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、複数のオブジェクト同士が接近し、融合し、1つのオブジェクトとなる過程を描く、n 次元の有機的なオブジェクトを表す言葉である。数学的には、陰関数曲面の一種。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法の 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。^[要出典]

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

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.

文献

関連項目