| 研究課題/領域番号 |
26350012
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
鶴野 玲治 九州大学, 芸術工学研究科(研究院), 准教授 (10197775)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | コンピュータグラフィックス / 流体 / ユーザーインタフェース |
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| 研究実績の概要 |
本研究では流れる水や風に流れる煙のような自然界に見られる美しい流体形状をコンピュータグラフィックスで描き出し、かつ、任意に制御や編集加工できるよなうモデルの構築を目指している。流体形状のリアリティの実現と向上、操作系の実現と改良という二つの大きな課題があり、それぞれ計算処理コストの観点から対極にある問題であるため両者のバランスと最適化を同時に求める必要がある。これまでにアダプティブな流体近似モデルの改良と間接的なモデル(コントロールパーティクル)を使った形状制御を実施してきた。平成27年度はこの研究をひきつぎ、流体形状の計算方法として関数の重ね合わせの方法をさぐった。これは古典的な方法で、水面形状に限定されるが非常に広大な範囲、たとえば海洋波レベルの大きさに対応できる。また、操作系では流体形状を形成するパーティクルを間接的に制御するコントロールパーティクルの制御方法として、画像やストローク入力によって目標形状や中間推移形状を与える方法を試行した。これらは二次元情報であるため、三次元のパーティクル制御のためには奥行き情報を推定し補完する必要がある。また、位置だけでなくパーティクル間のつながり関係も三次元的に破綻しないようにする必要がある。これらの問題に対し人間は二次元画像や図形をどうとらえているか、奥行き関係や動きをどう認識しているかのモデルを手掛かりに三次元の位相構造を考慮した二次元モデルの開発を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
流体形状を表現する方法として、アダプティブなパーティクルを使った方法に加え、広範囲の水面波を表現する関数の重ね合わせのモデルを試行した。これは大洋レペルの波に対応し、風によって発生する波を生成するスペクトルフィルタのモデルからhightfieldを生成し、形状制御のために水面上の物体に起因する波の反射を再現するiWave methodを適応した。これらは処理コストが非常に小さく、ほぼリアルタイムにコントールが可能となった。しかし水面形状のみであることとと、パーティクルを使用していないことに起因する高周波成分の再現の問題が解決できていない。一方、三次元形状を考慮した二次元形状モデルを使った制御方法として、ビットマップやストロークをキーフレームにした制御を実現した。手描きオブジェクトやキャラクタ、ドット絵を想定し、三次元の位相構造を保持した状態での視点変化やオブジェクトの形状推移など、時系列変化を表現するものである。これを流体に適応させ表現するためには流体をビットマップやストロークで表現する必要がある。これらはNPR(Non-Photorealistic Rendering)の課題として次年度に展開することを考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
流体モデルに対しては計算空間とシミュレーション密度それぞれの詳細度制御が引き続き必要である。制御系・操作系ではストローク入力による三次元形状表現の有効性が確認できつつあるが、流体形状と三次元位相構造との効果的な対応付けに課題が残っており、この部分の解決が見込まれる。三次元形状の再現方法としてはCG映像だけでなく、当初からの計画であったファブリケーション(3D printing)へも可能性を考えている。ただしこの方法は関数近似による大洋波に関しては有効であるが、砕け波や泡沫のような高周波成分や重力の影響を受けにくい気流の表現が難しいため、ボクセル空間を想定したレンダリングが必要となる。また、これまでに実施したいくつかの予備実験のうち、流体中を落下していく物体のような予測不可能性の高い動きを、シミュレーションではなく映像データベースを手掛かりとした確率モデルとして与えることで、非常の少ない処理コストでかつ現実の動きに似た結果が得られた。当初予定のビデオベースの方法である。以上のように、表面波、内部流、高周波成分、低周波成分それぞれに適応したレンダリング方法とコントロールインタフェースの構築を行っていく予定である。
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