流体の可視化の必要性

空気や水といった流れるものは「流体」と呼ばれます。特に空気においては目で動きを見ることが難しいので視覚的に表現する方法がいろいろと存在します。
実際に風船・紙吹雪、あるいは煙のようなものを使用すれば目で見ることも撮影することも可能になりますが、必ずしもその見え方が伝えたいものと同一であるとは限りません。
そこでPVといった理想の状態を表現するにはCGを使った視覚化が必要になります。

視覚化の種類

そこで、意図した表現で視覚化を行う方法を3つご紹介します。

ライン

制作された映像の上に、空気の流れをイメージしたラインを表示させます。
メリットは、映像編集ソフトを使用して描画できますので比較的短時間で制作可能です。
しかしながら、映像編集時のエフェクトをベースで作業しますので3D情報が乏しい場合もあり、発光等によるオブジェクトへの影響やオブジェクトの裏に回り込んだ際の描画に手間がかかってしまいます。
比較的単純なオブジェクトや、動きのシンプルなシーンに向いた手法になります。

平面を使用したムーブメント

平面の板を流れに沿って動かすことで流れを表現していきます。
メリットは、点ではなく面で動きを表現できますので流れを立体的に表現できます。3Dで制作を行いますのでオブジェクトの影や光の反射なども正確に描画できますので見た目のリアルさもアップします。
しかしながら、3Dでの制作であるが故に制作に時間が必要になります。

流体シミュレーション

流体をシミュレーションし、その結果を視覚化します。
物理演算ですので動きや気体の細かい挙動については実際の煙のように見えます。流体の動きは様々な種類のフォースにより制御されますので意図した動作の再現が可能です。
最も時間のかかる処理になりますが、見た目のリアルさでは抜群の効果があります。

まとめ

今回示しましたような方法以外にも矢印でベクトルを表現したり、たくさんの点を描画して動きを表現する方法もあります。一般的にはラインで表現されることが多い印象ですが、流れやその方向動きを表現するには有用な方法だと思います。この表現方法で物足りない場合に他の表現方法を探していくということで良いと思います。
あるいは、学術的な表現を目指す場合は線ではなく矢印を用いたり、点の色を速さや時間で変えることで可能になります。

流体の可視化はPVや教材等の幅広い分野で使用されています。その全てにおいて流体シミュレーションによる表現は不要だと思います。しかしながらリアルさを追求する表現のCM等においては絶対的に必要とされる技術でもあります。