Interactive Design of Fluid-Like Patterns without Fluid Simulation

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12534
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90010:Design-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Tsuruno Reiji 九州大学, 芸術工学研究院, 教授 (10197775)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: コンピュータグラフィックス / 流体計算 / 機械学習 / ナビエストークス方程式

Outline of Final Research Achievements

To achieve “no fluid calculations” and “interactivity,” we developed a new CG fluid generation method from three perspectives. First, we developed a method to extract geometric features such as the position, size, and tilt of vortices in a fluid using a local quadratic approximation. Second, we proposed a method to instantly generate fluid patterns from initial conditions such as stroke lines and obstacle sketches using machine learning (GAN) without performing conventional sequential simulations. ③ We constructed an interactive editing method that integrates fluid manipulation functions with editing features (such as fill, brush, selection/transformation, and eraser) available in a general-purpose GUI tool.

Free Research Field

CG、情報科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

①幾何学的特徴を局所的な二次形式近似により抽出する手法では従来の物理量ではなく視覚的・直感的な情報を用いた操作が可能となり、GUI上での流体操作の基盤を整えた。②機械学習（GAN）を用いて瞬時に流体模様を生成する手法では低負荷かつリアルタイムでの流体生成が可能となり、一般的なPC環境でも快適な流体編集を実現できた。③汎用編集機能と流体操作機能を対応させる方法により、一般的な曲線ストロークの操作のまま流体を自在に編集・デザインすることが可能になった。これらの成果は視覚的・直感的・低負荷という三つの条件を満たす新たなインターフェースと基盤技術を提示するものである。