自由視点昆虫図鑑

雑誌 BRUTUS の特集「珍奇昆虫」を読んだ。半分くらいが昆虫標本の話である。

昆虫標本のコレクションはかなりグロテスクな存在だ。昆虫そのものがグロテスクと言いたいわけではなく、死体を収集して整然と並べ、それを眺めて楽しむということにグロテスクさがある。同じことをたとえば人体でやると相当ヤバいことになる。

これが植物ならほとんど抵抗はない。花屋に行っても正直なところほとんど何も思わない。一方で動物だとやや抵抗がある。昆虫はどれに近い存在なんだろうか。キリスト教圏だと人間だけは他の動物などとは違う特別な存在だから、人体でなければわりと平気なのかもしれない。ところで記事によれば昆虫をペットのように飼育する習慣があるのは日本だけなのだそうだ。愛玩しつつ死体をコレクションする、かなりサイコな国民である。

なぜ昆虫を収集するのか。歴史的には純粋な収集の欲求が先にあり、そして後に研究用途に使われるようになったそうだ。収集が難しい方が価値が高い、切手のような存在であるらしい。ポケモンはかなり近い存在であるように思えるが、殺さないところに違いがある。

ところで物欲ではなく研究の資料として昆虫の情報が必要なのであれば、そろそろ殺さなくても良いのではないだろうか? 研究の際には標本をさまざまな角度から仔細に観察することになる。解剖を行わない場合には、たとえば生きている状態の動画を撮影しておいてそれをもとに任意の視点からどう見えるかを求める問題といえ、これはつまり自由視点映像(画像)である。これは技術的にはかなり進展してきていて、たとえば野球中継ではボリュメトリックビデオという名称で実用フェイズに入ろうとしている。実用レベルの正確さと頑健さを実現するには現状ではかなり複雑な撮影システムが必要になるが、研究レベルでは単なる動画だけからでもハイクオリティな自由視点映像が実現できそうだと報告されつつある*1。これを応用すれば、コンピュータ上で閲覧でき、自由な視点から自由に拡大縮小して観察できるような昆虫図鑑が実現できるはずである。標本ではなくデジタルデータなので研究者間で共有しやすいという利点もある。

もちろん難点もたくさんある。見る角度によっては、たとえば腹部は動画にまったく映っていなくて観察できないかもしれない。実用的な拡大率はおそらくかなり限られる。夜行性の場合は動画が暗すぎて何もわからないかもしれない。などなど。

技術の力で、対象に害を与えないようにしつつ観察を助ける、というのは別に新鮮な発想ではない。たとえば絶滅危惧種のグレビーシマウマの三次元再構成を行う例がある*2

ところで、同じ技術を人体に適用したとしたら… そこには需要があるのだろうか?

*1:たとえば [Li+ 2021] など

*2:[Zuffi+ 2019]

コンピュータグラフィクスの教科書

コンピュータグラフィクスに詳しくなりたいという気持ちがずっとあるが、これまであまり取り組んでこなかった。具体的にやりたい何かがあるわけではなく、むしろ何ができるのかを探りたいので、基礎から体系的に学べると嬉しい。ということで教科書をきちんと読むことにした。

どの教科書が良いのかわからなかったので大学の講義でよく使われるものを調べた。適当な大学を選び、コンピュータグラフィクスの講義を探し、そこで指定されている教科書を列記した。QS 世界大学ランキングからコンピュータ科学でトップ10の大学について、講義は以下の通り。

  1. MIT: 6.837. Computer Graphics. オンラインで講義資料が手に入る最新のものはおそらく2012年。
  2. Stanford: CS 148. Introduction to Computer Graphics.
  3. CMU: 15-462. Computer Graphics.
  4. NUS: CS3241. Computer Graphics. 公開されている講義資料はなさそう。
  5. UCB: CS 184. Foundations of Computer Graphics. 僕は5年くらい前にここの Ren Ng 先生の講義資料で勉強したことがある。
  6. Oxford: Computer Graphics.
  7. Harvard: コンピュータグラフィクスの授業がない?
  8. Cambridge: Introduction to Graphics.
  9. EPFL: Introduction to Computer Graphics.
  10. ETH: AS 20. Computer Graphics.

これらの講義で指定されている教科書は以下の通り。

Fundamentals of Computer Graphics (Marschner & Shirley)

  • 7校 (MIT, Stanford, CMU, UCB, Oxford, Cambridge, ETH) が指定。Oxford はこれだけを必須に指定、他の教科書はオプショナルとしている。
  • 初版は2002年、最新版は2021年。初版は Shirley だったが、改訂が繰り返されて著者順が入れ替わり Shirley & Marschner (2nd) → Marschner & Shirley (5th) となっている。
  • ほとんどの講義で指定されていて決定版に思える(が、有名なのでとりあえず指定しているというだけかもしれない。)

Computer Graphics: Principles and Practice (Hughes et al.)

  • 6校 (CMU, UCB, Oxford, Cambridge, EPFL, ETH) が指定。
  • 初版は1993年、最新版は2012年。これも改訂に伴い著者順が入れ替わったり、タイトルが変わったりしている。
  • これも人気があるようだが (Marschner & Shirley) より登場も改訂も古いのがやや気になる。

Physically Based Rendering: From Theory to Implementation (Pharr et al.)

  • 4校 (Stanford, CMU, UCB, ETH) が指定。
  • 物理ベースレンダリングに特化しているのでコンピュータグラフィクス全体を俯瞰するという感じではないのかも。ただ、分野が広いので、そもそも俯瞰とか無理なのではという気もする。

Real-Time Rendering (Akenine-Möller et al.)

Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach with OpenGL (Angel & Shreiner)

  • 2校 (Oxford, EPFL) が指定。
  • 実装寄りの話で、もしかしたらけっこういいのかも?

1校しか指定していないもの

けっこうある。実装を重視した教科書がいくつか出ていて決定版はないという雰囲気。(Hartley & Zisserman) はどちらかといえばコンピュータビジョンの教科書で、既に注文済み。

  • Watt. 3D Computer Graphics.
  • Buss. 3D Computer Graphics: A Mathematical Introduction with OpenGL.
  • Hearn et al. Computer Graphics with OpenGL.
  • Kessenich et al. OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL
  • Sillion & Puech. Radiosity and Global Illumination.
  • Shirley & Morley. Realistic ray tracing.
  • Vince. Mathematics for Computer Graphics.
  • Reinhard et al. High Dynamic Range Imaging, Acquisition, Display, and Image-Based Lighting
  • Hartley & Zisserman. Multiple view geometry in computer vision

結論

一番人気があり一番新しいということで Fundamentals of Computer Graphics (Marschner & Shirley) を注文した。Amazon で16,000円くらい。円安の影響で今買うのは損かと思ったけど、なぜか割引されていて去年より今の方が安かった。