日経サイエンス連載！ 可視化の最前線

◆入選◆ ビルボードを用いた大規模球群可視化アニメーションの高速化 ● 北山 暁子（きたやま・あきこ） 　 お茶の水女子大学 大学院人間文化研究科 博士前期課程数理 情報科学専攻 ● 藤代 一成（ふじしろ・いっせい） 　 お茶の水女子大学 理学部情報科学科 教授 ● 平野 恒夫（ひらの・つねお） 　 お茶の水女子大学 理学部化学科 教授 ● 奥田 洋司（おくだ・ひろし） 　 横浜国立大学 工学部生産工学科 助教授 　コンピューターグラフィックスを用いて大量の粒子群を扱う応用では，個々の粒子をいかに精巧に描画するかよりも，粒子群全体を高速に描画することによって得られるダイナミズムや対話性の方が重視される。本研究では，球体の粒子をスクリーンに投影した結果が円形になる事実を利用し，円盤状のビルボードに球の陰影を表したテクスチャをマッピングするビルボーディング処理により球を表現し，球群を高速に描画する方針を採用した。なお，球相互の距離感や系全体の奥行き感を損なわないために，ビューイングパラメーターや光源位置による球の陰影の変化に対して効率的に対応できるように，環境光，拡散反射光，鏡面反射光を合成した単一のテンプレートテクスチャから対応する適切な部分テクスチャを抽出する方法を新たに開発した。 　本手法をメインに自主開発した可視化システムVisMDを用いて，星間塵生成および微小き裂進展に関する2種類の分子動力学（MD）シミュレーションデータを可視化するアニメーションを作成した。各球をポリゴンで近似し，3次元の照明計算を実行する従来法との比較実験により，10倍以上の効率改善が認められた。また，ミドルクラスのグラフィックスワークステーション上では，103オーダの球群をほぼリアルタイム（秒当たり30フレーム）でアニメーション表示することに成功した。 　上段の図は星間塵生成，下段の図は微小き裂進展に関するMDシミュレーションデータの可視化アニメーションから抜粋したスナップショットの例である。