:中 .A 3 :下面) で

1

最った3枚を画像ソフト (ここではPhotoshopT M) で1枚に統合し，これを下絵として描画ソフト (ここではIIlustratorT M) で トレー スして行 く. ら ゴ ー ル の 原 因 に 至 る 作 業 の 流 れ を 示 す . コン ピュータによる図版作成でのポイントは トレース のステ ップにあると言える . 筆者はこれ までに 3 つの方法 (No.l 3 ) を試み，現在ではNO.2b の流れで作業を行っている . コンピュータを 用 い た描 画の問題点の 一つは ソフトウ ェア操作に習 熟していないと従来のペン描きと同等または それ 以上に時間を要することであるが， これは練 習に より減少させることが可能で、ある .

2 .

素描 昨今のハード ・ソフトウ ェア技術の驚くべき進 展にもかかわらず，下絵としての素描はまだ自動 化 出来ないのが現状であろう . したがって ， この 部分は人間の目と手で行わなけ ればならない. コ ンビュータに よる作業の前段階 として ， ここでは 顕微鏡の描画装置で従来の通り鉛筆でスケッチを 行う方法と ，写真から図を起こす方法を紹介する . 鉛 筆 等 の 場 合 は 特 別 な 技 法 が あ る わ け で は な い. しかし後のトレースの部分でも述べられるが， 画像処理による自動 トレ ースを前提としている場 合には ，線の引き方に工夫が必要である . 筆者の 場合は ，芯径

O.2 m m

(硬度

H B)

の製図用シャー 位 ま で ) を補助的に用いてスケ ッチしている . 言 うまでもないことだが， この時に大切なのはス ケッチと同時に検鏡して気付いたこと ， たとえば 剛毛の形態や生え方特徴などを図の周辺にメモし ておくことである . 何でもないことかも知れない アナロ グテータをどのようにデ ジタル化するか7 ビy トマyプ画像 (ドットの集合) - 技法の習得が容易 . デ- : $ 1 加工に制限 ポス トスクリプ ト画像 (ベジェ 幽線 ) - 技法の習得がやや難しい . デ -:$1 加工に有利 図 3 ビッ トマ ップ画像 (左) とポストスクリプ卜函 イ 象 (右)の遣い.

⑥

図4 描画ソフトによる素描トレースのあらまし. ① スキ ャナーで画像 を取り込み司函像ソフト (ここでは

Photoshop

T M ) モノク口

2

値化してから

TIFF

司

PICT

あるいは

BMP

形式でフ ァイル保存， ② 線が交差 する部分に注意し，出来るだけ「一筆書 き

J

で辿れる用に修正し (矢印で示した箇所)司また点描の部 分は一時消去してからトレース用画像と して保存， ③ トレース周ソフト (ここでは

Streamline

T M) で元 画像の大きさや線幅を考慮 して条件設定をしてから自動トレー スし司

PS

ファイルに保存， ④ 描函ソフ 変化させ司また曲線を僑成しているア ンカ一ポイントを加減して下絵の輪郭に合わせて行き司同時に各 線の幅も調整司 ⑥ 点描部分を別に用意したフ ァイルからコピー& ぺーストで貼りつけて原図の完成. が ， こ れ が 後 で 実 際 の 原 稿 作 成 時 に 大 変 に 役 立 つ ことになる . かの レオナルド ・ダ ・ヴインチの素 描 集 を 見 る と ， 絵 の 周 り に は 色 々 と 彼 が そ の 時 に 思 い つ い た こ と が メ モ さ れ て い る 様 で ， こ れ は 生 理 学 等 の実 験的 分 野でも 同じで， 自然科 学 に お い て は 言 う ま で も な い こ と か も 知 れ な い . 写 真 か ら 図 を 起 こ す こ と は ア ー ト ワ ー ク の 世 界 で は 比 較 的 昔 か ら あ る 技 法 で あ る が ， 幼 生 の 様

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幼生研究のための小テクニック集 (4) 電子的描画技法について に顕微鏡レベルの話となると問題が出てくる. デジタルカメラの場合も含め，光学顕微鏡ではど うしても焦点深度の関係で必ずどこかがぼけた画 像にな ってし まう . 無理をして絞りを小さくすれ ば，全体が真っ黒な画像になって役に立たない . そこで，特に幼生の各部の輪郭をはっきり出す ために，絞りは大きめに聞いたまま，異なる上中 下の焦点位置で3枚程度撮影し，これらの画像を P hotoshopT M 等の画像処理ソフトで合成するとい うやり方もある( 図2 ). こうして得られた画像 は体が透明なままで輪郭がは っきりした部分の多 いものであれば，手描きのスケッチと同程度に下 絵になり得る . ただし，このテクニックは体が透 明な場合に限られ，固定後に 白濁したり ，あるい は色素胞が多く持つことで不透明な幼生ではほと んど役に立たない . 不透明で、比較的大型の幼生で あれば，高倍率の実体顕微鏡で、同様に焦点深度を 変えて連続撮影し ，やはり画像処理ソフトで異な る焦点面の画像を重ねて描き ，すべての部位で焦 点、が合った画像を得る

I

extension focusJ という テクニックも可能性がある( 参考U R12). ただし， これは生時の色彩が欲しい，あるいは固定による 収縮を避けなければならない場合にのみ有効で、あ り，そうでなければ， この作業に要する手間を考 えれば走査電顕による画像の方がはるかに効率的 と思われる . 3 . トレース 素描 (ス ケッチ ) を電子ファ イル化する場合に は

2

つの方式，すなわちビットマップかポストス るかという問題がある . 分かりやすく言えば，前 者は点の集合体による，後者は線による表現とな る( 図3) . ビットマップでは素描の線はスキャ ナーで取り込まれたままの細かな点の集まりであ り，初めての人にとっては ， ちょうど画面上で鉛 筆と 消しゴムを 使 える感じとな って ，その後の画 像の加工においても取り扱いやすい . しかし ，点 の集合体であるということは，スキャン時の解像 度に左右されると同時に 後で個々の図をまとめ て再配置あるいは修正する場合に ，特に拡大縮小 に関して不便なことが多い. ポストスクリプトで は， 一般にベジェ曲線と呼ばれる形式で描画され， 初めての人にはやや扱いにくい面があるものの， 慣れればすべての点で使い勝手は良い . 実際に素描をトレースする手法については，

1

) 素描から入力パッド( デジタ イザ) を 使 っ て行う場合と， 2 ) 素描をスキャナーで取り込み ファイル化して画像処理ソフトで行う場合の

2

つ に分けられる. 前者については，実際に行って みたがあまり効率的ではなく，上述のメモ的な書 き込みも出来ないことである. 後者については， 取り込んだ画像をモニタ画面上で手動でトレー スするやり方と， トレース専用のソフト( 例 : Streamline T M) で大体の輪郭を自動的にトレース した後に手動で修正して行くやり方がある . 図4 にその手順の概略を示す . 直接に画面上でトレー スする場合には下絵ファイルを描画ソフトで聞 き， これをテンプレートとして配置し，マウスや トラックパッドを駆使して輪郭を手動でトレース して行く . また，自動的にトレースする際のコツ として，ソフトすなわちコンピュータの側が認識 しやすい様に，予め下絵に修正を加えることが挙 げられる. 具体的には「一筆書き」を念頭に置き， 線が交差している部分を可能な限り少なくして無 駄なくスケッチの軌跡をたどれる様にするか， ま たはこれを前提に下絵スケッチをしておくことで ある . 通常自動トレースは数秒以内に完了し ，後 は生成されたP S ファイルを Illustrator 画ソフ トで修正し完成させる . 在パージョンが

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になり多機能化 しており，全体 的にプロのイラストレータ一向きで初心者には難 しいのではないかと言われるが，その基本操作は 「ベンツールでベジ ェ曲線を描き ，それらを修正 ・ 加工するj という点で初期パージョンと変わりが ないと 言える . この基本さえ押さえてしまえば， 実際の所描画の目的には充分で，誰にでも出来る と思われる . 4 . レイアウト 電子的な作図の利点が最も感じられるのが，個 別に作成した図を論文用の図版としてまとめる時 である . 紙とハサミと糊( テープ) の世界では， 印刷時の縮小率等を考えながら ，かなり面倒で

に古くなってし まう ご時世で ある. 画像情報はデジタ ル化 されるま でには手聞がか かるが，上述の通り 一度電子化された画像はレイ アウト等その後の作業が非常に楽である . さらに インターネット. l A N を介した高速情報伝達に より，論文作成の作業効率も上がると思われる. 電子的な描画については ，全体としてコンピュー タと周辺機器，ならびに関連ソフトウ ェアで，初 期コストはペンと紙以上にかかるが，図版を扱う 回数が多い場合には逆にコストは下がり ，同時 に 利便性も向上するのではないかというのが現在ま での感想である. 41 光 西 ε/

辻、 ペ

f

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時

円

、

大

. ' ，1 献 Coineau， Y.， (稲垣 ・鈴木訳)，1984.科学図 画の方法. 共立出版， 253 pp.

Hodges， E.RS. (ed.)， 2003. T he Guild Handbook of Scientifi.c I1lustration， 2nd Edition. ]ohn Wiley & Sons， 640 pp.

小西光一，1999. 幼生の形態記載におけるデジタ ル化への道.Cancer， N o. 8: 27-31.

McLaughlin， P.A. & Konishi， K. ， 1994. Pagurus imafukui a n e w species of deep-water hermit crab (Crustacea: A nomura: Paguridae)， with notes on its larvas. Publ.Seto mar. biol.Lab.， 36: 211-222. 文 従来の原図作りの一例. それぞれの部分の原 図を一枚の台紙上に配置し，貼りつける. 経験を要する作業であろう (図 5 ). 以前は例えば B 4の台紙にまとめることを想定しつつ，素描を 拡大・縮小コピーしたものを透視台に載せて製図 ペンでト レースしたり して，相 当な手聞がかかっ たが， P Sフ ァイルで あれ ば，線中高の拡大縮小も コマンドのオプション設定で楽々貼りつけること が出来る . この場合，筆者は操作性の幅広さから 図5 参考

U R L

1. http://www.gnsi.org/ (T h e Guild of Natural Science Illustrators)

2. http: //ameba.i.hosei.ac.jp/akira/Congress/ ZooISciOO/Body]04.html ( 顕微鏡画像専用ネ ッ トワーク配信画像フォーマットの開発:4. C G の利点と欠点) ( ( 独) 水産総合研究センター 養殖研究所) 筆者が初めてコンピュータを用いて原図を作 成 し た の が，今から9年前でM a cLaughlin博 士 との共著論文であった (M a cLaughlin & Konishi， 1994) . この中では彼女がペンで描いたものと， プリンタが描いたものが共存している . さらにカ ニ類幼生検索の総説(小西 ・鹿谷， 2001) では同 じデジタル描画の中で，ピッ トマップ画像とポス トスクリプト画像が共存しており，細かく見れば これらの違いも分かる筈である . コンピュータグ ラフィックスの世界の進展は予想を上回る速さで あり，前にも書いたが， 大抵のものが出版と同時