拘束ベースの流体と非拘束剛体の相互作用シミュレーション
研究内容
コンピュータの描画能力・演算能力の向上に伴い， 映像エンターテイメントの分野おいて， 流体と非拘束の剛体が相互作用を及ぼすシミュレーションの需要が高まってきています． 本研究ではこのシミュレーションの容易化・高速化する手法の開発を行っております．従来は，流体と剛体の衝突判定にペナルティ法が用いられていました． しかしこの手法ではバネ係数に代表される， 数々の物理パラメータを慎重に設定することが求められ， 適切な値を見つけ良いシミュレーション結果を得るまでに膨大な時間を要していました．
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| もとの剛体 | 粒子で近似された剛体 |
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そこで本研究の手法では，流体粒子を質点とみなすことで， 剛体同士の精密な衝突応答を行う拘束ベース手法を， 流体と非拘束剛体の衝突応答に拡張しました． さらに剛体も粒子として近似されているため， 衝突検出が容易となっています．
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| ペナルティ法 | 拘束ベース法 |
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この手法によってGPUを用いた高速な演算が実現され， たとえば異なる密度を持つ剛体が流体に押されたり， 噴水による水の噴き上げによって， 複雑な形をした剛体が巻き上げられたりするアニメーションが生成可能になりました．
参考動画
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| 流体と密度の異なる2つの剛体の相互作用 WMV | 噴水と剛体の相互作用 WMV | 粒子数が多量の場合のシミュレーション WMV |
参考文献
- Sho Kurose and Shigeo Takahashi, "Constraint-Based Simulation of Interactions between Fluids and Unconstrained Rigid Bodies," Proceedings of Spring Conference on Computer Graphics 2009 , pp. 197-204, 2009. [PDF]