分断と再統合現象を考慮したオーロラのビジュアルシミュレーション

• 小島, 啓史

• 竹内, 亮太

• 石川, 知一

• 三上, 浩司

• 渡辺, 大地

• 柿本, 正憲

• 近藤, 邦雄

書誌事項

タイトル別名

• Visual Simulation of Aurora Taking into Account Dynamic Phenomena of Disconnections and Reconnections

抄録

オーロラのCGアニメーションのために，オーロラ特有の複雑な運動を擬似的に再現する手法を提案する．これまで，オーロラを対象にしたビジュアルシミュレーションの研究が多く行われてきた．しかしながら，実際のオーロラのように分断したり，接続して再統合したりするような複雑な様子を再現できる研究は行われていない．本研究では，分布特性を考慮してオーロラの擬似的な分布を無数の点群で近似する．水平方向に広がる2次元平面上に，ひとつながりになるように複数の点を配置する．この点列に対して，オーロラの分断と再統合の現象を考慮した接続関係の変更処理を行う．点列を切断し一部を分離する処理を行うことで，ひとつながりのオーロラが分断して複数のオーロラになるような様子を再現する．分離した複数の点列が再び接続する処理を行うことで，分断したオーロラのひだが再統合することでひとつながりのオーロラを形成する様子を再現する．また，電磁場計算と流体計算を用いた運動モデルを構築し，ひだの運動を表現する．オーロラの2次元分布を変化させることでオーロラ特有の複雑な運動を再現する．さらに，オーロラの2次元分布をもとに発光過程の計算を行いオーロラの3次元分布を計算する．1/fノイズを用いることで揺らぎのある自然な分布を再現した．この3次元分布をスクリーンに射影し描画することでオーロラのCGアニメーションを生成する．

This paper describes a new modeling method to simulate complicated deformations of aurora for CG animations. Our goal is to generate motion pictures reproducing these unique phenomena of aurora. Although much research work has been done in order to reproduce the aurora phenomenon using 3D computer graphics, no one has re-created disconnection and reconnection of aurora, which are dynamic behaviors unique to aurora. In our method, the aurora distributions are represented as sampling points. Sampling points are set on the 2D horizontally plane as an ordered list. Our method processes modifications of connection relationships among a sequence of sampling points taking into account dynamic phenomena of disconnections/reconnections. We represent the situation of aurora that formed multiple distributions by cutting a sequence of sampling points. We represent the situation of aurora that formed a singly connected distribution by reconnecting sequences of sampling points. The proposed method reproduces the aurora motion by simulating the movements of charged particles. The movements of charged particles are calculated by the fluid simulation adding the Ampere force and the Lorentz force as external force. Our method generates 3D aurora distributions by simulating emission of light process based on 2D aurora distributions. We reproduce the distribution of natural fluctuation using the 1/f noise. The proposed method renders the CG animations of the aurora by projecting 3D aurora distribution to the screen and calculating the intensities of emissions.

収録刊行物

• 情報処理学会論文誌

  情報処理学会論文誌 55 (8), 1886-1898, 2014-08-15

キーワード

• [一般論文（特選論文）] CG，オーロラ，磁気圏，電離層，電磁場

詳細情報

• CRID: 1050001337904561280
• NII論文ID: 110009815575
• NII書誌ID: AN00116647
• ISSN: 18827764
• Web Site: http://id.nii.ac.jp/1001/00102583/
• 本文言語コード: ja
• 資料種別: journal article
• データソース種別:
  • IRDB
  • CiNii Articles
  • KAKEN