博士 （情 報科 学） 酒井雅裕
学 位 論 文 題 名Web3Dにおけ るシェーデイング言語を用いたレンダリング画質向上手法の研究
学位論文内容の要旨
本 研 究の テ ー マ はI‑rrMI， 上 の3次 元コ ン ピ ュ ータ グ ラ フ ィッ ク ス 環 境で あ る Web3Dのシ ェー
デ ィング 言語を 用いた 画像改 良の手 法につ いて提案 した論 文であ る．近 年イン ターネ ットの普及と高 速化の 背景か らテキ ストと 画像の みをらず動画，コンピュータグラフイックス，音楽をどが複合的に 融 合 さ れた メ デ ィ アの 必 要 性 が高 ま っ て きて い る ． とこ ろ が本 研究で 取り上 げたWeb3Dに 関して は 先 進 的を 3次元 コンピ ュータ グラフ イック スの研究 成果が 取り入 れられ てい誼 い傾向 にある ．
そ こ で 本 研 究 で は そ の 点 を 取り 上 げ ， 研究 成 果 を 反映 し た 新 しい Web3Dの枠 組 み を 提示 す る ．
そ も そも の Web3Dは イ ン タ ーネ ッ ト ブ ラウ ザ 上 に 3次 元コ ン ピ ュ ータ グ ラ フ イッ ク ス を表示 する 技法で ある.Web3Dのファ イル形 式は，ポ リゴン から構 成され る空間 の集ま りであ るが，インター
ネ ッ ト プ ラウ ザと 通信を 行うた めのH rMI，のタ グの記 述法， 表示3次 元空間 とHTMI の 対話性 を
保 証 す る JavaScriptイ ン タ ー フェ イ スを どがあ って初 めて， ユーザ コンテン ツとし て機能 する．
そ れ らの Web3Dコン テ ン ツ のモ デ ル ・ 用途 は 商 品 開発 や シ ミュ レーシ ョンな どの計 算結果 の可視 化 が 主 を用 途 で 用 いら れ る た め， 特 に 本 研究 で 重 要 視し た Web3Dの 表示過 程に関し て関連 研究は ある程 度存在 するが ，それ らの出 自は3次 元コン ピュータ グラフイックス研究そのものであり，とり わけWeb3Dに限定 してい る訳では 毅かっ た．
そこで， 従来3． 次元コ ンピュ ータグ ラフィ ックス 研究の テーマとして取り上げられている大域照明 効 果 を ，シ ェー ディン グ言語 を用い てWeb3Dコン テンツ に適応 する研 究を行 った，本 研究で 用いる 大域照 明モデ ルは単 純をシ ェーデ ィング 方程式を 用いる が，そ れを計 算結果 として テクスチャに格 納する ことで ，グラ フイッ クスハ ードウエアに適応させ，結果としてほぼりアルタイムに再計算を
行 う こ と を 可 能 と し た ， ま た 計 算 量 の 減 少 を実 現 する 手 法 も併 せ て提 案 し た．
次に，本 研究の 第二の 提案手 法であ る深度剥離法を用いた大域照明手法適応の研究を行った．前述の 単純を シェー ディン グモデ ルでは ，空間に複数の物体があるケースや，コップの取っ手のようを遮蔽 物があ るケー ス抵ど はモデ ルが適 応でき ず，大域 照明を 適応し たレン ダリン グ画像 を生成すること は困難 であっ た，そ こで対 象ポリ ゴンからの視線方向と距離により，他物体との段階的を環境マッ
プ を生成 し，そ れを大 域の色 として 近似す る大域照 明を実 現した，併せて，この手法を実際のWeb3D
コ ンテン ツ生成 プログ ラムに 適応す るにあ たっての ，画像 向上の 詳細を テクニ ックに ついても併せて 提案を 行った ．
また，Web3Dコンテ ンツは 相当の 歴史を 有するた め，既 存のコンテンツが多数存在し，その再利用も 視 野 に 入れ た 提 案 をす べ き で ある ． ま た Web3Dコ ン テン ツ を 制作の ワーク フローが 既に存 在す
る ことも 予想さ れるこ とから ，その ワークフローの変更を最小限にとどめることが望ましいが，本研
究 で は 概 ね 当 初 の 目 論 見 通 り 最小 限 の 変更 の み で再 利 用 も含 め ， 実 装を 可 能 とし た ．
本 研 究の ま とめと しては ，概ね 当初の 目的通 り，Web3Dコ ンテン ツにお ける画 像品質 改良の 新提‑ 829 ‑

案を達成できたと考えるが，主にはコンピュータリソース，精度，速度の3つの課題が残っており，今後も研究を継続する必要がある．

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学位論文 審査の要旨
主査
副査
副査
副査

教授

山本教授

荒木健治

長谷山美紀

土橋宜典

教授
准教授

強学 位 論 文 題 名Web3Dに お け る シ ェ ー デ イ ン グ 言 語 を 用 い た
レンダリ ング画質向上手法の研究
本 論 文 はHTML上の 3次 元 コ ン ピュ ー タ グ ラフ ィ ッ ク ス環 境 で あ るWeb3Dの シェ ーディ ング
言語を 用いた 画像改 良の手法にっいて提案したものである．近年インターネットの普及と高速化の背景から従来のテキストと画像からなるコンテンツを超えて動画，コンピュータグラフィックス，音楽などが複合的に融合されたメディアの必要性が高まってきており，高度なメディア技術が開発され て きてk、 る．し かしWeb3Dに 関して は先進 的な3次 元コン ピュー タグラフ イック スの研 究成果が十分に取り入れられているとは言いがたい状況がある．それに対して本論文では高品質レンダリング技術を取り入れた新しいWめ3Dの枠組みを提案している．
Wめ3Dはイ ンター ネッ゛ トプラ ウザ上 に3次元 コンピ ュータ グラフ イックスを表示する技術であり ， Wめ3Dのフ ァイル 形式は ，イン ターネッ トブラ ウザと 通信を 行うた めのHn皿 のタグ の記
述法， 表示3次 元空間 とHIMI．の 対話性 を保証 するJavascdptインタ ーフェイスそして形状を表現するポリゴン情報の記述によルコンテンツとして機能する．Wめ3D
コンテンツは主として形状デザインやシミュレーションの可視化で用いられるので，そこに使われる画像生成技術は一般的な3次元コ ンピュ ータグ ラフイッ クス技 術であ り，Wbb3Dを特に意識したものではなぃ．そこで本論
文では3次元コンピュータグラフイックスにおける大域照明効果を，シェーディング言語を用いてWめ3Dコン テンツ に適用 し，Wめ 3Dの表示 品質を 大きく 改善す ること を提案している．本研究で用いる大域照明モデルは，基本的なシェーディング方程式による計算結果をテクスチャ情報として格納することで，グラフイックスハードウエアの利用を可能とするとともに，計算量の減少を実現する手 法も 併せて 提案した 結果， ほぽりア ルタイム に表示 を行うこ とが可 能となっ た．
しかし，前述のシェーディングモデルでは，空間に複数の物体があるケースや，コップの取つ手のような遮蔽物があるケースなどはモデルが適応できず，大域照明を適応したレンダリング画像を生成することは困難であった．そこで対象ポリゴンからの視線方向と距離により，他物体との段階的な環境マップを生成し，それを大域の色として近似するまた，深度剥離法を用いた大域照明手法を提案した．併せて，この手法を実際のWめ3Dコンテンツ生成プログラムに適応するにあたっての，画像向上の手法にっいても併せて提案を行っている．
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また，Web3Dの既存のコンテンツが多数存在するので，その再利用も重要である，そのために既存の Web3Dコ ンテン ツ制作 のワー クフロ ーの変 更を最小 限にと どめる ことが 求めら れてい る．本
論文では，そういったコンテンツ環境に対しても最小限の変更のみで再利用となる実装が実現されている．
以上 要するに，本論文はWe
b3Dのレンダリング画像品質向上について大域照明モデルを，実行効率を低下させることなく適用する具体的方法を提示し，更に深度剥離法により複雑な形状モデルに対し てもそ の効果 を得る手 法を提 案して いる， 更に， We
b3Dの産業応用現場でのワークフローを大きく変えることなく提案手法を取り入れる具体的な実装も示し，提案手法の実用性を示しており，
本 論 文 の 成 果 は 北 海 道 大 学 博 士 （ 情 報 科 学 ） の 学 位を 授 与 す る資 格 あ る もの と 認 め る．

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