仮想毛筆書道システムの構築

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本研究はコンピュータを用いて習字や書道の体験が可能な仮想書道システムの構築を目的としており、実際の毛筆に取り付けたマーカやセンサおよび深度カメラにより計測したデータから筆記中の筆の動きを取得し、筆記中の毛筆の穂の挙動や墨液の紙面への伝搬をシミュレートすることで実際の書道に近い体験を可能とすることを目指している。この書道システム構築のために解決すべき課題は、1. 紙面上で変形する毛筆のシミュレーション、2. 穂から紙面への墨液の伝搬と筆跡生成、3. 筆記中の毛筆の位置・姿勢計測の3つがあり、令和四年度はシステム全体の再構築を目指して開発言語・開発環境を更新し、その上で主に課題1に取り組んだ。本研究の初期段階で検討していたDiscrete Elastic Rods モデルと、位置ベースの力学シミュレーション手法である Position Based Dynamics (PBD) を組み合わせた Position Based Elastic Rodsモデルを用いて本研究の毛筆の穂の変形が再現可能かを確認するために仮システムの実装とテストを行なった。その際、Position Based Elastic Rods モデルを自力で実装することを試み、Rod を構成する節点および制御点が同一平面上に存在する場合においては変形の再現が可能であることが確認できた。この結果を国内学会のFIT2022において発表している。ただし、節点および制御点が同一平面上にない場合はシミュレーションが発散することが確認されたため、毛筆の穂に用いるモデルの再検討が必要になった。現時点では、PBD を拡張した extend PBD (XPBD) とニュートン法に基づくダイレクトソルバによって硬いロッドの変形シミュレーションを行う手法を参考にする予定である。