2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26540051
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
宮田 一乗 北陸先端科学技術大学院大学, 知識科学研究科, 教授 (00308355)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | コンピュータグラフィックス / アニメーション / 剛体シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般的に媒体は粘性を持つために、媒体中を移動する物体は粘性の影響を受け、挙動が複雑に変化する。この挙動を厳密な物理シミュレーションにより実時間で求めるのは、現状ではほぼ不可能である。この課題に対し、本研究はデータ駆動のシミュレーション手法を提案し、低い計算コストで媒体中の剛体の運動を求めることに成功した。
まず、非圧縮粘性流体における剛体運動の実時間シミュレーション手法であるLangevin rigid法を考案した。この手法では、リアルな流体における剛体運動を再現するため、一般化されたキルヒホッフ方程式を用いて、剛体のまわりの流れから作用する剛体に対する力とトルクを考慮する。本手法は、剛体と流体との境界面で生じた乱流の影響に対して一般化されたランジュバン方程式を利用するので、Langevin rigid法と名付けている。Langevin rigid法は流体の付加質量の影響と乱流モデルによる粘性負荷を事前処理にして、ランタイムでは剛体ソルバのみを実行するため、流体における複雑な剛体の挙動を実時間でシミュレーションすることが可能である。さらに、高レイノルズ流体内における葉や紙切れなどの質量の軽い様々な形状の剛体に対して、リアルなシミュレーションが可能になることを確認した。
つづいて、粘性力のパラメータの影響を学習させてパラメータをクラス分けし、運動の軌跡の曲率に注目したモーションプランニングの手法と組み合わせて、エネルギーの最適化を行って動きを生成する手法を開発した。また、媒体中の物体の動作に対する物理パラメータの推定を低コストで実現する手法を提案した。本手法はパラメータ空間の制御を可能にしたので， CGシミュレーションの制御とデザインに応用できる。
以上のように、乱流影響を考慮した様々な物体のダイナミックス表現を対話的にデザイン可能な各手法を開発した。
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[Presentation] A Prior Reduced Model of Dynamical System2014
Author(s)
Haoran Xie, Zhiqiang Wang, Kazunori Miyata, Ye Zhao
Organizer
MEIS 2014 (Mathematical Progress in Expressive Image Synthesis)
Place of Presentation
Nishijin Plaza Kyushu University, Fukuoka-shi, Fukuoka-ken, Japan
Year and Date
2014-11-12 – 2014-11-14
