【無料で読める】CGのための物理シミュレーションの基礎

現在のコンピュータグラフィックス（CG）ではカメラで撮った映像と見分けが付かないようなものを創り出すことができるようになった。コンピュータの進歩とともにCG技術が急速に一般に普及していて、高い品質のCGを素早く作れるようにしたいという要求が出てくるのも当然のことである。

CGを用いたアニメーションならば、柔らかい変形や髪の毛、服（布）の動き、机や椅子などのオブジェクトに当たった時の動き、泳ぐシーンの水面の変化、そして爆発などのエフェクトなどを、もっと簡単に作れないかという要求が生まれる。そこで注目されるのが物理シミュレーションである。

物理シミュレーションを使えば、CGアニメーションの表現として使える様々な現象をコンピュータ内で再現することができる。一方でその理解のためには、物理に関する知識はもちろん、数学、力学、数値演算など様々なことを学ばなければならない。本書は「自分で物理エンジンを作りたい」「新機能を追加したい」あるいは「物理シミュレーションについて基礎から勉強したい」という読者のために執筆された。

第２章において物理シミュレーションでつかわれる数学・力学の基礎的なことを応用先を紹介しつつ説明した後、それをどのようにコンピュータ上に実装するかを数値演算を通して第３章で学べるようにしている。物理シミュレーションに初めて触れる読者には特に理論と実装を結びつけるための重要な技術である第３章の数値演算に関しては是非読んでほしい。
第４章以降では、剛体、弾性体、流体の各シミュレーション手法を理論とそれによって導かれる式、そして、式をどうやってコンピュータに計算させ、最終的なCGにするのか、といったことを説明している。

本書に載せた結果の図のほとんどは解説した方法を使って作成したものである。是非とも自分の手でも実装してみて物理シミュレーションの魅力を感じてもらえればと思う。