Misc

SAM (Smart Ambient Media) is an integrated display environment that supports various activities in our daily life based on a processing loop consisting of multimodal sensing, intelligent computing, and adaptive rendering. This article provides a general framework for SAM along with related concepts and exemplifies the potentials of SAM with six representative R&D examples from our lab.

紙の繊維には向きがあり，力を加えるとその向きによって変形が異なる．例えば繊維の向きと平行に紙の両端を引っ張れば破れ目は真っ直ぐになりやすいのに対し，繊維の向きと垂直に引っ張れば破れ目は不規則な輪郭を構成する．これまでのCGでは，紙の繊維がもつ方向性による変形の違いは再現できていなかった．そこで本研究では，まず2次元の紙の繊維モデルに縦横の方向性をもたせて配置し，それぞれの繊維を交点の位置でつなげ繊維のシートを生成する．そして繊維の伸び，繊維同士の剥がれにくさを考慮し，その紙を両端から引っ張る力を与えることで方向性をもつことによる破断の仕方の違いを表現する．

近年コンピュータの発展により，ゲームやアプリケーションにおいて衣服の表現が見直されるようになった．布のモデリングでは，CT スキャナを使用することで，1 本１本の糸を繊維レベルで作成する研究も報告されている．しかし，現在の織物を作成する手法では，糸の毛羽立ちまで考慮さておらず，毛羽によって生じる隙間の表現ができていない．そこで本研究は，毛羽立ちによる柔らかさの表現を目的とする．具体的には，前述の研究で作成された繊維にもう 1 段階細かな毛羽を追加し，より現実の構造に近い糸を再現した．さらにこの糸を用いて，入力した 4 頂点から微細構造まで再現された織物を作成した．また，糸と糸の隙間を調整可能とし，使用者の意図する見た目を追求することも可能とした．

手は，人体のなかでも外界と最も頻繁にインタラクションするため，きわめて誘目性の高い部位であり，近年のVRの進歩に伴い，よりリアルな動きが求められている．一般的な手のCGモデルは，表面メッシュと，そのメッシュを動かすための概念的な骨格を与えるボーンから構成されているものが多い．そのため，手の筋肉や腱等の動きに伴って生じる外見のリアルな変化を，メッシュとボーンとの重みづけだけから再現するのはきわめて困難である．そこで本研究では，骨や筋肉，腱といった手の内部構造をスカラ関数として表現し，そのような内部構造の動きから手の表面の変化をモデリングできるアプローチを提案する．

天文学者は長期間，ブレーザーとよばれる天体を観測してきた．ブレーザーの分類には，観測された多次元時系列データの変化を解析する必要がある．天文学者は専ら散布図とアニメーションを組み合わせて利用してきたが，それらだけではデータを詳細に解析することは困難である．我々は先行研究で，TimeTubesとよばれる，相異なる時間依存変数の相関をインタラクティブに解析できる新しい可視化手法を提案した．本研究では，複数の観測所からの同一天体データを融合することにより，TimeTubesで扱うデータ自体が誤差として含有する不確実性と，データ補間から生じる不確実性を緩和する．また，観測データの比較により較正の手がかりを提供する．

映画，アニメーション，ゲームには現実世界に存在しないキャラクタが登場するが，それらキャラクタの挙動に対しても我々は生き物らしさを感じる．この生き物らしさを“アニマシー”とよぶ．キャラクタ制作において，その挙動にアニマシーを感じさせることはキャラクタに対して親近感をもってもらい，作品の世界をつくり上げ，作品の質を高めるために特に重要である．そのため，どのような動きにアニマシーを感じるかを理解しておく必要がある．そこで本研究では，生き物の始原的動作にアニマシーの本質を見つけ，その挙動を非生物に適用することで，アニマシーを感じさせる動きを表現する．また，非生物の構成を自由に変更することで多様な挙動を生成する．

ロゴのデザインやアクセサリーのデザインなど，元の形状を変形して円や四角形の枠に収まるようにデフォルメされているデザインが数多く存在する．しかしそれらのデフォルメデザインは多くの場合デザイナーによって描かれており，それ以外の人が元の絵の情報を残したままデフォルメを行うことは難しい．そこで本研究では，任意の形状のデザインをユーザが描画した枠内に収まるように膨張させることで，デフォルメされたデザインを誰でも簡単に生成することができるシステムSwellartを提案する．本システムでは枠による制約の他に，画像の部位による膨張率の制約なども与えることを可能とし，より自由度の高いデフォルメデザインを生成することが可能である．

近年コミックやアニメを原作とした実写化のドラマや映画が流行している．しかし，俳優が原作のキャラクタに「似ている」という感覚には個人差があり，ミスキャスティングであると視聴者が感じてしまう場合が存在する．本研究で開発しているシステムCoCoAでは，原作のコミックまたはアニメのキャラクタの情報を入力とし，キャスティングの候補となる俳優のリストを出力する．特徴点検出を用いた顔の外面的特徴の類似度に，年齢や性格などの内面的特徴の客観的評価を組み合わせて，視聴者の感覚の個人差に依存しない，精度の高いキャスティング支援システムを実現した．

コンピュータグラフィックスの発展によって，我々はキャラクタに生命が宿っているかのように感じられるようになった．このような生き物らしさを“アニマシー”とよぶ．さまざまな研究から，我々は，運動を行う対象の動作にアニマシーを感じることがわかっている．生きているかのようなキャラクタを制作するためには，アニマシーを感じる動作をキャラクタに与えることが重要になる．熟練のアニメータは，そのようなキャラクタを制作できるが，知識や技術をもたない人には困難である．そこで本研究では，生き物の動作を分類し，アニマシーを感じる本質となる動作を，自律的な計算にユーザの操作を加えて作成し，メッシュモデルの伸縮アニメーションを用いて表現する手法を提案する．

近年流行しているコミックやアニメを原作とした実写化作品では俳優キャスティングが重要である．本研究で開発しているシステムCoCoA は，原作キャラクタの情報を入力とし，顔の外面的特徴と性格などの内面的特徴のマッチングを行い，キャスティング候補の俳優のリストを出力する．本稿では，より実現性の高いシステムを目指し，ユーザ評価に基づいて分析した改善点も示す．

近年, VR のためのヘッドマウントディスプレイとハンドトラッキングコントローラが普及し, 手を使って3Dオブジェクトを掴むVR ゲームが増えている. これらのVR ゲームにおいて, オブジェクトを掴んでいる感覚を表現するために, 指とオブジェクトが正しく接触するように設定された掴みポーズを作成する必要がある. しかし, 作成した掴みポーズは個々のオブジェクトに固有のものであるため, 基本的には他のオブジェクトに対して再利用することはできない. 本研究では, 掴みポーズの再利用を考慮した, より生産性の高い掴みアニメーション手法を提案する. 提案手法は, アフォーダンス情報としてオブジェクトに付与されたポーズデータ群から掴みポーズを補間することで, ユーザが掴んだ位置によって掴み方が連続的に変化可能である. そのため, 指5 本の動きを十分にトラッキングできないようなハンドコントローラに対しても,より自由度の高いハンドインタラクションを提供できる.

手は，人体のなかでも周囲の物体と最も頻繁にインタラクションするため，第一人称的にもきわめて誘目性の高い部位である．一般的な手のCG モデルは，表面メッシュとボーンから構成されている．しかし，実際には腱や筋肉といった器官も内部に存在する．筋肉の収縮のような動きも外見に変化を与え，キャラクタに力感を与える．表面メッシュとボーンとの重みづけだけで内部構造の動きによる外見の変化や力感を再現するのは困難である．そこで本研究では，手の内部構造をスカラ関数として表現し，内部構造の動きによる手の表面の変化を陰的にモデリングできる手法を提案する．

細粒子とは200μm以下の固体粒子が集合体したものの総称である. 特に, 粒子径が100m 以下の細粒子は,粒子同士が付着する性質をもつことから付着性細粒子とよばれている. 小麦粉や医薬品など, 付着性細粒子は我々の生活で頻繁に見られるが, コンピュータグラフィックスの分野における既存研究で扱った例はまだ知られていない. そこで, 本研究では付着性細粒子のモデル化を試みた. まず, 我々はシミュレーションのダイナミックレンジを小さくするために代表粒子モデルを導入したが, 既存のモデルでは, 細粒子同士の摩擦が欠落してしまうという問題点があった. そこで, 崩壊条件を各粒子にもたせることで摩擦をモデル化した. 提案手法では, 計算量を削減しつつ, 既存研究では再現することが困難であったクラックを再現することに成功した.

ゲスト編集委員長として本特集号の編集方針を述べた．同フォーラム論文特集号を共催学会で持ち回り．本学会では初．特集号全体は142頁-173頁で，論文1編，資料論文1編，ショートペーパー3編を含む．

The preface for the Proceedings of IEEE VIS 2018.

本稿では，多変量データの可視化表現のひとつである，平行座標表示の代表的な手法とともに，我々が近年定式化した軸縮約可能平行座標表示（contractible parallel coordinate plots） についても解説する．

ICT機器の発達とともに3Dスキャナの開発が進んでおり，アパレル業界では人体全身を短時間で計測できる大型のものが使用されている．そこで，3D計測によって採取した人体表面のポリゴンデータから，3Dディスタンス（距離）フィールドを表現するボリュームデータを構成し，ボリュームデータならではの人体計測アプリケーションを開発することを目的とする． 本プロトタイピングでは，ポリゴンデータでは穴になってしまい計測が難しかった，腕付け根回り，首付け根回り，股上前後長に焦点を当てて計測アプリケーションの開発を行った．

ジェネレーティブアートとは，コンピュータの自律的な計算によって生み出される芸術作品をさし，フラクタル画像や物理的な挙動などの複雑な計算をコンピュータで計算した多くの作品が創出されている．本研究では，応力を加えると複屈折の状態が変化し，偏光を照射した際に干渉縞が出現する光弾性という現象を用い，入力画像から仮想的に応力を設定し，2 次元光弾性理論による干渉縞を生成することで自動的に画像を彩色するジェネレーティブアートの新しい手法を提案する．

呼吸動作は生物の感情表現手法の一つとなり得ると考えられる．本研究の主な目的は，この概念を非生物に拡張し，非生物を疑似的に呼吸させることによって，その感情を表現させるアニメーションの生成方法を提案することである．まず，非生物の呼吸アニメーションから，その感情表現に関する事前調査実験を行い，非生物の呼吸動作によっても感情を表現できることを確認した．呼吸動作アニメーションを作成する際，原画像から呼吸を適用したい物体の輪郭線を入力し，物体を三角メッシュで充填した．続いてそのメッシュのなかから，膨張収縮をさせる肺領域にあたるメッシュを抽出した．本研究により，物体各々の内部状態変化を表現することや，複数の物体の異なる内部状態によって示唆される空間の雰囲気の効果的な表現が可能になった．

音楽演奏を題材としたアニメーションは数多く存在する．そこでは，実際に演奏する演奏者の身体の動きに近い演奏アニメーションが生成されているが，音楽に完全に同期されていないことがあり，違和感を感じる．また，完全に同期されているアニメーションを作成するには，労力が必要となる．そこで本研究では，管楽器を演奏するキャラクタの吹奏アニメーションを，音源から自動生成することを目指す．