落書き風レンダリング技法

共感できる描画表現

藤木　淳�� � � 富松　潔

FUJIKI Jun� � � TOMIMATSU Kiyoshi

九州大学大学院芸術工学府�� 九州大学大学院芸術工学研究院

Abstruct : Scrible is one of drawing methods to give a simpathy to

us, because it is the action when we were children, and we might be

adult. We propose a CG rendering technique to render like scribble.

We pay attention to the feeling of powerful and warmth of a

scribble-like image so that it has the following two features. One is

a stroke that is roundness and be likely to turn right up. Two is a

shadowing technique to pile up the stroke. An algorithm based on

this two features create a scribble-like image. This algorithm has

some processes. First, it gets image-buffers to be resolved by near

contrast. Next, it calculates points to create a stroke by the image-

buffers. Finally, we get a scribble-like image by strokes

interpolated the points by bezier curves to each image-buffer.

Key word : Scrrible, Simpathy, Non Photo Realistic Rendering

１．はじめに

　本研究は共感を与える描画表現として、与えられた２Ｄ，

３Ｄデータから "落書き調 "イメージを生成する手法の確立を

目的としている。落書きの描画法には決まり事はなく人それ

ぞれのスタイルを持つ。そもそも落書きは本来描くべくして

描くものではないが、しかし、だからこそ時間にとらわれず

自由に伸び伸びとした線がそこに描かれる。ここで目的とす

る描画法は勢いあるストロークを持ちラフな印象を与えつつ

も温かみのあるイメージを生成できるものである。そこで、

次のような特徴を有する落書きスタイルを想定した。

・全体的に比較的長い勢いのある丸みのある一連のストロー

クで、右斜め上下に方向に陰影付ける。

・明度の低い（暗い）ところほど線を重ね掛ける回数を多く

することで線の勢いを殺さず塗りつぶし効果を得る。

ここでは、上記２点の特徴を持ちアルゴリズム化した落書き

描画技法を提案する。今回はまず３Ｄよりも開発コストの掛

からない２Ｄイメージからの手法を対象とし、より多くの情

報を含む３Ｄへの適応の足がかりとする。

２．背景

　共感できるデザイン表現は優れたインタフェースとなりう

る (文献 [ 1 ] ) 。そのことは描画法にも適用される。さらに、

共感を与えるにより効果を持つ描画スタイルとして "落書き

風 "があげられるのではないかと考えた。それは我々が何気

なくやる行為、もしくは子供の頃によくやった行為、つまり

自分が体験した行為だからである。そのことを踏まえ、共感

できる表現の１手法として、落書き風にレンダリングできる

描画手法の提案と開発を行った。

３．関連研究

　２Ｄ，３Ｄデータから写実的ではないイメージを生成する

手法はノンフォトリアリスティックレンダリングと呼ばれて

おり、２Ｄイメージからイメージの生成を試みる技法、３Ｄ

データからの技法、インタラクティブにリアルタイムに生成

していく技法等いくつかの分類がなされている。さらに、そ

の中でもシーンの中のモデルの輪郭線に着目したもの、表面

材質に着目したもの、両者を含めたもの等、技法の着眼点も

多岐に渡っている（参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] ) 。

ここで、本技法は２Ｄイメージからの生成、表面材質に着目

したものと分類され、これにもっとも関連する研究としては

文献 [ 2 ]が挙げられる。ここで氏の提案する技法はスプライ

ンによる補間を用いられておりラフな印象を与えるが、その

技法の詳細は明らかにされていない。それに対し、本技法で

はベジェ曲線を用い独自の手法を適用することでより丸みを

帯びた温かい印象を持つストロークが可能となっている。そ

して、ここにおいて手順を明らかにした落書き調レンダリン

グの１手法の提案を行う。

４．落書き風レンダリング技法

　以下では本技法落書き風レンダリングの手順を解説する。

①ソースとなるイメージ画像から各明度の閾値毎に２値化し

たイメージバッファ（明度イメージバッファ）を作成する

（図１）。ここでは黒い領域は閾値以下を示し、白い領域は

閾値未満を示している。

②それぞれの明度イメージバッファに黒い領域を覆う斜めス

トロークを発生させ、このストロークの各端点を保存する。

③上記の端点を基にベジェ曲線を引く（図２）。このベジェ

曲線は次のような原理により生成していく。図３の P 1、 P 2、

図 1 . 入力画像（上）と閾値毎に分解された明度イメージバッファ（中・下）

P 3 は、バッファから取り出した連続する３つの点を示してい

る。 P 1から P 2に向かう方向ベクトル V 1と直行する任意の長

さの方向ベクトル V ' 1を算出し、 P 2、 P 3から V ' 1方向に新た

に点 P ' 2、 P ' 3を生成する。 P 2、 P ' 2、 P ' 3、 P 3をパラメー

タとするベジェ曲線を生成し、これをバッファ内の頂点すべ

てに順々に適用させていくことで滑らかに接続された一連の

ベジェ曲線を得ることができる（図２右）。また、 V ' 1の長

さを長くすればするほど丸みの帯びた線になる。

④上記の手順で得られた各明度イメージバッファのベジェ曲

線を合成することで最終的な出力イメージを得る（図４）。

　また、ベジェ曲線を得る過程で、端点の数が少ない、ある

いは、各端点間の距離が短い場合にベジェ曲線の描画をしな

いことで、最終出力画像に不自然な線を除去し違和感のない

落書き画像を得ることが可能となる。

５．評価

　図５にオリジナルのイメージ画像と本技法を適用させた出

力結果を示す。本技法から望むべき丸みの帯びた長い勢いの

ある一連のストロークによる落書き風イメージを生成するこ

とができた。しかし、明度イメージバッファの黒の領域が狭

いところと広いところでは全体として見た場合の濃度差が生

じるといった問題も見られている。

６．まとめ

　本研究では線の流れ特性に着目したモデルによる落書き描

画手法の提案を行った。本技法により、望むべきストローク

を持つ落書き風イメージの生成が可能となったが、いくつの

問題点も見られた。

今後の展望として以下のようなものがあげられる。

・濃度のばらつきを改善する。

・鉛筆やチョーク等の材質感を適用する。

・３Ｄへ応用する。例えばマテリアルの違いにより落書きパ

ターンを変更する、形状からストロークを算出する等、３Ｄ

の利点を活かした描画法を検討したい。

・動画像へ応用する。

７．参考文献

[ 1 ] N o r m a n , D . A . [ 野島久雄訳 ] , 1 9 9 0 ：誰のためのデザ

イン？ , 新曜社

[ 2 ] I a n M a c k i n n o n , 2 0 0 2 , E x p l o i t i n g S c r e e n

S p a c e , I n A C M S I G G R A P H 2 0 0 2 , p 1 8 1

[ 3 ] A a r o n H e r t s m a n n , 1 9 9 8 , P a i n t e r l y R e n d e r i n g

w i t h C u r v e d B r u s h S t r o k e s o f M u l t i p l e S i z e d ,

I n A C M S I G G R A P H 9 8 , p p 4 5 3 - 4 6 0

[ 4 ] R o b e r t D . K l n i s , 2 0 0 2 , W Y S I W Y G N P R :

D r a w i n g S t r o k e s D i r e c t l y o n 3 D M o d e l s , I n A C M

S I G G R A P H 2 0 0 2 , p p 7 5 5 - 7 6 2

[ 5 ] K y o k o M u r a k a m i , 2 0 0 3 , P o l y g o n - b a s e d

P a s t e l - l i k e R e n d e r i n g f o r A n i m a t i o n , I n A C M

S I G G R A P H 2 0 0 3 D V D R O M

[ 6 ] M a o X i a o y a n g , 2 0 0 2 , A u t o m a t i c G e n e r a t i o n

o f P e n c i l D r a w i n g U s i n g L I C , I n A C M S I G G R A P H

2 0 0 2 , p p 1 4 9

[ 7 ] R o b e r t D . K a l n i n s , 2 0 0 3 , C o h e r e n t S t y l i z e d

S i l h o u e t t e s , I n A C M S I G G R A P H 2 0 0 3 , p p 8 5 6 - 8 6 1

[ 8 ] J a s o n L . M i t c h e l l , 2 0 0 2 , R e a l - T i m e I m a g e -

S p a c e O u t l i n i n g f o r N o n - P h o t o r e a l i s t i c

R e n d e r i n g , I n A C M S I G G R A P H 2 0 0 2 , p p 2 3 9

図 4 .最終出力画像

図 5 .オリジナル画像（左）と落書き風レンダリングにより出力した画像（右）

図 2 .明度イメージバッファ（左）とストロークの端点から生成されたベジェ曲線（右）

新しく生成されたベジェ曲線

P 2 V 1

V ' 1

P ' 2

図 3 .ベジェ曲線の生成

P 3

P 1

V ' 1P ' 3