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2018 年度 実績報告書

データ駆動型手法による物理法則CGアニメーションの高精細化

研究課題

研究課題/領域番号 16K00169
研究機関東京大学

研究代表者

金井 崇  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60312261)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードデータ駆動型手法 / コンピュータグラフィックス / 脆性破壊アニメーション / 回帰フォレスト / き裂開口変位 / 応力拡大係数 / 材料靱性 / 機械学習
研究実績の概要

BEM(境界要素法)を用いた脆性破壊アニメーションについて,データ駆動型手法による高速化手法に関する研究を行った.ここでは,機械学習手法の一つであるランダムフォレストの亜種である回帰フォレストを利用し,脆性破壊アニメーションを回帰問題として定式化している.BEM によるシミュレーション計算は一般に時間コストが高い.特に,COD(き裂開口変位)を求めるために毎フレーム連立方程式を解く必要があり,高速化のためのボトルネックになっている.
そこで本研究では,シミュレーションの際,次のフレームにおける各頂点のCODの計算部分を,その頂点の周りの物理量(応力拡大係数,および,材料靱性)を用いた予測によって求める.データベースについては,BEMシミュレーションで求めた物理量を入力,CODを出力とし,入出力を1ペアにしたものを回帰フォレストの中に格納することで生成する.これにより,BEM の各ステップにおいて連立方程式を計算する必要がなくなる.実験の結果,シミュレーションで得られた破壊形状と,回帰フォレストの予測で得られる結果は,細部は異なるものの,全体的な形状が似通っていることが検証された.また,一旦データベースを作成してしまえば,予測を用いることでより高速に破壊形状を生成できることを実証した.
また,ここで作成するデータベースは,オブジェクトのスケールを正規化することにより,破壊形状に依存しない汎用性を持つように設計した.これより,例えば,球や円筒といった単純なプリミティブ形状を破壊することで構築したデータベースを用いて,より複雑な別の形状の脆性破壊を予測できるようになった. 複雑形状になるほどシミュレーション時間,ひいてはデータベースの作成時間がかかるため,データベースに汎用性を持たせることにより様々なメリットを得られることを実証した.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Data-Driven Approach for Enhancing Splashing Effects of Liquid Simulations2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kanai, Mengyuan Wan, Fumiko Enomoto
    • 雑誌名

      Journal for Geometry and Graphics

      巻: 22 ページ: 115-127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predicting Brittle Fracture Surface Shape From a Versatile Database2018

    • 著者名/発表者名
      Yuhang Huang, Yonghang Yu, Takashi Kanai
    • 雑誌名

      Computer Animation and Virtual Worlds

      巻: e1865 ページ: -

    • DOI

      10.1002/cav.1865

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Viewpoint Selection for Liquid Animations2018

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Suzuki, Takashi Kanai
    • 雑誌名

      ACM SIGGRAPH / Eurographics Symposium on Computer Animation (2018) poster

      巻: - ページ: 011-012

    • DOI

      10.2312/sca.20181188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] メッシュ処理2018

    • 著者名/発表者名
      金井 崇
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 84 ページ: 323-327

  • [学会発表] 実物実験の観察に基づく水と油の混合液体シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊 魁人,金井 崇
    • 学会等名
      映像表現・芸術科学フォーラム 2019
  • [学会発表] Accelerating Physics-Based Simulation for Computer Graphics by Data-Driven Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kanai
    • 学会等名
      International Symposium on Information and Intelligence Computing
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 金井崇研究室

    • URL

      https://graphics.c.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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