企画名

XRで見る・3Dで触る先端科学

参加教員

教員名 所属 職名
稲生 啓行(代表教員) 数学・数理解析専攻 准教授
松本 剛     物理学・宇宙物理学専攻 助教
市川 正敏 物理学・宇宙物理学専攻 講師
佐々木 洋平 摂南大学理工学部 講師
宮路 智行 数学・数理解析専攻 准教授
 

技術協力

教員名 所属 職名
阿部 邦美 化学専攻 技術専門員
山本 隆司 生物科学専攻 技術専門職員
吉川 慎 火山研究センター 技術専門員
 

企画の概要及び実施期間・頻度

このSGでは、数理科学・自然科学に表われる3次元的な対象を、XR機器や3Dプリンタを用いて観察する為の手法を学び、実際に作品を作って観察する。

 

「XR」とは、VR (仮想現実)、MR (複合現実)、AR (拡張現実) などの総称である。「VR元年」と呼ばれる2016年以来、一般向けに様々なVR機器装置が登場し、今までにない現実感・没入感をもって仮想現実の世界を楽しむことができるようになった。その後AR技術も発達し、スマートフォンなどでも気軽にARが楽しめるようになってきている。

もちろん数理科学・自然科学においても、様々な分野に現れる3次元的な対象を観察して理解することは重要であり、紙やディスプレイなどで2次元に投影したものを見るだけでは十分に理解できないことも多い。そのような複雑な対象を、没入型VR装置を用いてその中に入りこんで観察したり、スマートフォンARであたかも目の前に存在しているかのように観察したり、3Dプリンタで実際に出力して触ってみたりして、対象をより身近に体感し、新しい構造や現象を発見したり、より深く理解する為の手法を学ぶ。

具体的には、前期は2〜3週間に1度程度セミナーを行い、計算機で扱う3Dモデル形式の構造や作成方法、基本的な3DアプリケーションやXRアプリケーションのの作成方法について調べ、学んでもらう。また3Dプリンタを実際に見てもらったり、実際に没入型VR装置で,過去の作品を含めたいくつかのデモやサンプルを見てもらう体験会も実施する。

その上で、流体力学、分子構造やフラクタル、その他何でもいいので、3次元(もしくはそれ以上)の観察したい対象(物体・アニメーションなど)を、実際に計算したり実験データを整理したりして出力し、没入型VR装置やスマートフォンAR等で実際に観察する。標準的な方法だけでは観察が難しいものについては、より現象を理解しやすい形で表現し可視化する方法について探求する。

基本的には数人のグループで1つのテーマについて共同で作業してもらうことを考えているが、もちろん能力や自信のある人は一人でやってもらってもよい。

対面で実施することが可能であれば、夏休みに1週間程度集中して作業することを検討している。3Dプリンタで出力できるような対象は実際に出力し、手にとって観察することもできる。

 

TA雇用の有無


 

その他、特記事項など

VR機器の共有については感染症対策上あまり望ましいことではないので、機器の貸し出しを(参加人数と予算にも依るが,ある程度)予定している。
 

問い合わせ先

稲生 啓行 inou*math.kyoto-u.ac.jp
(*を@に変えてください)
 

スタディグループへの登録は締め切りました。
関心のある方は macs *sci.kyoto-u.ac.jp(*を@に変えてください)までご連絡ください。

 



球面調和関数の可視化 (今井稀温)

Vicsekモデルの3次元シミュレーション (田渕辰悟)


3次元フラクタルのリアルタイム生成とVR可視化(稲生啓行)



Mandelbrot集合の3D印刷 (稲生啓行)

Mengerのスポンジの3D印刷 (稲生啓行)

活動報告

活動目的・内容

 このSGでは、数理科学・自然科学に表われる3次元的な対象をVR機器やスマートフォンのAR機能,3Dプリンタなどを用いて観察する為の手法を学び、実際に作品を作って観察することを目的として活動を行った. 紙やディスプレイによる2次元的な表現と比べ,これらの機器を用いた3次元的な表現によって,観察対象をより身近に体感できるだけでなく、新しい構造や現象の発見や、より深い理解に貢献することが期待される. 具体的には,月に2回程度集まってZoomでセミナーや進捗報告を行った.前期はゲームエンジンであるUnityやUnreal Engineの使い方や,各自の可視化したい対象などを,参加学生を中心に説明してもらった.夏休み頃からは各自で作品を作りあげることをメインに活動を行った. 活動時間以外でも,SlackやDiscordなども用いて進捗報告や情報交換などを行った.

 

活動成果・自己評価

これまでは参加学生の交流が少なかったので,それを改善するべく,今年度は定期的にセミナーを行った.参加人数が例年より少なく,それでかえって交流は深まったように思う.お互いの興味について,また作品の技術的な話について情報交換したりもして刺激になった.稲生も学生の進捗状況を把握し,ときには助言などもしながら進めることができたので良かったように思う. 参加学生による作品は,球面調和関数の可視化,Vicsek Model の3次元シミュレーションの2つができた.また稲生は3次元フラクタルのリアルタイム生成とVR可視化,Mandelbrot集合の距離関数を用いた3Dモデルの作成と3D印刷,Mengerのスポンジの3D印刷を行った. 作品の解説は,このSGのWebページ https://macs-vr.github.io/ に順次掲載している.一部の作品はWebGLを用いてブラウザ上で簡単に実行して見られるようになっており,多くの人にこのような可視化を知ってもらうきっかけとしてとても良い提示方法であろうと考えている. 他にも,残念ながら作品を仕上げるまでには至らなかったものの,iPadのAR機能を用いた可視化に取り組んでいる学生もいた. 積極的に参加してくれた複数の学生が2022年度の活動にも参加する意思を示してくれており,今年度の蓄積を活かして更に面白い活動や作品ができることを期待している.

 

参加メンバー

教員名 所属 職名
稲生 啓行(代表教員) 数学・数理解析専攻 准教授
松本 剛 物理学・宇宙物理学専攻 助教
市川 正敏 物理学・宇宙物理学専攻 講師
佐々木 洋平 摂南大学理工学専攻 講師
宮路 智行 数学・数理解析専攻 准教授
阿部 邦美 化学専攻 技術専門員
山本 隆司 生物科学専攻 技術専門職員
吉川 慎 火山研究センター 技術専門員
糀谷 暁 化学専攻 M2
今井稀温 地球惑星科学専攻 M1
酒井りさ子 その他(生命科学研究科) M1
木南 武 その他(生命科学研究科) M1
林 大寿 物理学・宇宙物理学専攻 D1
松田 凌 数学・数理解析専攻 M2
田渕辰悟 物理系 B3

その他:博士後期課程1名

報告会資料ダウンロード(783 KB)


[SG2021-2 セミナー] (2021年6月3日)

今日(6/3)のセミナーでは、Epic Gamesが開発したゲームエンジンのUnreal Engineを初歩から解説してもらいました。去年度のSGではUnityを用いたアプローチが進められていたようですが、Unreal Engineのポテンシャルの高さから、今年度からUnreal Engineも採用しようということになりました。Unreal Engineは本SGのテーマの一つであるXRに関連した開発も可能ですが、世間で最も多く利用されている用途はゲーム開発です。そのため、まずはUnreal Engineでどのようにゲームを製作するかについての初歩を学び、Unreal Engineの操作に慣れることから始めようとしました。図にあるように、オブジェクトとキャラクターの動きについて説明してもらいました。エフェクトやオブジェクトについての知識を実際に触ることで知る必要があると感じました。今後は、参加者それぞれの興味がある分野について調べて実際に手を動かして学んでいくことになる予定です。Unreal Engine学習の参考として「Unreal Engine 4で極めるゲーム開発:サンプルデータと動画で学ぶUE4ゲーム制作プロジェクト」という書籍や「アンリアルクエスト~グレイマンからの5つの挑戦状~」というウェブサイトが推薦されました。

「アンリアルクエスト~グレイマンからの5つの挑戦状~」,
https://www.unrealengine.com/events/how-to-join-unrealquest-uefestextream2021summer

(生命科学研究科M1 木南 武)