SIGGRAPH2010に見るCG技術の新たな展開
CGにおける"音"の研究の進化
世代を超えて受継がれる"教え"
ライティング技術への開眼
"音"の研究への開眼
"Harmonic Fluids"（Changxi Zheng, Doug L. James, Proceedings of SIGGRAPH2009）
CGによる水の音の生成の研究
上段の画像は、水道の蛇口から水槽に注ぐ水のアニメーションで、CG流体シミュレーションを用いて生成されている。下段は音のヒストグラムで、上段のアニメーション生成と同じ流体シミュレーションを用いて生成されている。映像と音が同じシミュレーションを共有することによって、両者のパーフェクトなシンクロナイズが達成されている。こちらで映像を見ることができる。
CGにおける"音"の研究は、一般的には"サウンドレンダリング"という名称でよばれている。"サウンドレンダリング"は、1990年代初めに登場した同名の論文がその発祥となっており、CGアニメーションにうまくシンクロナイズした音を生成することを目的に誕生した。当初は物理的な正確さはあまり重要視されていなかったが、時代が進むにつれてシミュレーション的な要素をより多く取り入れ、物理的に正確なシンクロナイゼーションを可能にすることが求められるようになった。
その研究の進化は大きくは３段階に分けられる。１段階目では、CGの物理シミュレーションの結果をもとにして物理的に正確に音を生成するアルゴリズムが考案された（2001年）。２段階目では、CGレンダリングの手法からヒントを得て、生成した音波が人間の耳に到達するまでの変化を物理的に正確に計算するアルゴリズムが考案された（2006年）。そして３段階目では、１段階目と２段階目で考案されてきた手法をさらに成熟させて、１つのシミュレーション・パイプラインの中でCGアニメーションとそれに呼応した音を同時に生成してゆくアルゴリズムが考案された（2009年）。
３段階の進化を経て、グラフィックスと音との完全な融和が可能になったことの意義は大きかった。実際に、３段階目の進化を成しとげた2009年のSIGGRAPH論文が示した映像は、映像と完璧にシンクロナイズした音の存在がいかにアニメーションのリアリティを高めるかということを明示していた。この進化は、これまでCGの分野においてどちらかというと"亜流"とされてきたサウンドレンダリングの研究を表舞台へといざなうことにもつながっていったのだ。そして、この３段階目の進化を担ったのが、James氏の研究室だ。
そのユニークな研究路線は、もちろん直接的にはJames氏本人によって作り出されていったものだが、当時同氏が所属していたカーネギーメロン大学（アメリカ ペンシルベニア州）Dinesh Pai 氏の研究室の研究体制が大きな影響を与えていたことも確かだった。いかなるテーマの研究においても、Pai 氏はユーザとの間のインタラクションというものを第一義と考えた。物理シミュレーションにしても、あくまでユーザが与えた刺激に対する反応を最も望ましい形で自動計算するための１つの方法論にすぎないと考えていた。1999年からJames氏が考案し続けた変形シミュレーションの手法は、ユーザが高い自由度で物体に与えた刺激が引き起こす変形という現象を、いかにして物理的な正確さを犠牲にすることなくリアルタイムに算出するかということが常にテーマとなっていた。この研究路線には、研究生活の初期にPai 氏の指導を通して伝えられた同氏のフィロソフィーがダイレクトに反映されているといえる。
その一方でPai氏は、CGの歴史のうえで最も早期から触覚や聴覚といった視覚以外の人間の五感と、CGとを結びつける研究を積極的に行ってきた研究者でもあった。ゆえに必然的にPai氏の研究室で学ぶ学生や研究者も、多かれ少なかれこの方向性の研究に巻き込まれることになったようだ。実際のところ、前述したサウンドレンダリングの１段階目にあたる進化を作り出した代表的な論文の１つも、Pai氏の研究室から発表されたものだった。また James氏自身も、2000年初頭に触覚と聴覚の両者をCGと結びつけた論文をPai 氏と共著で発表した経緯がある。もっとも当時の James氏にとって、これはきわめて不可解な論文だったようだ。"音"の研究に取りくむうえで非常に恵まれた環境だったにもかかわらず、当時はまったく"音"の研究には関心を抱かなかったという。しかしこの時期の体験を通して知らず知らずのうちに身についたものが、現在James氏が挑んでいるサウンドレンダリングの新たな構想を築いていくうえで、きわめて大きな役割を果たしていると、今ようやく実感しているそうだ。そして今日のJames氏の研究室では、まさにかつてのPai氏の研究室を髣髴とさせる光景が展開されている。時代の流れや世代を超えて受継がれてゆく"教え"の意義は実に大きいようだ。
コーネル大学(アメリカ ニューヨーク州）
コンピュータサイエンス学科
准教授（Associate Professor）
コーネル大学の常勤准教授。Dinesh Pai氏の指導の下、2001年にブリティッシュコロンビア大学（カナダ）の応用数学科で博士（数学）を取得。2002年より、カーネギーメロン大学（アメリカ ペンシルバニア州）のロボティクス学科と コンピュータサイエンス学科の助教（Assistant Professor）。2006年より現職。
主な研究領域はコンピュータグラフィックス、物理シミュレーションによるアニメーション、低次元化物理モデル、多感覚応用物理アプリケーション、サウンドレンダリング、触角フィードバックレンダリング。
アメリカ国立科学財団のCareer Award受賞者。アルフレッド・P・スローン財団会員。研究や教育活動の詳細はこちらで紹介されている。
