多体型マルコフ連鎖による超並列光伝搬シミュレーション

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05308
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高性能計算
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 蜂須賀 恵也 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (00748650)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: レンダリング / マルコフ連鎖 / モンテカルロ / 並列計算

研究成果の概要

光伝搬シミュレーションは、映像産業や建築等で、写実的な画像を生成するための重要な技術であり、その計算効率の向上が多くの応用にとって必要とされている。このようなシミュレーションは、通常、幾何光学に基づいた定積分として定式化され、その解をコンピュータ上で計算する手法として、モンテカルロ法が使われている。本研究では、モンテカルロ法の中でも、優位な手法とされているマルコフ連鎖モンテカルロ法に注目した。特に、マルコフ連鎖が、本質的に逐次的な処理であり、並列計算に本質的に向かないという問題を解決するため、複数のマルコフ連鎖を組み合わせる多体型マルコフ連鎖について研究し、新たな計算手法を確立した。

自由記述の分野

コンピュータグラフィックス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、光伝搬シミュレーションの計算の高速化に貢献するものである。光伝搬シミュレーションは、映画やＣＭなどの映像産業、工業デザインや建築の照明計算などで使われており、現代社会には欠かせない技術である。一方で、光伝搬シミュレーションの計算時間は膨大であり、様々な応用で大きな問題となっているため、計算速度の向上が非常に必要とされる技術でもある。本研究では、光伝搬シミュレーションにおける既存の計算手法を学術的に見直し、本質的な計算速度の向上および、近年重要となる並列計算への適合度を向上させた。これにより、光伝搬シミュレーションの各種応用で計算速度の大幅な削減が可能となる。