大規模構造可変リンク系のO(N)順動力学計算法の開発とそのCG製作への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555062
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 仁彦 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (20159073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今川 洋尚 (株)セガ, 未来研究開発部, 企画開発研究員 ; 野地 朱真 尚美学園大学, 芸術情報学部, 専任講師 ; 岡田 昌史 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 講師 (60323523)
• Keywords: コンピュータグラフィックス / 振り付け生成 / 動力学計算 / モーションキャプチャ / 人体モデル / 並列計算 / アニメーション / ロボティクス

Research Abstract

本研究では,大規模な構造可変リンク系の順動力学を効率的に計算するアルゴリズムを開発し,それを多自由度のリンク系としてモデル化されたキャラクタ群のCGアニメーション製作に応用することにより,このような系の力学計算を効率的に行ない,ユーザのインタラクティブな操作が可能な速度での動画生成をめざしている.このような応用ではキャラクタ1体あたり通常40から50自由度程度でモデル化されるため,キャラクタ群全体では数百自由度を扱う必要がある.このような大規模なリンク系の動力学を計算するためには,従来の動力学計算法では膨大な計算量が必要となり,実際の製作作業で用いるのは非現実的であった.
平成14年度は,モーションキャプチャデータから得られる人間の運動と,研究代表者らが開発してきた構造可変リンク系の動力学計算アルゴリズムを用いて,人間とは自由度の異なるCGアニメーション(ヒューマンフィギア)の動作を生成するアルゴリズムを開発した.これは,全ての自由度の関節角データをモーションキャプチヤから得るのではなく,ある主要な点の動きに注目し,高速計算アルゴリズムを用いることで,ほぼリアルタイムの動作生成に成功している.また,この方法を用いて,約500自由度を持つ人体詳細モデルヘ応用し,筋肉の緊張や骨の動きを正確に表現するモデルの構築とその計算法を開発した.この結果からスポーツ医学や術後の運動を考慮した手術ナビゲーションヘの応用が期待される.

Research Products

• [Publications] 山根克, 中村仁彦: "ヒューマンフィギュアの全身運動生成のための協応構造化インターフェース"日本ロボット学会誌. 20・3. 335-343 (2002)
• [Publications] Katsu Yamane, Yoshihiko Nakamura: "Synergetic CG Choreography through Constraining and Deconstraining at Will"Proc. of IEEE International Conference on Robotics and Automation. Vol.1. 855-862 (2002)
• [Publications] Katsu Yamane, Yoshihiko Nakamura: "Efficient Parallel Dynamics Computation of Human Figures"Proc. of IEEE International Conference on Robotics and Automation. Vol.1. 530-537 (2002)
• [Publications] 栗原一貴, 鈴木一郎, 山根克, 中村仁彦: "モーションキャプチャと詳細人体モデルを用いた逆運動学計算による筋骨格力学計算"第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3C15 (2002)
• [Publications] 山根克, 中村仁彦: "O(N)順動力学計算法と陰積分による衝突・接触の高速シミュレーション"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02. (2002)
• [Publications] 野地朱真, 藤井利通: "力学によるアクロバット運動のシミュレーション"映像情報メディア学会技術報告書. Vol.26, No.27. 1-6 (2002)
• [Publications] 野地朱真, 高橋裕樹, 中嶋正之: "モーションジェネレータによるヴァーチャルサーカス"映像情報メディア学会誌. Vol.57、No.2. 242-246 (2003)