論文 - 藤代　一成

熱気流を考慮した火の粉の三次元ビジュアルシミュレーション

吉田 千夏，藤代 一成

Visual Computing2023予稿集    7:1 - 7:4 2023年09月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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燃焼現象は映画やゲームにおいて重要な表現対象のひとつであり，火炎や煤，煙，火の粉など複数の要素からなる．
燃焼を表現するためには火炎以外も欠かせない重要な要素であるが，アーティストによる後付けのエフェクトによってそれらしく見せているものが多い．本論文では，燃焼の迫真性を高めるうえで特に重要な火の粉に着目し，焚火のような木材の燃焼を対象とした，火の粉の物理ベースビジュアルシミュレーション手法を提案する．提案手法では，粒子法と格子法を組み合わせて燃焼をシミュレーションし，熱気流による抗力や重力を考慮した運動方程式に基づいて，火の粉のダイナミクスを計算する．

離散モース理論に基づくアート作品のリーディングラインの位相解析

柴崎 史典，藤代 一成

Visual Computing2023予稿集    4:1 - 4:5 2023年09月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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画家や写真家の作品制作では，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．そこで本論文では，顕著性マップに対する離散モース理論に基づいた位相解析によって，リーディングラインを視覚分析する手法を提案する．さらに様々なアート作品に対する実際の観察者の視線追跡結果と比較し，本手法の妥当性と限界を調査する．

組上げ型振付制作プロセスに基づくハウスダンスデザインシステムのプロトタイピング

大字 諒，藤代 一成

NICOGRAPH 2022会議録 （芸術科学会）     F-3:1 - F-3:8 2022年11月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 査読有り

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昨今，多数の3DCG制作ソフトウェアの登場により，制作プロセスやそれを支援するユーザインタフェースが洗練され，3Dモーション制作に対する障壁は大きく軽減されてきた．しかし，モーション制作の基本がキーフレーム操作であることに変わりはなく，依然として，複雑なダンスモーションはおろか自然なモーションの制作にもかなりの技術が要求される．一方で，実際のダンスモーション制作プロセスはより単純である．特に，過去から現在までのダンス文化の集合体であるハウスダンスでは，ダンサーは各部位のモーションを要素として捉え，それらを連動させる組上げ型の制作プロセスを経ることで，様々な振付を制作してきた．そこで本研究では，様々なモーションと実際の振付制作で行う操作の関係性を明らかにし，多種多様なダンスモーションの直観的制作を可能にするビジュアルプログラミング環境を提案する．プロトタイプシステムでは，要素モーションとそのモーションに対する操作を表すノードをインタラクティブに接続することで，実際の振付制作プロセスを再現している．実際に制作されたダンスモーションの視聴者評価から，提案環境の妥当性が実証された．大字は学生奨励賞受賞．

三次元ボロノイ分割を用いたオパールのビジュアルシミュレー ション—遊色効果の再現—

橫田 壮真，杉田 俊平，藤代 一成

Visual Computing 2022予稿集    17:1 - 17:6 2022年10月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 査読有り

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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．

DVF：ハンドジェスチャインタフェースを用いた仮想シーン知覚像のス ケール再現に向けて

星川 潤，藤代 一成

Visual Computing 2022予稿集    29:1 - 29:7 2022年10月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 査読有り

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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．


最適視点からのポーズ抽出を伴うセルアニメ風モーション変換—速さ 分布とポーズ面積に注目した動作評価

小六 優衣，藤代 一成

Visual Computing 2022予稿集    27:1 - 27:7 2022年10月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 査読有り

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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．


レイ走査高速化のためのアフィン変換レイアライメント

西舘 祐樹，藤代 一成

Visual Computing 2022予稿集    20:1 - 20:7 2022年10月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 査読有り

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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．

経年劣化に伴う金属物体上の塗膜の亀裂・湾曲表現—静力学的破壊判定と 位置ベース変形による準静的過程のビジュアルシミュレーション—

石飛 晶啓，中山 雅紀，藤代 一成

Visual Computing 2022予稿集    2:1 - 2:6 2022年10月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 査読有り

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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．

深層学習を用いた書道作品における書体変換—篆書の文字認識と行書の作品生成—

二ノ宮 梢平，藤代 一成

NICOGRAPH2021予稿集 （芸術科学会）     F-8:1 - F8-8 2021年11月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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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．

種数0 のサーフェスにおける ヤコビアンフリーな変形シミュレーション

吉良 俊亮，中山 雅紀，藤代 一成

NICOGRAPH2021予稿集 （芸術科学会）     F-2:1 - F2-8 2021年11月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 査読有り

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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．

SpiCa：ろくろ型三次元透明キャンバスによるエフェクト作成支援

池田 理和乃，藤代 一成

Visual Computing 2021予稿集    21:1 - 21:6 2021年09月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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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．

Personalized image recoloring for color vision deficiency compensation

朱 臻陽，豊浦 正広，郷 健太郎，柏木 賢治，藤代 一成，黄 田津，茅 暁陽

Visual Computing 2021予稿集    9:1 - 9:2 2021年09月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 査読有り

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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．

二色塗分けスパークラインを用いた一次元時系列COVID-19感染データの可視化

本田 健悟，斎藤 隆文，藤代 一成

Visual Computing 2021予稿集    31:1 - 31:5 2021年09月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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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．

大域照明を考慮した人物全身のディジタル画像コンポジット

大河原 将,藤代 一成

Visual Computing 2020予稿集    4:1 - 4:6 2020年12月

共著, 最終著者, 査読有り

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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．

色覚障がい支援のための個人適応型色変換アルゴリズム

朱 臻陽,豊浦 正広,郷 健太郎,藤代 一成,柏木 賢治,茅 暁陽

Visual Computing 2018 口頭発表・招待講演・ポスター発表予稿集    5:1 - 5:6 2019年06月

共著, 査読有り

自然さ保存とコントラスト強調を考慮した色覚補償ための色変換アルゴリズム

朱 臻陽，豊浦 正広，郷 健太郎，藤代 一成，柏木 賢治，茅 暁陽

Visual Computing 2018口頭発表・招待講演・ポスター発表予稿集 （画像電子学会）     34:1 - 34:6 2018年06月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 査読有り

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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．

線変形操作を用いた変視症検査方法

市毛 大道，豊浦 正広，郷 健太郎，柏木 賢治，藤代 一成，茅 暁陽

Visual Computing 2018口頭発表・招待講演・ポスター発表予稿集 （画像電子学会）     8:1 - 8:4 2018年06月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 査読有り

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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．

雪の踏み散らしシミュレーション　- 焼結作用の考慮 -

高橋 哲也，藤代 一成

Visual Computing/グラフィクスとCAD合同シンポジウム2012 （画像電子学会／情報処理学会／映像情報メディア学会）  2012年06月

研究論文（研究会，シンポジウム資料等）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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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.

Accurate visualization of galaxy velocity fields from three-dimensional integral field spectroscopy data

Rikuo Uchiki，Malik Olivier Boussejra, Liyu Zhu, Yuriko Takeshima, Kazuya Matsubayashi， Makoto Uemura，Issei Fujishiro

EuroVis 2020 Posters （Eurographics Association）  2020年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

A deformation method for simulating coating degradation while taking mechanical behavior into account

Akinori Ishitobi, Masanari Nakayama, Issei Fujishiro

Proceedings of Cyberworlds 2019 2019年10月

共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

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