自然物・自然現象は複雑です。これらをリアルに描画するには複雑系に関連するものが多くあります。西田研で複雑系にかかわるCGを多く研究しています。例えば、雲の形をフラクタルで生成する方法、フーリエ級数を利用する方法もあります。また、雲の動きはセルオートマトンを使う方法や、流体としてナビエストークス方程式を解く方法などがあります。
雲の色を計算する際は光の多重散乱を計算しますが、積分にモンテカルロ法を利用します。照明問題ではニューラルネットワークを利用する方法、カオスニューロンを利用した方法、あるいは遺伝的アルゴリズムを利用する方法も開発してます。照明計算にはウエーブレットや球面調和関数などを利用したり、モンテカルロ法もよく利用します。映像のみでなく音も同期して生成する方法も開発してます。すなわち、カルマン渦で生成される風きり音もリアルタイム生成できます。
「複雑系の辞典」(朝倉書店, 2001))には146個の複雑系に関連する語句を解説してあります。その中で、西田研究室では下記の関連研究を行っています。
遺伝的アルゴリズム (genetic algorithm) [論文, 画像], 渦運動 (vortex motion) [論文, 画像], カオス (chaos) [論文, 画像], カルマン渦列 (Karman's vortex street) [論文, 画像], 雲の形成 (formation of clouds) [論文, 画像], 自己組織臨界状態 (self-organized critical state) [論文, 画像], 自然システム (natural system), シュミレーション (simulation), 人工生命 (artificial life:ALife), 酔歩 (random walk), 砂の動力学 (sand dynamics) [論文, 画像], セルラーオートマタ (cellular automata) [論文, 画像], 相転移 (phase transition) [論文, 画像], 対流 (convection) [論文, 画像], ナヴィエ - ストークス方程式 (Navier-Stokes equation) [論文, 画像], [論文, 画像], ニューラルネットワーク (neural network) [論文, 画像], 認知科学 (cognitive science), 反復法 (iterative method), 複雑系と哲学 (complexity and philosophy), 複雑流体 (complex fluid) [論文, 画像], [論文, 画像], フラクタル (fractal) [論文, 画像], フーリエ解析 (Fourier analysis) [論文, 画像], モンテカルロ法 (Monte Carlo method) [論文, 画像], 乱流 (turbulence) [論文, 画像], [論文, 画像], 力学系 (dynamical systems), 流体運動の複雑性 (complexity of fluid motions)
以上のように、我が「複雑計算科学研究室」ではCGの基礎研究は勿論、CGをツールとして利用する種々の応用を研究しています。
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