2023 Fiscal Year Research-status Report
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22K12051
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| Research Institution | Takushoku University |
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Principal Investigator |
藤堂 英樹 拓殖大学, 工学部, 准教授 (30576517)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | アート表現 / 微分幾何 / ストローク / ノンフォトリアリスティックレンダリング / コンピュータグラフィクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，アーティストのストローク描画の合成を題材に，「アーティスティックな制御と微分幾何による表現の融合」を実現する技術の研究開発を行なっている．
2023年度は，これまでに研究してきた「油彩画表現向けのストローク転写技術」の技術拡張に焦点を当てて，研究発表，技術開発を行った．
2022年度に国際会議SIGGRAPHに採択された実績を受け，FIT2023のトップカンファレンスセッションで「油彩画表現向けのストローク転写技術」の招待講演を行なった．また，周辺技術である「ガイド特徴を利用したスタイル転写技術」の課題にも取り組み，映像作品制作を意識したR&D事例としてCEDEC2023で発表を行なった．
基盤技術の拡張に向けては，ボリューム構造を持つ描画対象（煙・雲・炎のような関与媒質），半透明の塗り重ねによる描画方式（水彩画表現）への応用を試みた．二つの研究課題の内，水彩画表現については半透明ストローク合成の混色モデルを導入して各ストロークの色を再現するための基礎実験を進めている段階，関与媒質については煙や炎の実ボリュームデータから照明情報，曲率情報をモデル化し，実際にストローク合成して結果を確認できる段階まで開発が進んでいる．
また，合成されるストローク方向を微分幾何の枠組みで改善する試みも進めており，数学者との議論に基づき，180度反転の方向を同一視するLine Fieldによる合成手法の開発を進めている．従来利用していたベクトル場よりもストローク方向のトポロジーを安定させる効果があり，余計な渦の効果の軽減につながる結果が見えてきている．
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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
2023年度は，基盤技術の拡張に焦点を当てており，成果発表に向けての準備を進めた．
特に，「（1）ボリューム構造を持つ関与媒質への応用」，「（2）Line Fieldによるストローク合成方向の改善」では，モデル化・定式化検討の基礎実験段階から適用例での描画合成実験の検証段階へと進んでいる．
モデル化・定式化の改善については数学者とも議論を行い，合成結果を安定に計算するための協力体制が整っている．
また，本研究では，アーティストの描写表現をモデル化する目的からアーティストの描写サンプルも多数必要となる．これらの実験の過程において，描写対象の三次元データと対応付けられる形で描写サンプルの収集も進めており，アーティストとの協力体制や実験データの確保についても問題なく研究を進めている．
現在は，論文投稿に向けての適用例作成と技術の細部を詰める段階に入っており，最終年度での発表成果を期待できることからおおむね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度までに技術拡張を進めてきた以下の2つの応用技術について検証と技術の細部の改善を行い，最終年度内に成果発表を行う．
（1）ボリューム構造を持つ関与媒質への応用
合成結果となるストローク描画はキャンバス上に描かれるため，ボリューム表現の特徴量を可視面に積算して投影するアプローチで各ストロークとボリューム表現の結び付けを行っている．本年度は，合成されるストローク方向の安定化に取り組み，開発技術を成果発表する準備を進める．
（2）Line Fieldによるストローク合成方向の改善
従来のベクトル場による合成方法では，ストローク方向に厳密な向き付けが行われており，合成時に意図しない渦を発生する課題があった．微分幾何の観点から，180度反転の向きを同一視できるLine Fieldに方向場表現を改善し，合成時の渦の軽減につながっている．本年度は，合成されるストローク方向の時間連続性についても改善を行い，開発した技術を成果発表する準備を進める．
本研究課題の推進には，数学者との密な議論が重要となるため，2023年度までの協働体制を継続して研究を実施する．
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| Causes of Carryover |
本年度は，油彩画版のストローク合成の技術拡張に焦点を当てており，実験に必要となるアーティストの描写事例の収集に予算を主に使用した．当初はデータの収集に多くの費用がかかることが想定されたが，無償で協力してくれる内部のアーティストの参加もあり，当初の予定よりもデータ収集にかかる費用が大幅に抑えられている．
また，当該年度の実験の結果，計算対象が三次元ボリュームとなる関与媒質や最適化が複雑化するLine Fieldでは計算量が多くなり，今までよりも高速な計算機環境が必須となることが確認された．
以上の二点から，高負荷な計算に耐えられるワークステーションを購入する方針に変更し，本年度抑えられた予算を次年度に繰り越して合算することで予算を確保する計画を進めている．高性能ワークステーションを導入することで結果改善に向けての試行錯誤の回数を増やすことができ，成果発表に向けての結果作りを円滑に進める予定である．
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