2021.1.13f1

ダウンロードし, Unityを起動させ, Assets\ScenesにあるBubbleSceneを立ち上げるとシャボン玉があるシーンを見ることができる. このシャボン玉の色はpythonプログラムで事前に計算し, それを3DTextureの形式で出力し, それをシェーダプログラムに入力することで色を出している. 3Dtexture生成プログラムの説明は, 後ほど記す.

シャボン玉は表面が薄膜になっており, 光が干渉しあう. 薄膜の厚さ(膜厚), 入射角, 反射角など多くのパラメータによって色が変わる. 入射角と反射角に依存して色が変わるため, 見る位置によって色が変わる.

構造色ルックアップテーブルの色空間を指定する．色空間は，sRGBかwide gammutを選択できる.

光源の色温度を指定する. D光源の5500Kと6500Kと9300Kを選択することができる.

薄膜の素材を選択できる。ここでは石鹸水であるsoapのみ選択可能

シャボン玉の膜厚の値

構造色とbasecolorテクスチャとのブレンド率を持つ.

構造色のルックアップテーブル. 横軸を入射角(0°から90°), 縦軸を膜厚(0nmから400nm), 奥行を反射角(0°から90°)として, それぞれの値の色が格納されている. Unityの3DTextureを用いている.

本プログラムでの流れを上図に示す. 大まかな流れを説明する. まず, pythonプログラムを用いて構造色を事前計算する. 事前計算結果をルックアップテーブル(LUT)に格納する. そして, そのLUTのデータを参照する形で, Shaderプログラムが最終的な色を計算する. 以下に図で示しているプログラムファイルやLUTファイルの説明をする.

「ThinfilmColor_LUT/」にあるプログラム. 光源スペクトルを計算し, csv形式で出力するプログラム.

「ThinfilmColor_LUT/」にあるプログラム. 構造色を計算し, その計算結果をcsv形式で出力するファイル. 具体的なアルゴリズムの説明は, 「PDFs/薄膜干渉構造色の計算.pdf」でしている. このLUTは膜厚, 入射角, 反射角をパラメータとして色を格納している.

x,y,zそれぞれの等色関数の値が入ったcsvファイル. https://zenodo.org/record/583697#.Y8tACXbP2Uk のデータを用いた.

「Assets/Scripts/」にあるプログラム. csv形式のLUTを入力とし, Unityで扱えるTexture3D形式へと変換している.

「Assets/Shader/」にあるプログラム. 最終的な色を計算しているシェーダープログラム. LUTを入力とし, 視点位置情報, 光源位置情報を用いて適切な色を取り出して出力している.