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No.008:東京工科大学 メディア学部 渡辺研究室

No.008:東京工科大学 メディア学部 渡辺研究室

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8回では、リアルタイム3DCGを専門とし、ゲームの制作技術・開発環境・AIなどを研究する東京工科大学の渡辺大地准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. 248(2019年4月号)掲載の「ACADEMIC meets INDUSTRY 東京工科大学 メディア学部 メディア学科 渡辺研究室」を再編集したものです。

TEXT_渡辺大地 / Taichi Watanabe(東京工科大学)
EDIT_尾形美幸 / Miyuki Ogata(CGWORLD)
取材協力_芸術科学会

数理科学とプログラミングを組み合わせれば、世界の法則を創造できる

東京工科大学の渡辺大地です。本連載を毎月楽しく読んでいますが、私に執筆担当が回ってくるとは思っていませんでした。というのも、すでに同僚が2名(No.001の三上浩司先生と、No.003の菊池 司先生)登場しているからです。両先生の記事をご覧になっている方には既読の内容もでてきてしまうと思いますが、あらかじめ何卒ご容赦ください。

  • 渡辺大地
    東京工科大学 メディア学部 メディア学科 准教授
    博士(工学)
    専門分野:リアルタイム3DCG、ゲーム制作技術、ゲーム開発環境、ゲームAI
    gamescience.jp


まずは、私の研究のルーツからお話したいと思います。学生時代に大きなターニングポイントとなった出来事が2つありました。

ひとつは、シリコングラフィックス(以下、SGI)製のワークステーションとの出会いです。大学2年当時、私は決して勤勉な学生というわけではなく、大学で学ぶ様々な分野に今ひとつ魅力を感じることができず、悶々と日々を過ごしていました。そんな中、友人のツテで、当時まだキャンパス内に2台しかなかったSGIワークステーションを使える機会がありました。確か当時のSGIワークステーションはエントリーモデルのPersonal IRISですら400万円くらいしたと思います。SGIワークステーションでプログラムを組んだときの衝撃は、今でもよく覚えています。8bitパソコンと普及型ワークステーションしか知らなかった私にとって、まさに異次元のテクノロジーでした。

プログラムにのめり込み、学習を進めていく過程で、3Dの技術は線形代数や微分積分を駆使したものであることも理解し、それまでは試験問題を解く以外の意味をもたなかった数学が、表現技術の根幹をなすものであると知りました。特に、数理科学とプログラミングを組み合わせると「自分自身で世界の法則を創造できる」ということが、衝撃的とも言える感動を私に与えました。詳しくは後述しますが、これは私が現在ゲーム分野へ傾倒している一因となっています。

もうひとつの重要な出来事は、企業でのインターンシップでした。と言っても、今のように就活を前提としたものではありませんでした。当時私が通っていた大学に設置されていた演習用ワークステーションでは、某CADソフトが非対応だったため、その移植を教員より頼まれたのです。今ふり返ると、よくこんな無茶な仕事を引き受けたものだと思いますが、当時の私は怖いもの知らずでした。

そのCADソフトで使用しているライブラリは移植先OSにも対応していたので、基本的には適切なMakefileなどを設定してビルドするだけで終わるだろうと、最初は思っていました。しかしながら、そのコンパイラはバグの宝庫で、論理的には正しいコードがうまく動作しないという問題が頻繁に起こりました。デバッガも正常に動作しない上、1回のビルドに15分程度を要したので、標準出力で変数内部の様子を少し見てはビルドをやり直す......という作業を延々とくり返すことになりました。

そんな状況だったため、(もちろん企業側の許可を得た上で)ソースコードやテスト環境の中もかなりいじることになったわけですが、この経験が本当に自分の勉強になりました。学生が独学でプログラムを学ぶと、少なくとも当時は「動きさえすれば良い」という価値観でコードを組み上げてしまい、結果的に使い物にならないということが起こりがちでした。それとは対照的に、一流のプロが数十人で数百万行のコードを統合させていく企業のシステム開発は、私には想像もできなかった工夫やアイデアの宝庫と言えました。

これら2つの経験は、研究者、およびプログラマーとしての私の根幹をなす部分と言えます。

理想を追い求め、大学教員の道を選択

修士課程の修了後、博士後期課程に進学した私は、将来を決めるのはまだ先だろうと考え、のほほんと日々を過ごしていました。ところが、現在の私の勤務先である東京工科大学がメディア学部を新設することとなり、その教員にお誘いいただくという急展開が訪れました。そのとき私は博士課程1年生だったのですが、当時は開学予定の2年半前から教員を選定する必要がありました。博士課程に進学してみたものの、自分が大学教員になれるとは思っていなかったので、突然棚から落ちてきたぼた餅を前に私は悩みました。

インターンシップ先の企業で自分が実装したプログラムが、実社会で役立ったという経験は、私にとってこの上なく魅力的なものでした(今でも憧れます)。 しかしながら、結果的に私は大学教員となる道を選択しました。その背景には、前述のCADソフト開発にまつわる考えがありました。このソフトウェアは画期的な曲面構造を実装しており、当時から主流だったNURBS曲面よりも使いやすいものだと私自身は心酔していました。しかし業界標準であるNURBSとの互換性を要求する世間の声は多かったそうで、曲面形式は大変複雑になってしまいました。結果的にソフトウェアは非常に扱いが難しいものとなり、本来の魅力を失っていったように私には思えました。

この経験から、大学で研究を続ける方が、「自分自身で世界の法則を創造する」という私の理想を追い求めやすいのではと考えるようになり、大学教員になることを決意しました。今になって思い起こすと、大変青臭く世間知らずな感覚だったのですが、企業よりも大学の方が自分の気質には合っていたように思います。

ゲームの研究は、様々な分野の専門家が協力しなければ実を結ばない

私の専門分野はリアルタイム3Dだったため、着任当初の学部内では「3D技術の専門家」として位置づけられました。初代学部長はメディア学部を「技術コア」「表現コア」「環境コア」という3領域に体系化し、カリキュラムや人員構成を設計しました。その中で、私は片足を技術、片足を表現に乗せているような立ち位置でした。

芸術やコンテンツ分野の専門家、研究者らと共に研究を進めていくうちに、これらの分野は決して感覚的なものではなく、強固な理論基盤をもっていること、あるいはもとうとしていることを知り、強い感銘を受けるようになりました。また、入学してくる学生たちはクリエイター気質をもつ傾向が強く、私自身の興味の幅も次第にコンテンツ分野へと広がっていきました。リアルタイム3Dと相性の良いコンテンツ分野は、なんといってもゲームです。しかし、着任当初の2000年頃はゲームを対象とする研究がほとんど成立しておらず、関連する各分野で個別に研究が進められているのが実状でした。当時からゲーム内での利用を想定した多くの技術を学生と共に研究していましたが、どの学会で発表すればいいのかと悩ましく感じることが多々ありました。

そんな中、2004年に転機が訪れました。当時本学の研究員をしていた三上先生から、一緒にゲームに関する研究をやりましょうと声をかけていただいたのです。「ゲームの研究は、従来の分野の垣根を取り払い、様々な分野の専門家が協力しなければ実を結ばないだろう」という観点において、三上先生と私の考えは一致しました。コンテンツの研究は技術力がなければ実現しませんが、技術だけでは価値をもちません。技術と表現の両方が揃って初めて成り立ちますが、これをひとりの研究者だけでやっていくことには限界があります。現在、三上先生との共同研究は15年目になりますが、協力の必要性が増していくばかりだと感じています。

▲【左】2007年度の修士学生による研究。2DCG作成ソフトウェアのブラシツールを用いて描いたような段階的な色のムラ(ブラシタッチ)を、インタラクティブな挙動を考慮したリアルタイム3Dで表現しました/【右】2012年度の学部生による研究。Boidアルゴリズムの機能を追加・変更し、ニホンミツバチがスズメバチを攻撃する際に行う蜂球形成行動と呼ばれる特殊な集団行動をリアルタイム3Dでシミュレーションする手法を提案しました


▲2008年度の学部生による研究。アニメーターの板野一郎氏によって生み出されたミサイルアニメーション、通称「板野サーカス」のターゲット・ミサイル・カメラなどの動きを分析・体系化し、カメラワークの自動生成を行なっています。ミサイルを「秀才タイプ」「優等生タイプ」「劣等生タイプ」の3種類に分類し、これらをシーンごとに組み合わせることで、板野サーカスならではの映像表現を体系化した点がポイントです

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