2017 Fiscal Year Research-status Report
複雑な境界形状に対応できる流体シミュレーション技術の確立
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16K00148
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
藤澤 誠 筑波大学, 図書館情報メディア系, 助教 (90508409)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コンピュータグラフィックス / 流体シミュレーション / 粒子法 / 固体境界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンピュータグラフィックス(CG)分野では水のような液体の挙動をアニメーションとして生成する際に，流体シミュレーション手法の一種である粒子法が計算コストの低さや並列計算との親和性の高さからよく用いられている．本研究では粒子法とCG分野で一般的に用いられているポリゴンモデル等の表現方法の違いによるギャップを，粒子法の改良により埋めることで，固体と液体の混成シミュレーションにおける精度と計算効率を向上させ，より複雑な現実世界の自然現象にコンピュータシミュレーションを可能とすることを目的としている．
本年度は昨年度開発した重み付きボロノイ分割による流体粒子領域の生成とそれを用いた体積保存性と発散無し条件を考慮したシミュレータに対して，従来の境界粒子を用いた方法を予備実験として試行し，その結果として固定した境界粒子では境界形状に沿った流体粒子の動きとはならないことが分かった．そのため，境界形状付近の流体粒子位置に合わせて境界内の粒子の位置を変動させる動的な境界粒子配置手法を開発し，従来の固定した境界粒子を用いる方法と比べて，境界形状に沿った流体の動きを再現することが可能であることを確かめた．ただ，複雑な形状，特に凸形状の先端などを正確に再現することは現状の手法では難しく，それを解決するために境界粒子配置の最適化やノンフォトリアリスティックレンダリング分野で用いられているエッジ保存ボロノイ分割を用いた境界付近の流体粒子配置の最適化手法を提案し，実験を進めている．さらに現実世界の複雑な流体現象として化学的な変化を伴う炎のシミュレーションについても固体燃料との相互作用を含めた粒子法を用いたリアルタイムシミュレーション手法を開発し，その成果を情報処理学会の研究会で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案手法自体の開発はいくつか問題点が出てきたものの，それらの解決策も見つかっており，最終的な目標である複雑な形状における精度向上もいくつかの実験において従来手法と比べて開発した手法がより境界形状にフィットすることが確かめられており，おおむね順調に進んでいると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
より複雑な境界形状においてもさらに精度を向上させるために，画像処理分野など他分野で開発されたボロノイ分割手法を取り入れて，研究を進めていく．また，実際に現実世界の物体を3Dスキャナ等で取り込み，それを用いた実験も行っていく．
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