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New Products
UC-win/Road Ver.6
3次元リアルタイムVRソフトウェア

最新版製品価格  ●リリース 2011年11月
シミュレーション

 UC-win/Road・VRセミナー
●開催日・場所 : 2011年11月22日(火) 福岡/12月 9日(金) 東京
●時 間 : 9:30〜17:35 (VRエンジニア認定試験実施)
●参加費 : 1名様 \15,000 (税込 \15,750)


 UC-win/Road・エキスパート・トレーニングセミナー
●開催日 : 2011年11月17日(木)〜18日(金)
●時 間 : 17日13:00 〜17:30 、18日 9:30 〜17:30
        (UC-win/Road エキスパート試験 実施)
●参加費 : 無料
●会 場:東京本社 GTタワーセミナールーム
Design Festival 2011-3Days
2011年11月15日(火):VRcon.forum8.jp  16日(水)・17日(木):品川フロントビル

Day2 第12回 UC-win/Road協議会
第5回 国際VRシンポジウム)


UC-win/Roadは、3次元のバーチャル・リアリティ(VR=仮想空間)を簡単なPC操作で作成・利用できるリアルタイムVRソフトウェアです。
今回リリースするVer.6では、以下の機能の追加・改善を行いました。

 歩行者の群集移動
今回の改訂では、3次元空間上に幅を持った飛行ルート(パスウェイ)を配置し、この上で多数の歩行者を歩かせる機能(群集移動)を追加しました(図1)。従来、歩行者は設定された飛行ルートの決まったライン上を歩くものでしたが、今回リアリティが改善されただけでなく、多数の歩行者の配置に必要な時間が大きく軽減しました。

この機能により、一度に多数の歩行者を配置し、より人間の挙動に近い動きをシミュレートすることができます。さらに、歩行者は自ら衝突を回避しながら歩くことも可能です。パスウェイ同士を接続したネットワーク構築も可能で、ネットワーク内の歩行者は自ら進路を決定して歩きます。


■ 図1 歩行者の群集移動

(1)パスウェイとは?
パスウェイとは幅を持った飛行ルートのことで、この上を歩行者が任意に歩行します。 起点・終点のノード(図2の青い四角)と中間の各変化点(図2の黄色い丸)で構成されており、傾きも与えられます。

(2)パスウェイの設定方法
従来の飛行ルートと異なり、メイン画面の3次元空間上で直接作成するため、パスの位置関係を容易に把握できるだけでなく、微小な高さの調整などをインタラクティブに行うことができます。


■ 図2 パスウェイ

(3)歩行者の配置方法
歩行者の配置には2つの方法があります。シミュレーション開始直後、あらかじめ設定した人数分ランダムな位置に生成する方法と、指定したノードから一定の時間間隔ごとに生成する方法です。なお、群集の対象となるMD3/FBXモデルは、登録モデルからランダムに選択されます。

(4)歩行のアルゴリズム
歩行者は他の歩行者と接触しないよう回避しながら歩きます(図3)。具体的には、視野および視野角、位置座標、速度ベクトルなどのパラメータを考慮し、微小な時間ステップごとに視野に入る歩行者を認識します。他の歩行者が認識された場合、必要に応じて進行方向を変えながら歩行します。また、同じ進行方向の歩行者を認識した場合、その歩行者に追従する要素を取り入れています。これにより、群集としての人の流れがスムーズに行われます。


■ 図3 歩行者の回避行動

(5)今後の予定
今後の改訂では、交通との統合を行い、交通信号が変わるまで横断歩道の前で待機、目的地までのルート検索、ビルなどのの障害物回避といった機能の実装を進めていく予定です。

 FBXモデルのアニメーション機能
UC-win/Roadでは、Ver.5よりFBX形式の3Dモデルのサポートを進めてきました。現行のFBXは静的モデル(アニメーションなし)としてサポートしていますが、Ver.6ではこれを拡張しアニメーション機能を取り込めるようにしました。

(1)FBXアニメーションについて
今回対応したFBXアニメーションは、ボーンアニメーションと呼ばれるものです(図4)。ボーン(骨組み)は3Dモデルの可動領域を司るもので、各接合部分は"関節"の役割を果たします。このため、ボーンの数が多ければその分可動領域が多くなり、複雑で自然な動きを表現できます。

なお、アニメーションの計算はすべてシェーダで行っており、多人数のアニメーションを高いFPSで再生することができます。また、MD3キャラクタモデルと同様、カメラから遠く小さく表示されるモデルの表示精度を下げ、パフォーマンスを保つLOD(level of detail)機能を実装しています。

 
■ 図4 ボーンを用いたアニメーションの例(Blenderを用いて作成)

(2)キャラクタの登録
FBXアニメーションへの対応により、キャラクタとしてFBXモデルの登録が可能となりました。登録は従来の「MD3キャラクタ登録」画面を拡張した「キャラクタモデルの登録」画面で行います。この画面では、編集、削除、RoadDBからのダウンロード、移動体への追加といった操作が可能で、編集を選択するとFBXシーンの編集画面が開き、アニメーションの実行速度やスケールなどが設定できます(図5)。

■ 図5 FBXの設定画面

(3)シナリオ機能での利用
FBXモデルはシナリオ機能でも用いることができます。シナリオのイベント編集画面やターゲットモデルの編集画面で、登録したFBXキャラクタモデルが選択できます。

(4)今後の開発予定
現時点では、他のアプリケーションでFBXアニメーションの動作設定を行う必要がありますが、今後の改訂でUC-win/Road内で設定できるよう拡張していく予定です。また、アニメーションが設定されていないメッシュを任意のボーンと結合する機能も開発予定です。

メッシュの結合機能が実装されれば、さまざまな動きをボーンとして一種のライブラリとすることにより、アニメーションの設定が容易にできるようになります。

(5)今後の予定
今後の改訂では、交通との統合を行い、交通信号が変わるまで横断歩道の前で待機、目的地までのルート検索、ビルなど

 RoadDataViewerプラグイン
プロジェクト内のオブジェクト(ビル、樹木など)やテクスチャ、交差点などの情報をツリー形式で一覧表示できます。ツリーはメイン画面にドッキングできます。また、ツリーに表示されたオブジェクトを選択すると、オブジェクトへの視点移動ができます。オブジェクト名称の変更や削除、オブジェクト名による絞り込みなども可能です。

 なお、本プラグインでは以下の検証機能を用意しており、作成したデータの整合性を確認することができます。

  1. テクスチャの総ピクセル数検証:設定したピクセル数以上、以下のテクスチャを検索します。
  2. 未接続の道路接続点検証:ランプなど接続済みの道路で接続が切れている部分を検索します。
  3. 埋没モデル検証:地形または道路に埋没したモデルを検索します(図6)。


■ 図6 埋没したモデルの検証結果の表示

 IFCプラグイン
IFC(Industry Foundation Classes)データモデルは、建設業界の相互運用性を促進する目的で、IAIによって開発された国際標準規格です(現在このモデルの仕様は、buildingSMART Internationalにより開発、維持されています)。

本プラグインでは、IFCフォーマットで記述されたファイルの中の地形データを、UC-win/Roadへ地形パッチとしてインポートできます。また、UC-win/Roadの中の地形およびビルなどの3DモデルをIFCフォーマットでエクスポートできます。図7にUC-win/RoadからエクスポートしたIFCファイルを市販のソフトウェアでインポートした画面を示します。左側がUC-win/Road、右側が市販のソフトウェアの画面です。

 
■図7 UC-win/Roadの画面とIFCフォーマットのエクスポート結果の表示

 12d Model プラグイン
12d Modelは、オーストラリア12d Solutions社の地形モデリング、測量、土木設計の統合ソリューションです。道路、建設現場レイアウト、分譲地、環境影響調査などの幅広いプロジェクトに使用されています。
このプラグインでは、12d Solutions社が規定した「12d Ascii File」フォーマットを用いることで、UC-win/Roadと12d Modelとの双方向のデータ連携が実現します。連携可能なデータは表1のとおりになっています。

■表1 12Modelとの双方向連帯
UC-win/Road ⇒ 12d Model
UC-win/Road 12d Model
メッシュ地形 Tins
地形パッチ Tins
道路線形 String Alignment
12d Model ⇒ UC-win/Road
12d Model UC-win/Road
Tins 地形パッチ
String Alignment 道路線形
String Super Alignment 道路線形
String 4d for road sections 道路断面

12d Ascii FileをUC-win/Roadにインポートする場合、インポートする地形(Tinデータ)と道路線形を選択し、道路横断面のテンプレートとともに変換を実行します。テンプレートとは、12d Modelの断面データをUC-win/Roadに取り込むための断面属性のマッピング情報を持つデータのことを指します。適切にインポートされると図8のように取り込まれます。

また、UC-win/Roadからエクスポートする場合は、オブジェクト(地形、地形パッチ、道路線形)を選択し、ファイル名を指定します。


■図8 12d Ascii Fileのインポート結果

 津波解析ソフトウェアとの連携
xpswmmプラグインは、氾濫解析ソフトウェアxpswmmの解析結果をUC-win/Road上で可視化するためのプラグインです。
 今回の改定では、津波の解析結果の表現をよりリアルなものにしました。

(1)表現力向上
水面の反射と屈折による描画を選択可能にし、以下の機能を実装しました。
  • メッシュの補完機能と波打ち際の滑らかな描画(図9)
  • 水面のさざなみ表現(図10)
  • 水しぶきの表現

■ 図9 波打ち際の滑らかな描画

■ 図10 水面のさざなみ表現

水面は、細かなさざなみだけでなく、空や太陽、月などの映り込みを表現しています。これにより、よりリアリティ度の高い表現が可能となりました。
また、水面への反射や屈折の割合は、フレネル式により計算しています。このため、図11の左側のように、水面に対する視線の角度が浅いと反射(空などの移り込み)が多く、逆に視線が深いと屈折が多くなり水の深い色合いが強くなります。

 
■ 図11 視線が浅いと反射が多くなる(左) 視線が深いと屈折が多くなる(右)

(2)津波による建物の破壊度の表現
今回の改訂では、津波により建物にかかる抗力を計算し、建物の破壊度合いを可視化する機能の実装を行っています。

具体的には、津波の抗力と建物ごとに設定されたエネルギーの吸収力のパラメータから、建物の破壊度を計算し、破壊度に応じて表2のように色を変えて表現します。なお、津波による損害は水の高さで考えることが一般的ですが、本機能ではxpswmmのデータから取得した水深、流速、建物の形状により計算した水力と、水力より求められる抗力を用いて計算するため、より正確な分析が可能となります。

また、破壊度合いの色から、平面的な分布をコンターで表したハザードマップを出力する機能の開発も検討しています。

■表2 建物の破壊度合いに合わせた色付けのコンターの例
最小(kJ)   最大(kJ)  色  色見本  エネルギーと破壊の度合い  波の高さ(目安)(m)
0.00 0.50 遊泳禁止 0.00〜0.25m
0.50 1.25 人が転倒する 0.25〜0.50m
1.25 2.50 黄色   0.50〜0.70m
2.50 5.00 オレンジ 木造住宅が部分的に壊れる 0.70〜1.00m
5.00 10.00 濃いオレンジ   1.00〜1.50m
10.00 20.00 全壊の恐れあり 1.50〜2.00m
20.00 30.00 濃い赤   2.00〜2.50m
30.00 100.00   2.50〜5.00m
100.00 -   5.00m〜

 5mメッシュサポート
国土地理院発行数値地図5mメッシュ(標高)データに対応しました。5mメッシュデータを地形パッチとしてUC-win/Roadへ取り込むことが可能です。取り込む方法は以下の2種類あります。

(1)ファイル直接選択
製品メニューの「File」-「Load Terrain Patch」-「Lem file」から5mメッシュのLemファイルを直接選択します。選択後、選択されたLemの標高データを使用して地形パッチデータを作成します。

(2)メッシュ選択
日本の地形選択画面から「5m」のスピードボタンをクリックし、Lemファイルを選択します。50mメッシュを選択する時にLemが含まれている場合、別途5mメッシュ画面が表示されます(図12)。
この画面で実際に取り込む領域をマウスで選択して通常通り地形を生成すると、通常の地形の上に5mメッシュの地形パッチが生成されます(図13)。

■ 図12 Lem選択画面 ■ 図13 50mメッシュ(左)と5mメッシュ(右)の比較

 駐車場モデル読み込みプラグイン
駐車場規格に基づいた駐車場設計を支援する弊社のCADシステム「UC-1 駐車場作図システム」で作成した駐車場図面データをインポートするプラグインです。

外周駐車マス、内部駐車マス、路上標識(進行方向マーク等)をCAD図面に従い正確に描画することができます(図14)。

また、インポートされた図面データは、ビルや車と同様のモデルとして取り扱われるため、任意の位置に配置したり全体を回転させたりすることができます。


■図14 駐車場モデルの表示例

 煙の改善
トンネル内の煙の表現を改善し、トンネル以外においてもよりリアルな煙、炎の表現ができるようになりました。

 カメラビュー
従来のバージョンでは、VR空間に固定カメラを設定して任意にカメラビューウィンドウを追加し、景観を確認できましたが、今回は、これを拡張してインタラクティブなカメラを配置できるようになりました。たとえば、カメラが運転車両に追従するように設定すれば、任意の角度から走行している車両を追いかけるカメラが定義できます。

 特殊気象機能
今回の改訂では、雨天時の表現力向上として、次の2点の拡張を行いました。

(1)前車の水撥ね表現の追加
運転シミュレーションの際、図15のように前車のタイヤの水撥ね状態を表現できるようになりました。描画オプション画面で「雨天時の水しぶき」をチェックします。

■ 図15 水撥ねの表現

(2)ワイパーの表現
描画オプション画面で表3のパラメータを選択することで、ワイパーの速さを選択できるようになりました。また、フロントガラスの雨や気象機能を使用しなくても、ワイパーを単独で表示できるようになりました(図16)。

OFF 非表示
LO 低速
HI 高速
INT 端で一旦停止するワイパー
Custom ワイパー設定画面で設定した速さと
インターバルを使用する
■ 表3 ワイパーの状態設定
 
■ 図16 ワイパーの表示

 コントローラの振動機能の追加
ハンドル型のコントローラやゲームパッドを用いた運転シミュレーションの際、アスファルトや砂利道などから伝わる細かい振動や、轍などを超えるときの振動をコントローラに伝えることができるようになりました。これにより、よりリアルな運転感覚が再現できるようになります。

(1)Force Feed Back機能
図17の道路面の設定画面において、「Dry」「Wet」「Snowy」「Icy」の各状態に対して振動データファイルを割り当てたり、振動効果の設定が行えます。

設定した道路面をテクスチャに割り当てることで、そのテクスチャを用いた路面を走行するとコントローラに振動が伝わるようになります。

(2)バンプ機能
指定した道路の任意の位置に道路バンプを設定することにより、運転する車両がバンプ上を通過するとき、コントローラを振動させることができます。
図18のように線路のレール上に設定すると、レールの上でコントローラが振動します。また、道路の轍や、車道と歩道の繋ぎ目などに設定すると、よりリアル感が増します。


■ 図17 道路面の設定画面

■ 図18 踏切へのバンプの設定

 車両についての改善
(1)スリップ音
アスファルト上の車両が急加速、急ブレーキ、急旋回するとき、スキール音を発生させることが可能となりました。

タイヤ力学を考慮した設定を行うことで、車速や車重を考慮した慣性力、タイヤのグリップ、道路面の摩擦係数等を計算し、タイヤのスリップが大きくなるとスキール音が発生します。

(2)キーボードによる運転シミュレーション
従来、運転シミュレーションを行うには、ハンドル型のコントローラやゲームパッドが必要でしたが、今回の改訂でキーボードによる運転シミュレーションに対応しました。これにより、コントローラがない環境であっても運転シミュレーションを行うことができます。

 オプション・プラグインの改訂
POV-Rayプラグイン
AVIプラグインとPOV-Rayプラグインを統合し、AVIのフレーム単位にPOV-Rayスクリプトを自動出力することで、より高精細な動画を作ることが可能になりました。

今までのAVIファイルは勿論、各フレーム画像を出力します。フレーム単位のPOV-Rayスクリプトをレンダリングし結果をつなぎ合わせることで高精細な動画を作成することが可能です。

この高精細な動画の作成を弊社ではCGムービーサービスとして行っております。このサービスでは、レンダリングを兵庫県神戸市にあるスーパーコンピューター「FOCUS」を用いて行いますので、大規模なデータでも、より早く結果を得ることが可能となります。

POV-Rayスクリプトはフレーム単位で出力していますが、あらかじめ静止データを出力し、フレーム出力時にはその静止データのインスタンスデータを出力するようになっているため、比較的早く出力可能です。

シナリオ
シナリオ実行時、すべてのモデルとの接触判定ができるようになりました。また、運転開始時のカメラの設定が可能となり、任意の位置から状態(シーン)を確認できるようになりました。

マイクロシミュレーションプレーヤー
従来のマイクロシミュレーションプレーヤーでもシミュレーション対象となるオブジェクト全体の移動や回転、スケールの変更を行うことは可能でしたが、今回の改訂では、指定した範囲に対して独立して移動や回転等の操作を行うことができるようになりました。

この範囲はゾーンと呼ばれており、マウスでドラッグすることで定義が可能で、複数のゾーンを登録してそれらを選択しながら編集することもできます。これにより、シミュレーション全体のある一部分を詳しく確認したい場合、その部分をゾーンとして移動させることで、ゾーン内のオブジェクトに集中して確認することが可能です(図19)。

また、メイン画面にOpenMicroSim形式に出力するスピードボタンを追加しました。交通解析ソフトのS-PARAMICSやVISSIMのファイルとして利用可能です。

■ 図19 ゾーン内のオブジェクトの移動

ECODriveプラグイン
車両から道路の路肩までの最短距離をログ出力するようにしました。また、シナリオ実行中、3Dモデルを任意の車道に配置してそれから先への進入を阻止できるようにしました。このモデルはシナリオ実行中メイン画面上には見えません。

なお、互いの位置関係は簡単な矩形でもって計算されます。この見えないモデルについてもログ出力に反映されます。
 最後に
UC-win/Road Ver.6では、上記に示したようなさまざまな機能の追加、拡張を行いました。今後もユーザ様からのご要望を取り入れて改良、改善に努めてまいります。どうぞご期待ください。
(Up&Coming '11 晩秋の号掲載)
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