論文

徳永らは，アナモルフォーシスとよばれるデザイン技法を応用した裸眼立体視システムを開発してきた．このシステムでは，オブジェクトの位置とユーザの視点位置によってはオブジェクトの一部が描画範囲外となり欠落し，立体感を低下させていることが問題となっている．本稿では，この問題を緩和するために，近年映画制作などに使われているframe-break とよばれる手法をこのシステムに適用し，立体感の増強に与える効果を検証する．

シェルマッピングは，既存の三角形ポリゴンを法線方向に押し出して得られるプリズムに，三次元のテクスチャ空間を一対一にマッピングすることで，サーフェイスの複雑な微細構造を表現する．本研究では，半透明なマテリアルや陰関数曲面に対応した自由度の高いシェルマッピングを行うため，テクスチャ空間にボリュームデータを導入する．これをボリュームシェルマッピングとよぶことにする．加えて，四面体分割によるアーティファクトのないボリュームシェルマッピングを手法を提案する．さらに，高速化を行うとともに，評価実験によって提案手法の有用性を実証する．

宝石として用いられるオパールは，遊色効果とよばれる光学現象を発現する．その特徴的な光学特性から，オパールは自然科学，産業，人文科学の分野において価値が高い材料である．一方で，オパールはコロイド多結晶とよばれる複雑な内部構造をもつため，オパールをCGで写実的に再現する手法は未だ確立していない．本研究では，3次元加法的重み付きボロノイ図と，その母点が形成するネットワークのパーコレーションを用いることでオパールの生成過程を近似する．また，X線回折理論で用いられるEwaldの作図を応用して，オパール内部における可視光の回折方向を効率よく探索する手法を提案する．最終的に，スペクトラルレンダリングによって視覚的に尤もらしい結果を得る.

泡沫は液体の表面現象における重要な状態である. 食品や洗剤, 消火など日常生活のあらゆる場面に応用されており, その挙動を表現することは液体のビジュアルシミュレーションの課題のひとつとなっている. 泡沫の液体表面上運動のビジュアルシミュレーション手法は多々提案されているが, 固体表面上でその挙動に大きな影響を及ぼす排水効果やそれに伴うピンチオフなどの特有の現象については既存研究では十分考慮されていない. そこで本研究では, 壁面上に付着した泡沫の流れのビジュアルシミュレーション手法を提案する. 排水の影響を考慮することで, ピンチオフを含んだ壁面上の泡沫の挙動を実現する.

バーチャル空間で体験される音楽ライブコンテンツは年々増加しているが, それらは現実の体験に比べ一体感が不足し, 熱狂感が低下する. 現実のライブ体験の分析によれば, 周囲の観客の反応が一体感を生み, それに同調することで熱狂が伝搬, 増幅される. そこで本研究では熱狂をサポートするため観客の代替となるNPC (Non-Player-Character) を生成する. NPCとはプレイヤー操作に依存しない自律的なキャラクタである. パフォーマンスに対しリアクティブな挙動を行い, 情動モデルとユーザのインタラクションに基づいて周囲と同調的な動作する NPCにより, 実際の観客と同様の熱狂感をサポートする.

XR技術の発展に伴い, カメラ動画からの3次元 (3D) シーン再構成に対する需要が高まってきている. Neural Radiance Fieldsの登場を皮切りに, カメラ動画をもとにした3D再構成に関する研究は急速な発展を遂げ, スマートフォンで簡単に3次元再構成ができる環境となりつつある. その一方で, シーンや特定のオブジェクトに対する編集は難しく, 未だ途上段階である.本研究では3D Gaussian Splattingにより再構成されたシーンに対して半自動的な編集を施すことで, 異なるシーン内の物体の単一シーンへの集約や単一シーンの縮約を目指す. ユーザの簡単な入力から対象のオブジェクトを自動で推定し, シーンから切り抜く手法を提案する.

アニメーション作品において，キャラクタの纏うマントのはためくアニメーションは重要なシーンを構築する要素となることがある．しかしマントの変形アニメーションを制作することは手間のかかる作業であり，例えば，マントの形状をボーンで制御する場合には，キーフレームごとに各ボーンの適切な回転量を定義する必要がある．本研究では，マントが風によって翻るような形状変化に着目し，そのようなアニメーションの制作を効率化することを目的とする．ユーザの入力に基づき，マントに対して大まかな形状変化と表面の波打つような形状変化の2種類を施すことで，風の影響を受けているように見えるマントの変形アニメーションの制作を容易にする．

サーフェイスの微細な構造を表現する方法は多岐に渡る. その一つであるシェルマッピングでは, シェル空間にテクスチャ空間で定義した構造を割り当てる. 本研究では, テクスチャ空間をOpenVDBのボリュームデータを用いて表現することで, 半透明なマテリアルの表現を可能にする. また従来の手法ではシェル空間を四面体分割し, 重心座標系をマッピングに用いることが一般的であったが, 本研究では四面体分割を用いることで生じるアーティファクトや計算の手間を避けるため非線形なレイを扱う. ワールド空間ではレイトレーシング, テクスチャ空間では非線形なボリュームレイキャスティングを行うことで, 効率良くレンダリングする方法を提案する.

様々なデジタルコンテンツにおいて，キャラクタの纏う衣服のアニメーションには高い需要が存在する．衣服のなかでも，マントが風によってはためくアニメーションは，その躍動感の高さからシーンのなかで重要な要素となることが多い．しかし，3DCGを用いてアーティストが望んだマントのアニメーションを制作することは容易な作業ではない．そこで本研究では，少数のパラメタからマントが風によって波打つようなアニメーションを制作するシステムを提案する．同システムは，ラゲールボロノイ分割を用いて，マントのメッシュ表面の起伏を効果的に制御する．

XR技術の発展に伴い， 撮影動画からの三次元(3D) シーン再構成に対する需要が高まってきている．Neural Radiance Fields の登場を皮切りに, 三次元再構成に関する研究は急速な発展を遂げ，スマートフォンでも簡単に三次元再構成ができる環境となりつつある．その一方で，シーンや特定のオブジェクトに対する編集は難しく，未だ途上段階である．本研究では，Gaussian Splattingにより再構成された3D シーンの半自動的な編集を目指し，ユーザの簡単な入力から前景物体を自動で推定しシーンから切り抜く手法を提案する．既存の学習済シーンと自身で撮影した動画からGaussian Splatting により再構成された3D シーンに対して本手法を実行し，視覚的に尤もらしい前景部分の切抜きが可能であることを確認した.

近年注目されているバーチャルライブは，実際のライブと比べて熱狂感が感じづらい．そこで本研究では，現実の観客を代替するNon Player Character (NPC)の合成に取り組み，熱狂感のあるバーチャルライブの実現を目指す．社会心理学分野の熱狂感に関する知見に基づき，心理的要素とプレイヤーを含む周囲の観客との心理的相互作用を考慮することで，同調的に応援動作する観客NPCを合成する．

今日，遠隔授業と対面授業を併用するハイフレックス型授業が浸透している．ハイフレックス型授業は，多様な受講スタイルを許容する柔軟性をもつ一方で，一部の分野に関しては運用上の課題を抱える可能性がある．たとえば，コンピュータグラフィックス・可視化・クロスリアリティをはじめとするビジュアルコンピューティング分野は，特殊なソフトウェアやハードウェアを用いる場合があり，遠隔授業における教育の品質維持が課題として知られている．本稿では，ハイフレックス型授業に適合するコンピュータグラフィックス実習教材を提案する．提案教材は，Google Colaboratory を含むリモートマシンとローカルマシンの双方で動作し，多様な実習スタイルを提供することができる．

宝石として用いられるオパールの多くは遊色効果とよばれる光学特性をもち，虹色の模様を発現する．ダイヤモンド，ルビー，サファイヤなどの宝石の大半は単結晶または多結晶であるのに対して，オパールは非晶質に分類され，複雑な内部構造をもつ．そのためオパールの内部構造の再現には，計算資源の制約のもとで，遊色効果を再現するために必要十分な空間スケールでのモデリングが必要である．本研究では，オパールの内部構造を三次元ボロノイ分割を用いてモデリングすることで，結晶学に基づいた遊色効果の模様を再現する．さらに，オパールを構成する粒子の粒径や，粒子内に含まれる不純物による光の散乱係数および吸収係数，回折格子の傾きといった4種類のパラメタを用いて，オパールの汎用的なモデリングが可能であることを示す．

画家や写真家の作品制作では，明確な線だけでなく，似た形状の並びや筆遣い等を利用したリーディングラインを構図内に含ませることで，作品の主役を強調しながら周囲にも視線を誘導することが意識されている．静止画の誘目測度として，一般的に顕著度が用いられているが，このようなスカラ特徴量では視線の流れが表現されない．そこで本稿では，顕著性マップから抽出したMorse-Smale複体の部分グラフに基づく，リーディングラインの視覚分析手法を提案する．さらに実際の観察者の視線追跡結果と比較し，その妥当性を実証する.

日本の手描きアニメ（以下，手描きAnimeと表す）における髪のアニメーションは，躍動感の表現や印象的なシーンの制作において重要な役割を果たす．しかし，3DCGでこのような揺れを制作する場合，設定すべきパラメタが多く，すべて手作業で理想のモーションを得るのは困難である．そこで本研究では，手描きAnime調の髪の揺れを制作するための支援システムを提案する．スケッチ入力により揺れ方を例示し，制御パラメタで調整することで，表現力を維持しながら作業の効率化を可能とする．

三次元バーチャル空間の利用例として，現実のシーンの擬似体験・追体験がある．特に文化財など，現実世界での操作が困難な物体に対し，触知可能な3Dモデルによる疑似体験を実現する価値がある．しかし，現在の三次元再構成技術で得られるモデルは静的であり，道具の操作などの動的な相互作用を伴う体験を実現できない．そこで本研究では，可動部をもつ物体として関節体に注目し，ある姿勢の静的な点群から，物体の運動を撮影した動画とユーザによって入力された回転軸をもとに三次元の動的なシーンを再現する．メッシュモデルから作成した点群と実際の民具の文化財を撮影した点群に対して本手法を実行し，視覚的に尤もらしい関節運動が再現できた．

現在，肥大化するメディアデータに対処するため，様々な要約技術が発表されている．しかし，その多くは同種メディア変換であり圧縮率に限界がある．そこで本研究では，ヴィネットイラストに注目する．ヴィネットイラストは，ビデオ映像作品やゲームの物語コンテンツを凝縮して表現し，一瞥でその世界観を理解させられる．動画からヴィネットイラストへの変換ができれば，より情報の圧縮率の高い要約が期待できる．そこで本稿では，視線追跡を利用してビューアの嗜好を反映したヴィネットイラストを，動画から半自動生成する手法を提案する．

バーチャル空間でのCGコンテンツの利用例して，現実のシーンの擬似体験・追体験がある．特に文化財のような貴重な物体や危険な物体など，現実での操作が困難な物体に対し，触知可能な3Dモデルによる疑似体験を実現する価値がある．可動部分をもつ物体の単純な例として，蓋付きの箱や手回し扇風機など，関節周りの回転運動をする物体に注目する．再構成した点群を動かすためには，対象の動作を理解し，得られた点群を後から効果的に変形する技術が必要である．本発表では，回転軸の指定と回転運動の動画による例示をもとに，対象物の関節周りの回転運動を再構成する方法を提案する．

著名な画家や写真家の作品制作では，明確な線だけでなく，似た形状の並びや，グラデーション，筆遣いなどといったリーディングラインを構図内に示すことで作品の主役を強調しながら，その周囲にも視線を誘導し，観る者に作品の隅々まで観察させることが意識されている．静止画に対する誘目測度として一般的に顕著度が用いられているが，このようなスカラ特徴量では視線の流れが表現されない．そこで本発表では，顕著性マップから抽出したReeb graphに基づく，リーディングラインの可視化手法を提案する．さらに，絵画作品から得られた視線経路を実際の観察者に対する視線追跡結果と比較し，本手法の妥当性を証明する.