論文

手描きアニメにおいて，描画の詳細度は映像内で緻密に制御されており，奥行き感の誇張や対象の強調といった視覚効果を生み出している．しかし，その設計原理は制作者の経験則や暗黙知に依存しており，関連する研究や議論は十分に行われていない．本論文では，手描きアニメの詳細度設計を計算論的に分析し，アニメに様式化された詳細度をパラメトリックに制御するモデルを提案する．詳細度制御に影響する要素として，視点からの距離による大局的要因，各対象の奥行き構造による局所的要因，対象の重要度の三項目に着目し，これらを統合することで画面上の詳細度分布を決定する．ショートペーパー．

動画像の視聴速度を変更する機能は広く普及しているが，芸術的動画コンテンツの場合，速度変更はその本質的な要素を損ない，視聴体験に大きく影響する可能性がある．したがって，速度変更をあえて阻害し，本来の速度での視聴を促すことは，動画像の芸術性を保護し，メディア伝達の適正化に寄与すると考えられる．しかし，これを目的とした研究はまだ知られていない．そこで本論文では，人間の時間的色覚特性を活用し，視聴速度の変更を阻害する方法を示す．各フレームを色度だけ変化させた2 枚に分割することで，通常速度時は平均色として元の色が知覚され，速度変更時は色が変化して知覚される．動画プラットフォームではなく動画像自体へ細工を施すことで，発信者が阻害を直接的に設定可能となり，視聴環境の自由度も向上する．評価実験の結果，本手法が視聴速度に応じて見えを変化させることが確認され，その有効性が示された．一方，制御パラメタ値の最適化など，実際の利用に際して改善の必要性も明らかになった．VC学生研究賞を共同受賞．

実世界では，雨模様の天気や液体が布にかかることによって布が濡れる状況は多く，シャツなどに使われる薄い素材の布は濡れることで透過性が上昇する．CG応用においても布が濡れるシーンは多く，重要視されている．しかし，液体に濡れた布の透過性を考慮した研究は少なく，流体シミュレーションや複合BSDFといった一般的な3DCGソフトウェアで扱われるものを用いて，濡れた布の透過性を表現できるモデルはほとんど存在しない．そこで本論文では，実際の布の厚みや糸密度，含水率などの値を参考に，濡れた布の透過性をビジュアルシミュレーションするための独自のモデルとして， a Stochastic model for WEt Absorbent cloth Translucency (SWEAT) を提案する．SWEATは，流体シミュレーションと複合BSDFに簡単に組み合わせることが可能であり，さまざまな素材の濡れた布をビジュアルシミュレーションすることができる．実写画像との比較から，このモデルの妥当性を確認した．

本論文では，対話的な線変形操作を用いた新しい変視症検査方法を提案し，その有効性について述べた．

本論文では，色覚障碍者が識別できる色の半以内で，画像本来のコントラストと自然さの両方の保存を目指した新しい色変換方法を提案した．また，自然さに関する新たな評価尺度も併せて提案した．定量的な評価および協力者による主観評価の結果により，提案手法が最新の既存手法よりも優れていることを確認することができた．

COVID-19 のパンデミックに関して，私たちは各種メディアが生成する可視化により，日々の感染状況を把握している．今回のパンデミックは多くのデータの多角的な考察が必要であるが，既存の可視化だけでは十分な分析環境を提供できているとはいえない．本論文では，二色塗分け法を用いたスパークラインを提案する．提案手法は，全国や地域別のCOVID-19 の感染データに適用することで，詳細と概要を関連する文章の近接で読み取ることができる．これにより，ビジュアルコミュニケーションを活発化し，より多くの情報をもとに今回のパンデミックについて考察できる視覚分析環境の提供を目指す．

光や炎，煙，水，風といった不定形の現象を具象化した効果はエフェクトと総称され，幅広い分野の作品制作において欠かせない表現である．本論文では，ろくろ型三次元透明キャンバスを用いることで，立体的なエフェクトを描画できるシステムとしてSpiCa（Spinning Canvas）を提案する．キャラクタを中心としたイラストでは，構図を整理するため，エフェクトの流れの軌跡を簡単な形状の曲面上に想定することが多いことに注目し，SpiCaでは，こうした面を，対象を囲う回転可能なろくろ型のキャンバスとしてデザインすることで，三次元的なエフェクトのスケッチを容易にする．池田はCGVI賞受賞．

CG におけるオブジェクトの変形は，物質の多様な性質を表現するうえで，欠かすことのできない要素である．近年の映像作品の高精細化から，変形のシミュレーションにもまた，より高精細なものが求められている．一般的な変形シミュレーション手法として，メッシュを用いた手法が挙げられるが，計算時間が多くかかることから，リアルタイム性を重視する場合，衝撃が加わった際にオブジェクト表面が波打つ様子などの細やかな変形表現は描画されない．一方，リアルタイム性を重視した変形シミュレーション手法として，変位マッピングを用いたアプローチが知られているが，この手法は二次元平面上に適用することを想定しているため，テクスチャ空間と実空間との間に非線形な関係が存在するオブジェクト表面に適用すると，ヤコビ行列を用いた座標変換による歪みを変形に生じさせてしまう．そこで，本論文では，射影によりテクスチャに格納した実空間座標を用いてシミュレーションを計算することにより，オブジェクト表面にテクスチャ空間と実空間との間の歪みを解消した，変位マッピングによるヤコビアンフリーな変形シミュレーションを，種数0の任意オブジェクトに対して実現する手法を提案する．吉良は学生奨励賞受賞．

国際論文誌・学会採択論文招待セッションで，IEEE Trans. Multimediaに掲載された色弱に対する色補償に関する論文について紹介した．

書道は日本の伝統的な文化である一方で，書道展は経験者の間で完結している．その要因の一つとして，鑑賞が書道の習熟度合いに大きく依存していることが挙げられる．そこで，本研究では書道初心者を対象にした鑑賞支援として，文字認識と他の書体への変換を提供するシステムを開発する．文字認識には，畳込みニューラルネットワークを用いた手法を提案する．漢字が偏旁冠脚といったパーツから構成されるという特徴を利用して，書道作品に用いられる難読文字の認識を実現する．これにより，少ないデータ数と少ないクラス分類で，より性能の高い文字認識が可能になる．一方，他の書体への変換には，敵対的生成ネットワークを用いた手法を提案する．文字骨格に対する筆跡の付与を学習したモデルを用いて，任意の漢字による書道作品画像を生成する．ここで，筆順情報と筆画情報をもった骨格画像を用いることで，効果的な筆跡の学習を実現する．そして，この二種類の手法を実装したシステムにより，書道作品に用いられる漢字の特定から書道作品画像の生成まで，直観的な操作に基づく鑑賞体験を可能にする．二ノ宮は学生奨励賞受賞．

本論文では，大域照明を考慮したコンポジットパイプラインを新たに提案する．このパイプラインでは，大域照明効果のうち，背景要素から前景要素へのカラーブリーディングとソフトシャドウを再現することができる．これにより，照明の整合性を保持したコンポジットが可能となっている．コンポジットの対象には，幅広い応用を期待して，人物を選択した．なお，このパイプラインでは，人物のフルショットに対応しているため，影の影響が無視できない場面への適用が可能となっている．

泡沫は，多数の気泡が密集して塊を形成した状態であり，洗剤やビールの泡，消火泡など日常生活のあらゆる場面で観察される．そのため，泡沫は映画やCMにおいて重要な表現対象の一つとなっている．泡沫のビジュアルシミュレーションでは，液体表面上に浮かぶ泡沫の挙動を再現する手法が種々提案されてきた．一方で，固体表面上では，泡沫内の液体が重力で下部に流れる，排水とよばれる現象が泡沫の挙動に大きな影響を及ぼすが，それを考慮した泡沫のビジュアルシミュレーションの研究は殆ど知られていない．そこで本論文では，壁面上に付着した泡沫において，排水の影響を考慮した泡沫の挙動を再現する二次元ビジュアルシミュレーション手法を提案する.

近年，文化財の保存活動の一環として文化財の三次元形状データのデジタルアーカイブが進められているが，アーカイブされている対象物は静的な物体がほとんどである．民具などの道具の文化財に関しては，道具を操作する体験を通して仕組みの工夫や人々の暮らしを伝えることが重要である．そこで本論文では，計測された道具の静的な三次元モデルからバーチャル環境での一人称視点操作体験を再現し提示する手法を提案する．データの少ない文化財の三次元点群データから道具の可動部を機械学習することは困難であるため，提案手法ではユーザのペイント操作によるおおまかなパーツ指定と回転軸の指定により可動部を推定する．また，指定された回転軸と動画などから推定される可動域をもとにバーチャル操作を可能にする．一軸関節体，二軸以上の関節体の簡単な実例として，川崎市立日本民家園が所蔵する民具に対して本手法を適用し，バーチャル操作体験の実現可能性を示す（NICOGRAPH 2024 学生奨励賞受賞）．

我々は, 雪に関する従来のCG 表現における不自然さの一つである“雪の付着が起こらない”という点に着目した. 雪の付着の主要因は焼結作用にあるため, その作用を含め, より物理的に忠実な雪表現をするための研究を行ってきた.本論文では, 雪表現のための主要素である“雪としての振舞い”, “焼結作用による動的剛体への雪の付着”および“対流の影響を含めた熱伝導”を実現するための手法を提案する. “雪としての振舞い”は一般的なナビエ· ストークス方程式の粘性項を改良することにより実現した. “焼結作用による動的剛体に対する雪の付着”に関しては, 付着力が焼結作用によって変化することを考慮し, ナビエ· ストークス方程式に焼結項を追加することで表現した. “対流の影響を含めた熱伝導”は, 熱伝導方程式をSPH 法で離散化するとともに, 外気が表面粒子に与える影響を考慮することで再現した.

風雨などの作用による経年劣化を表現する技法であるウェザリングは，写実的なCGの描画に欠かせないものであり，数多くの手法が提案されている．特に日常生活に偏在する金属は代表的な研究対象であるが，現実的なシーンを想定するならば金属に塗布された防腐剤の経年劣化も表現すべきである．そこで本研究では，金属物体上の塗膜を対象としたウェザリングを提案する．提案手法では塗膜をポリゴンメッシュで表現し，塗膜内部における力の釣合いに基づいて破壊判定を行う静力学シミュレーションと，幾何学的な制約に従って頂点を移動させる位置ベースの湾曲シミュレーションを組み合わせることで塗膜を変形させる．本手法により，マテリアルの操作だけでは表現が難しい立体的な変形を伴う塗膜の経年劣化が再現できる．

旅行先などで，印象的な情景を写真に収めた際，自身が肉眼で捉えた風景と，写真に記録された風景との間に大きな差異を覚えることがある．この現象は，人間の視知覚とカメラの投影モデルの特性の違いが原因のひとつであると考えられる．人間は風景のなかで興味ある対象を部分的に強調しながら捉えるのに対し，一般的なカメラは風景全体を平等に捉える．よって，写真を介して主観的な印象や感動を他者に効果的に伝えることは易しいことではない．このような課題は現実シーンだけでなく，仮想シーンでも同様に存在する．多様な体験が可能なメタバースにおいて，効果的にユーザの感動を共有することはひじょうに重要な課題である．本論文では，仮想シーンにおけるユーザの注目部分を拡大処理した画像を自動出力するシステムDVF（Digitus ViewFinder）を提案する．注目部分の指定にハンドジェスチャを用いることで，ユーザは没入感を損なわずに，自身が捉えた情景に近いシーン画像を得ることができる．評価実験の結果，我々は仮想シーンにおける拡大率に関する新たな知見を得，それらの特性を反映させた拡大率関数の推定と応用機能の実現に関する見込みが得られた．

3DCG におけるキャラクタアニメーションでは，セルアニメのような手描きらしい動作表現を実現するために，コマ打ちを用いることがある．セルアニメにおけるコマ打ちは，少ないポーズ数で動作を表現するために，余剰な動作の省略や速さの強調といった演出を含んでいるため，現実動作とは異なる質感をもっている．そのため，モーションキャプチャデータのような現実動作に一様なダウンサンプリング処理を施しても，セルアニメに特有な動作の質感までは再現されづらい．そこで本論文では，セルアニメの制作技法に基づき，モーションキャプチャデータをセルアニメらしい動作へ変換する手法を提案する．提案手法では，モーションデータの特性を，速さ分布とポーズ面積を用いて評価する．そして両者から動作認識に適したカメラ視点を選択し，その視点においてセルアニメらしい動作を実現するのに最も効果的なポーズを同時に抽出する．

近年，レイトレーシングがリアルタイムレンダリングにおいても使われ始めている．しかし，依然としてレイトレーシングの時間計算量は大きく，リアルタイムに出射できるレイの本数は限られている．本論文では，レイトレーシングの時間計算量を削減する新たな手法として，アフィン変換レイアライメントを提案する．本手法はアフィン変換を用いて複数本のレイを1 本にまとめながら，シーンから得られる交点を維持することにより，計算結果に誤差を発生させずにレイ走査を高速化する．さらに，本手法をプライマリレイ走査やステレオレンダリング，マルチフレームレンダリングに適用する具体的応用も提案し，単純な実装で時間計算量を削減できることを示す．

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．ボロノイ図の特性に着目することで，既存の研究と比較して空間計算量を大幅に削減する．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 種類のパラメタの調整によって，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．