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No.004:愛知工業大学 情報科学部 水野研究室

No.004:愛知工業大学 情報科学部 水野研究室

本連載では、アカデミックの世界に属してCG・映像関連の研究に携わる人々の姿をインダストリーの世界に属する人々に紹介していく。第4回では、愛知工業大学の水野慎士教授に自身の研究室について語っていただいた。

※本記事は月刊『CGWORLD + digital video』vol. 243(2018年11月号)掲載の「ACADEMIC meets INDUSTRY 愛知工業大学 情報科学部 水野研究室」を再編集したものです。

TEXT_水野慎士 / Shinji Mizuno(愛知工業大学)
EDIT_尾形美幸 / Miyuki Ogata(CGWORLD)
取材協力_芸術科学会

▲水野研究室が2015年に発表した「マジックシャドウ」の紹介映像。人や物に光を当てることで生じる影を通じて、CGとのインタラクションを楽しむコンテンツで、龍生派130周年記念展「RYUSEI IKEBANA JAPAN」や「スヌーピー・ファンタレーション」などのアート・エンターテインメント分野の展示で活用されている。本研究の詳細は、本記事の4ページ目で紹介している

画像関連の研究室に配属され、CSGの研究を開始

愛知工業大学の水野慎士と申します。私は生まれも育ちも名古屋で、名古屋大学で学部・大学院博士前期課程・後期課程を過ごし、博士(工学)を取得してから豊橋技術科学大学に勤務した後、2009年に愛知工業大学に移って現在にいたります。このように私の生活・研究拠点は今のところ愛知県から出たことがありません。

  • 水野慎士
    愛知工業大学 情報科学部 情報科学科 教授
    博士(工学)
    専門分野:CG、インタラクション、メディアアート
    aitech.ac.jp/cgmedia/index.html


私のCGに関する研究は学部時代の研究室配属から始まります。もともとCGには興味があったのですが、学部の授業の中にはCGに関するものがほとんどありませんでした。そして学部4年生で所属する研究室を選択するときに、画像関連の研究を取り扱っていた鳥脇純一郎教授の研究室を希望して配属が決まりました。鳥脇研究室は医用画像処理グループと、CGグループに分かれており、私はCGグループに入りました。

卒業研究のテーマは、CSG(Constructive Solid Geometry)でモデリングした形状に対するレイトレーシング手法の改良でした。このテーマは指導教員に与えられたものでしたが、初めて自分でレイトレーシングプログラムを実装してCGが生成されたときはとても感動しました。大学院博士前期課程に進学してからも、指導教員からは卒業研究テーマのさらなる改良を提案されました。

ただし、私自身は卒業研究時に実験用のCSGモデルを苦労してつくった経験から、もっと簡単にCSGモデルをつくる手法を生み出せないかということに自然と興味が湧きました。そこで自分で研究テーマを変えてしまったのですが、研究をイチから始めることは、卒業研究のときとはまったく異なる初めての経験で、研究の進め方が思いつかず、どうしたらいいかを考えてばかりいた気がします。しかしなぜかクルマを運転しているときにふと、単純な初期形状を彫刻のように削りながら複雑なCSGモデリングを行うことと、その変形をリアルタイムで行うためのデータ構造を思いつきました。それが学位研究の主要テーマである仮想彫刻につながり、これをきっかけにして後期課程にも進む決断をしました。

仮想彫刻によるモデリング形状は木彫刻によく似ていたため、自然なながれでCGによる木版画画像の生成、すなわち仮想版画に発展していきました。そして画像から版木を自動生成することで、写真を版画風に変換する手法も開発しました。ちょうど世界的にNPR(Non-Photorealistic Rendering)の研究が広まっていた時期と重なったこともあり、私の研究は思っていた以上に評価され、学位取得につながりました。

▲【左】仮想彫刻による木彫り熊/【右】仮想版画による多色木版画


豊橋技科大学時代は情報処理センターに所属していた関係で、ワークショップで仮想彫刻や仮想版画を子供に体験してもらう機会が何度もありました。そこで仮想彫刻や仮想版画のインタラクション性を強化したり、より使いやすいインターフェイスを追求したりするようになりました。この経験が現在の研究室において学生の研究テーマを決める指針のひとつになっています。

エンジニア志向とクリエイター志向の学生が混在する研究室

現在勤務する愛知工業大学は愛知県豊田市にあり、名古屋市の藤が丘駅からはリニアモーターカー(リニモ)に乗って約20分の距離ですが、夏には近くの川で蛍が見られたり、たまにイノシシに遭遇したりと自然がいっぱいです。大学は工学部、経営学部、情報科学部から構成されています。私が所属する情報科学部は、ソフトウェアエンジニア養成を目的とするコンピュータシステム専攻とクリエイター養成を目的とするメディア情報専攻に分かれており、合わせて1学年あたり約200名の学生がいます。

2018年度の学部の教員は20名おり、学生は3年生になるといずれかの教員の研究室に配属されます。私自身はメディア情報専攻の授業だけを担当しており、研究室に配属される学生の多くもメディア情報専攻に所属していますが、コンピュータシステム専攻所属の学生の中にもCGやゲームなどのメディア系の研究に興味をもつ者が少なからずいるため、少数ではありますがコンピュータシステム専攻所属の学生も研究室で受け入れています。

本研究室の2018年度の構成は、学部3年生が10名、4年生が12名、大学院生(修士)が5名、合わせて27名です。大学全体での大学院への進学率はあまり高くありませんが、本研究室ではここ数年は少なくとも1名の大学院生がおり、現在は過去最高の人数となっています。また情報科学部自体の女子学生比率は1割程度ですが、映像を扱う研究テーマの影響からか、ほかの研究室に比べて女子学生比率は高めの傾向にあり、現在は6名の女子学生が配属されています。

研究・制作テーマは、皆でワイワイ議論しながら決めることも

本研究室で扱うテーマは、主にCG・VR・インタラクションなどに関するものです。ハードウェアは、PC・スマートフォン・HMD・Kinect・プロジェクタなどをよく使います。ただし、これらは研究だけでなく、作品制作の中でも取り扱います。なぜならメディア情報専攻の学生は必ずしも卒業研究を行う必要はなく、代わりに卒業制作を行うこともできるからです。この2、3年は半分近くの学生が卒業制作を選択しています。

各学生の研究・制作テーマは、まずは学生自身が提案することが多いです。ただし「子供向けコンテンツを開発したい」「VRを使ってみたい」「Webアプリをつくってみたい」といった抽象的な提案になりがちです。そこで、そのような提案をベースに研究室でワイワイガヤガヤ議論したり、学生と個人的に話をしたりします。その中で、具体的なテーマが浮かび上がってきます。ときには思いがけないアイデアが飛び出し、お絵描きをベースにしたCGやサウンドの生成とインタラクション[1][2]、運動視差立体視CG[3]など、本研究室を代表するテーマが生まれてきました。

[1]S. Mizuno, M. Isoda, R. Ito, M. Okamoto, S. Sugiura, M. Kondo, Y. Nakatani, M. Hirose, "Sketch Dance Stage", SIGGRAPH 2015, Posters, 2015.
[2]加藤里美, 水野慎士, "お絵かきサウンドシステム「らくがっきー」におけるオブジェクト解析手法の改良", 情報処理学会論文誌・デジタルコンテンツ, Vol.5, No.2, pp. 11-19, 2017.
[3]Y. Uehara, S. Mizuno, "A Virtual 3D Photocopy System", SIGGRAPH 2014 Posters, 2014.

お絵描きをベースにしたCGの生成

  • ◀▼「お絵描きダンスステージ」はユーザーの描いたキャラクターが、Kinectによって収録したユーザーのモーションでダンスをするシステム。ダンスは運動視差立体視CGで表示されるため、ユーザーの視点移動に応じて更新されます

お絵描きをベースにしたサウンドの生成

▲「らくがっきー」はユーザーがスクリーンに描いたオブジェクトの内容や位置に基づき音源を自動的に配置し、サウンドを生成するシステム。お絵かきを進めるとサウンドが逐次変化するため、ユーザーはサウンドを伴うお絵かきを対話的に楽しめます

運動視差立体視CGによる物体のコピー

▲「擬似的3次元コピー」は、3次元物体をコピーして複製を制作することを擬似的に体験すると共に、そのコピー物体とのインタラクションが行えるシステムです。本システムでも、運動視差立体視CGの技術を用いています


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