メタボール

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2つのメタボール

メタボールMetaball)は、コンピュータグラフィックス用語で、n 次元の有機的なオブジェクトを表す言葉である。メタボールをレンダリングするための技術は、ジム・ブリンによって 1980 年代初期に発明された。ブリンはblobと称したが、独立に大阪大学の大村皓一らによりこの技術は開発され、大阪大のグループがメタボールと称した。

メタボールは、それぞれ、n 次元の関数(つまり、3 次元なら f(x,y,z);。3 次元メタボールが最もよく使われる)として定義される。さらに、ソリッド・ボリュームを定義するためにしきい値が選択される。

そして、

\sum_{i=0}^n \mathrm{metaball}_i(x,y,z) \leq \mathrm{threshold}

により、点 (x,y,z) が、n 個のメタボールによって定義される面に囲まれたボリュームに含まれるかどうかが表される。

メタボールに使われる代表的な関数は、f(x,y,z) = 1 / ((x-x_0)^2 + (y-y_0)^2 + (z-z_0)^2) である。ただし、(x_0, y_0, z_0) はメタボールの中心である。けれども、この式には割算が含まれているので、計算量的には高コストである。したがって、通常は、近似多項式関数が使われる。

メタボールを画面上にレンダリングするためには、さまざまな方法がある。最もよく使われるのは、ブルートフォース・レイキャスティング、および、マーチングキューブ・アルゴリズムの 2 つである。

1990年の「国際花と緑の博覧会」の富士通パビリオンで公開された立体映像中に登場する「水滴が飛び散るシーン」が、初めて広く一般向けに公開されたメタボール技術による3D映像である。

1990年代には、2 次元のメタボールがデモ効果としてよく使われた。この効果は、XScreensaver のモジュールにもなっている。

文献[編集]

  • Blinn, James F.  "A Generalization of Algebraic Surface Drawing." ACM Transactions on Graphics 1(3), July 1982, pp. 235–256.
  • T. Nishita, E. Nakamae, "A Method for Displaying Metaballs by using Bezier Clipping," Computer Graphics Forum, Vol.13, No.3, 1994, pp.271-280.

関連項目[編集]