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開花アニメーションのための花弁の成長シミュレーション

井尻敬, 横尾美星, 河鰭実之, 五十嵐健夫
東京大学


概要本研究では,"開花時における花弁の変形は,局所的な細胞の伸長差により引き起こされる"という生物学的な知見に基づき,開花時の花弁の変形をシミュレートし,開花のアニメーションを生成する手法を提案する.具体的には,花弁の局面を弾性を持つ三角形メッシュで表現し,各三角形を伸長させることで,局所的な成長を表現する.シミュレーションは2ステップから成る.まず初めに,ユーザから与えられたパラメータに基づき,各三角形を独立に伸長させ,三角形メッシュにおける各edgeの目標の長さ(自然長:rest angle)と目標の角度(自然角:rest dihedral angle)を求める.次に,自然角・自然長をなるべく満たすように,花弁の形状を変形する.この変形は,非線形のエネルギー最小化問題として定式化できる.我々はこのプロセスを繰り返し,開花アニメーションのためのキーフレームを生成する.本手法は,アニメーションデザインや花の三次元モデリングといったCG分野での利用だけでなく,生物学的な研究への応用も期待できる.本稿では,既存研究や実際の観察で得られたパラメータをもとに作成したすかしゆりとトルコキキョウの開花のアニメーションの例を示す.

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figs


Eustoma grandifrolum


Application for a 3D modeling tool