物理に基づいた混相流のCGアニメーションの高速な生成手法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15700103
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: メディア情報学・データベース
• 研究機関: 会津大学
• 研究代表者: DURIKOVIC Roman (ROMAN Durikovic) 会津大学, コンピュータ理工学部, 講師 (50315678)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2003年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: コンピュータグラフィックス / 流体力学 / リアルタイムレンダリング

研究概要

私たちは液体の飛沫の動きのシミュレーション及び可視化の手法を提示します。このシステムは計算流体力学、ハードウェアによる高速なマルチテクスチャリングを利用したポリゴンベースレンダラの2つからなります。また、このシステムは適応時間ステップ及び粘性に対応したナビエ・ストークス方程式ソルバをサポートしています。
開発手法:
混相流の計算流体力学のための手法が提案されました。この手法により、液体中の泡や、泥水といったさまざまな流体の混合物のシミュレートが可能となります。
これまでリアルタイムで解く事が不可能であったナビエ・ストークス方程式を実時間で解くことが可能となります。最終的な液面は流体の速度場による推定の後、それを細分化することにより得られます。このステップには、マーチングトライアングル法と呼ばれる高速な手法が実装されています。
リアルタイムレンダリングにはプログラミング可能なグラフィックカードを利用します。これらのカードのためのプログラムはアセンブラ及びDirectX上の言語により記述されています。
液面のレンダリングには、コースティック、反射、流体及びオブジェクトのそれぞれに対応するテクスチャを利用したマルチテクスチャリングがリアルタイムで行われます。
本研究では、静的な面との衝突後の飛沫の形成や粒子状の面との衝突後の侵食のシミュレートが可能な、リアルタイムかつ動的な液体(水)の物理モデルを提案します。このモデルでは液体の粘性、表面張力、ナビエ・ストークス方程式、障害物、外部からの風力が考慮されています。
1.新手法は、複数の流体のシミュレートが必要な場合、また侵食を考慮する必要のある場合に応用可能です。
2.物理アニメーションシステムは次の3つの要素から構成されています:
モデル定義(境界条件、初期条件の定義)
シミュレータ
アニメータ
3.写実的な水のシェーダを実装。

研究成果

• [雑誌論文] Modeling with three types of Coons bodies (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: International Journal of Modeling and Simulation (ACTA Press, Calgary, AB, Canada) 24・2 ページ: 97-101
• [雑誌論文] Modeling Thick Paint on Japanese Lacquer ware (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Journal of Three Dimensional Images, 3D Forum Society, Ricoh, Japan 18・1 ページ: 110-115
• [雑誌論文] Growth simulation of digestive system using function representation and skeleton dynamics (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: World Scientific Publishing Company, Singapore 10・1 ページ: 31-49
• [雑誌論文] Reverse engineering approach to appearance-based design of metallic and pearlescent paints (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: The Visual Computer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany) 8-9・20 ページ: 586-599
• [雑誌論文] Single pass volume rendering on programmable graphics hardware (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Journal of Three Dimensional Images, 3D Forum Society, Ricoh, Japan 18・4 ページ: 74-79
• [雑誌論文] Solution of an inverse problem in rendering metallic and pearlescent appearance (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: 3D Forum Society, Ricoh, Japan 18・4 ページ: 54-60
• [雑誌論文] Simulation of water dynamics effects using multiphase-flow approach (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the 20th Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2004, Budmerice, Slovakia (Editor : A.Pasko) ページ: 29-30
• [雑誌論文] Rigid body dynamics of implicit objects defined with F-rep (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the 20th Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2004, Budmerice, Slovakia (Editor : A.Pasko) ページ: 31-31
• [雑誌論文] Simulation of running bulls during Spanish fiesta (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the 20th Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2004, Budmerice, Slovakia (Editor : A.Pasko) ページ: 32-32
• [雑誌論文] Human hand model based on rigid body dynamics (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the IEEE Conference on Information Visualization - IV2004, London, UK ページ: 853-857
• [雑誌論文] Solution of an inverse problem in rendering metallic and pearlescent appearance (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the Human and Computer Conference - HC2004, Aizu-Wakamatsu, Japan ページ: 52-58
• [雑誌論文] Single pass volume rendering on programable graphics hardware (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the Human and Computer Conference - HC2004, Aizu-Wakamatsu, Japan ページ: 78-83
• [雑誌論文] Real-time rendering of Japanese lacquer (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Poster on national exhibition on Japanese traditional crafts, Aizuwakamatsu, Japan
• [雑誌論文] Spectrum-based rendering on programmable graphics hardware (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Poster on national exhibition on Japanese traditional crafts, Aizuwakamatsu, Japan
• [雑誌論文] Professional CG Animation (in Japanese) (2004)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Youngers' science festival, Aizu-Wakamatsu, Japan, Oct. 23-24 (Fukushima Prefecture Press) ページ: 8-8
• [雑誌論文] Modeling Thick Paint on Japanese Lacquer ware (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: 情報処理学会東北支部研究会(平成15年度第1回)A-2-2 1st JPSJ-Tohoku region research meeting A-2-2 ページ: 23-26
• [雑誌論文] Simulation of Sparkling and Depth Effects in Paints (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: ACM Proceedings of the 19th Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2003, Budmerice, Slovakia ページ: 207-213
• [雑誌論文] Real-Time rendering of Japanese lacquer ware (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the Human and Computer Conference - HC2003, Aizuwakamatsu, Japan ページ: 89-94
• [雑誌論文] Real-time Visualization of Japanese artcraft (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: IEEE Proceedings of the Computer Graphics International - CGI2003, Tokyo, Japan ページ: 184-189
• [雑誌論文] Towards visual modeling of bonsai trees (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of the IASTED Visualization, Imaging, Image Processing - VIIP2003, Malaga, Spain ページ: 797-802
• [雑誌論文] Accelerated multi-phase fluid animations (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 雑誌名: Proceedings of International Workshop on Geometric Modeling, Computing, and Visualization, Japan ページ: 31-32
• [図書] IT Textコンピュータグラフィックス (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 総ページ数: 268
  • 出版者: オーム社出版
• [図書] Proceedings of the Geometric Modeling, Computing, and Visualization, Technical Report 2003-1-004 (2003)
  • 著者名/発表者名: Roman Durikovic
  • 総ページ数: 120
  • 出版者: The University of Aizu, Aizu-Wakamatsu, Japan
• [文献書誌] Roman Durikovic: "Modeling Thick Paint on Japanese Lacquer ware"情報処理学会東北支部研究会(平成15年度第1回)A-2-2 1st JPSJ-Tohoku region research meeting A-2-2. 23-26 (2003)
• [文献書誌] Roman Durikovic: "Simulation of Sparkling and Depth Effects in Paints"ACM Proceedings of the 19th Spring Conference on Computer Graphics - SCCG2003, Budmerice, Slovakia. 207-213 (2003)
• [文献書誌] Roman Durikovic: "Real-time Visualization of Japanese artcraft"IEEE Proceedings of the Computer Graphics International - CGI2003, Tokyo, Japan. 184-189 (2003)
• [文献書誌] Roman Durikovic: "Towards visual modelling of bonsai trees"Proceedings of the IASTED Visualization, Imaging, Image Processing - VIIP2003, Malaga, Spain. 797-802 (2003)
• [文献書誌] Roman Durikovic: "Accelerated multi-phase fluid animations"Proceedings of International Workshop on Geometric Modeling, Computing, and Visualization, Japan. 31-32 (2003)
• [文献書誌] Roman Durikovic: "Proceedings of the Geometric Modeling, Computing, and Visualization, Technical Report 2003-1-004"Aizu-Wakamatsu, Japan. (2003)
• [文献書誌] Roman Durikovic: "IT Textコンピュータグラフィックス"オーム社出版. 268 (2003)