Visual simulation of electromagnetic fluid using connected hierarchical model

使用连通分层模型的电磁流体可视化仿真

基本信息

批准号：
21K12199
负责人：
石川知一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，コンピュータグラフィックス分野の研究として，電磁流体のシミュレーションを行うことを目的としている。近年の宇宙物理学の知見から，電磁流体に起因する天体現象の映像化を行う場合に，プラズマ粒子の運動を捉えるスケール（以下，ミクロ）と，観測できるレベルの流体的振る舞い（以下，マクロ）を同時に計算に含むことが映像にリアリティを与えると考えられる。一般にプラズマ流体の数値計算法は大規模計算機環境の利用が必要になるが，現象の解析が目的で映像化のためにはモデルを適切に変更する必要がある。そこで本研究では，CG分野で広く用いられる階層型シミュレーションを取り入れ，ミクロな事象が映像というマクロなシーンに与える影響を考慮したリアルな映像を，商用利用可能な時間内で作成することを目的とする。また，観測手法をレンダリング計算に含めることで，提案法をレンダリングするだけでなく，同じ物理量を使用する宇宙物理学にも可視化の面で貢献する。今年度は特に太陽のプロミネンスを再現するための電磁流体シミュレーションを開発することを目標としており，ミクロな領域を捉えるための機械学習の方法の実験と，最適化の方法についての検討を行った。これらの手法については別の事例にも適用できたり，既存技術の応用だったため，それらの研究発表を行なっている。研究題目のシミュレーションにおいて，ミクロな領域を計算しなければならなくなる条件の特定と，境界条件の設定において問題が発生したため，対処方法を検討している。

本研究的目的是进行磁流体模拟作为计算机图形学领域的研究。从天体物理学的最新发现来看，在可视化由电磁流体引起的天体现象时，我们需要了解捕捉等离子体粒子运动的尺度（以下简称“微观”）和可观察到的流体行为的水平（以下简称“微观”）。人们认为，同时将两者包含在计算中可以使图像更加真实。等离子体流体的数值计算方法一般需要使用大规模的计算机环境，但为了分析现象并将其可视化，需要对模型进行适当的修改。因此，本研究的目的是结合CG领域广泛使用的分层模拟，在一定时间范围内创建考虑到微观事件对图像宏观场景影响的真实图像可以用于商业用途。此外，通过将观测方法纳入渲染计算中，不仅渲染了所提出的方法，而且还有助于使用相同物理量的天体物理学的可视化。今年的目标是开发磁流体动力学模拟来重现太阳日珥，我们对机器学习方法进行了实验以捕获微观区域并检查了优化方法。我们正在对这些方法进行研究，因为它们可以应用于其他案例并且是现有技术的应用。在该研究课题的模拟中，在微观区域的计算条件的确定以及边界条件的设定等方面出现了问题，目前正在研究解决方法。