2015年10月のFlash

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  • 動画提供:
    神田 淳 (宇宙航空研究開発機構) 
    細矢 直基(芝浦工業大学) 
    梶原 逸朗(北海道大学)

  • 本Flashは,laser によって励起されたLamb波(超音波弾性波)を特殊な laser Doppler sensor によって捉えたものである. 振動数は数百kHzで, 振幅が±20nmの超微小振動が速度3〜4km/sで伝播する Lamb波の様相が克明に捉えられている. また動画の後半では, 板の端部からのLamb波の反射や, Laser加振に伴う衝撃波が板上を伝播している様子も捉えられていることがわかる.

2014年3月のFlash

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  • 動画提供:
    水谷夏樹(大阪産業大学 工学部都市創造工学科 教授)

  • 本Flashは,一定水深(h=15cm)の造波水槽の中で孤立波を発生させ,高さが一定(R=9cm)のステップ地形に入射させたものである.波高水深比をH/h=0.18まで低下させると,ステップ地形上で砕波する際に巻き込みジェットの発生しない,Duncanら(1994)と同様の砕波が孤立波の砕波でも発生する.

    水平方向の撮影範囲は約11cm,波頂部前方に位置するくぼみよりさらに前方に波長数mmの表面張力波が存在し,くぼみから波頂部にかけて数mm~1cm程度の渦列に伴う水面の凹凸が発生して,それが時間とともに発達するにつれて,全体の波形勾配が緩和していく様子である.

2013年4月のFlash

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  • 動画提供:
    佐藤慧拓(東洋大学 理工学部 生体医工学科 2年生)
    菊地謙次(東洋大学 理工学部 助教)
    望月 修 (東洋大学 理工学部 生体医工学科 教授)

  • o 蛍光色素をナンテン(Nandina domestica)の葉脈標本の葉柄より吸わせ,高解像度蛍光マクロ像を微速度撮影(15min/frame)することで,複雑に枝分かれした葉脈内の流れの観察を行った.葉の中心の比較的太い中央脈において吸水した水が先行し,分岐した側葉脈へ徐々に浸潤していく様子が確認できる.可視化動画は,2時間の現象を480倍速で再生している.葉長70mm,葉幅25mm,中央脈径450μm,側葉脈径120μmであり,分岐に伴いさらに脈径は細くなる.葉先端方向の吸水速度は,ロガリスティックに変化し,細管での毛管現象による吸水速度と解析的に近似できる.平均吸水速度10μm/sより,レイノルズ数Re=5×10-3程の現象となる.現在,葉肉組織や気孔機能の有無など,生体状態をパラメータとして葉における吸水メカニズムの解明に挑んでいる.
    自然美の織りなすこの天然マイクロ流れは,ナンテン?!

2012年11月のFlash

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  • 動画提供者:新潟大学大学院自然科学研究科教授 赤林伸一

  • ・先月のフラッシュに続く第三弾。一辺が300mmの立方体モデルに開口部2カ所40mm×40mm設置し、風向を開口に平行な条件の風洞実験を ソフトウェアクレイドル社のSTREAMを用いてLES解析した結果を動画表示したもの。動画の前半は立方体モデル周辺と立方体モデル内部 の気流性状を、後半は立方体モデル内部のみの気流性状を表示している。先月のフラッシュ(PIV測定)と同様に風向に平行な壁面の両 開口部からの接近流の乱れにより空気の流出入が交互に生じている様子がLES解析により定量的に把握出来る。

2012年10月のFlash

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  • 動画提供: 新潟大学自然科学研究科 教授 赤林伸一 新潟工科大学工学部建築学科 教授 富永禎秀

  • ・先月のフラッシュに続く第二弾。境界層風洞内(断面1.8m×1.8m)に設置した通風モデル(300mmの立方体、開口部2カ所40mm×40mm)を 対象としたPIV解析結果の動画。風洞内風速は5m/s、対象モデルの開口部は風向に平行な壁面に設置されている。出力5Wのレーザーを用い、 カメラの解像度は1024×1024pixel、撮影速度は500fps、PIV解析には直接相互相関法を用いている。先月のフラッシュと同様に風向に平行 な壁面の両開口部から方の接近流の乱れにより空気の流出入が交互に生じている様子がPIV解析により定量的に把握出来る。

2012年9月のFlash

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  • 動画提供: 新潟大学自然科学研究科 教授 赤林伸一
    東京大学生産技術研究所 教授 加藤信介

  • 境界層風洞内に設置した通風用住宅をモデルを対象とした通風時の気流分布をレーザーライトシートで可視化した動画。開口は風向に平行な壁 面に設置されており、平均された流れ場では換気は生じないが、接近流の乱れにより、両方の開口から流入、流出が生じている様子が観察され、 必ずしも風上、風下に開口が無くても換気される事が判る。現在この現象をLESで解析を行っており、この動画も投稿予定である。

2011年9月のflash

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  • 動画提供: 海洋研究開発機構・地球内部ダイナミクス領域  古市 幹人氏
    海洋研究開発機構・地球情報研究センター/地球内部ダイナミクス領域  坪井 誠司氏
    海洋研究開発機構・地震津波・防災研究プロジェクト  中村 武史氏

  • 2011年3月11日東北地方太平洋沖地震(M9.0)により発生した地震波が地球の表面を伝わる様子のシミュレーション結果。 地球上のいろいろ な場所で観測された地震波­を使って地震の震源で起きた破壊をモデル化し、震源から地球表面と内部にひろがっていく地震波の数値シミュレーションを行いました。 この動画は地表に到達した地震波の上下動変位を、強調して視覚化しています。 動画作成にあたって、2次元球面上の離散データを球面 からの幾何学的ずれとして表現するポリゴン生成ツールを作成しました。

2011年8月のflash

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  • 動画提供:筑波大学・院生 今村尚人氏
    筑波大学・教授 松内一雄氏
    国立スポーツ科学センター 三輪飛寛氏

  • イルカをはじめとする水中を高速で回遊する水棲生物の推進メカニズムを明らかにするため,尾ヒレ後流に形成される渦輪を可視化した. 実際の生物を用いた実験は個体差や再現性が問題となるため,回流水槽に設置した尾ヒレ型の振動翼(材質CFRP,翼弦長0.27m,翼幅0.36m)を対象にステレオPIVを用いた実験を行った. 渦輪を3次元的に捉えるため,動画中のy-z平面を計測面とし,翼後流を等間隔に横断するように計測した. 各断面の速度データを実座標に合わせて再配置し,3次元的な渦度分布を算出した. 動画では,渦度分布に等値面を定めることで,渦輪の3次元構造を可視化している. はじめに,絶対値ω(渦度の3成分ωx,ωy,ωzのRMS)の立体図,上面図および側面図を表示し,続いて,渦度の各成分の立体図を表示する. この可視化結果より,翼後流の渦輪が,翼の両端から発生する「随伴渦ωx」と翼の中央から発生する「逆カルマン型渦列ωy」により構成されることが実験的に示された.
    ※実験条件 回流水槽の流速0.5m/s,ピッチング周波数0.75Hz,ピッチング角度±20deg.,撮影速度9Hz(ピッチング1周期を12分割),位相平均回数10.

2011年6月のflash

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  • 動画提供:東北大学流体科学研究所・教授 西山秀哉氏
    元東北大学大学院工学研究科・院生 長井亮介氏
    東北大学流体科学研究所・講師 高奈秀匡氏

  • 微小気泡内ストリーマ放電の進展とマイクロバブル放出。液中の数ミリ径のアルゴン気泡内で数kVのDCパルス放電により気泡界面の内側に沿って左方の接地円柱電極からストリーマが右方へ進展する。さらに,ストリーマの先端が気泡右端に到達するごとに,気泡界面が変形・崩壊し,気泡界面から周囲にマイクロバブルを放出する。

2011年2月のflash

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  • 動画提供:東海大学 青木克巳氏,武藤浩司氏,岡永博夫氏

  • 説明:本研究では回転するゴルフボールの周りの流れを,汎用熱流体解析ソフトウェア FLUENT を使用してLarge Eddy Simulationにより解析した. 動画(a)は横から視る場合(ボール赤道のXY断面)の回転するゴルフボールの周りの流れの速度ベクトルと表面の圧力分布を,動画(b)は後ろから視る場合(ボール中心から 34mm の位置の YZ 断面)の流れの速度ベクトルをそれぞれ示している. ゴルフボールは右から左に向かって45m/sで飛翔している. この時のレイノルズ数は1.3×105 である. また,ゴルフボールは時計周りに 4000rpm で回転している. 動画(a)において, 流れは増速側では下流で剥離し,減速側では上流で剥離する. これに伴って,後流は回転方向に移行する. 流れが剥離する角度はわずかながら不規則に変化し,後流も不規則に変化する. また, 剥離点が増速側と減速側で非対称に位置することにより,ゴルフボール表面に圧力差が生じる. 動画(b)において,後流では 2 つの渦から構成される馬蹄形に類似する渦や,3 つあるいは 4 つの 渦が不規則に形成される.また,これらの渦は主流方向を軸として不規則に回転する.

2010年7月のflash

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  • 動画提供:豊橋技術科学大学 横山博史氏

  • ドアミラー後縁近傍に小さな段差が存在する際, ピーク音が発生する場合がある. 本研究では流れと音の直接計算により, こうしたピーク音が以下のような機構により発生することを明らかにした. 段差前縁から小さな渦構造が発生し, この渦構造は段差後縁で発生した渦構造と融合しながら発達し対流する. ドアミラー後縁まで到達した渦構造は, 壁面からの距離により対流速度の異なる2つの渦構造に分裂する. 対流速度の遅い渦構造とさらに上流の渦構造の間隔が狭くなることにより, 圧縮波が発生する. 発生した圧縮波が段差前縁を通過した直後, 粒子速度により段差前縁において流れのはく離によって生じている渦構造が引き伸ばされることで新たな渦が形成される.

2010年3月のflash

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  • 動画提供:海洋研究開発機構地球シミュレータセンター研究員 大野暢亮氏
         愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター准教授 亀山真典氏

  • 説明:マントル対流シミュレーション結果の可視化。赤い部分は(その深さにおける平均温度に対して)高温で、青い部分は(その深さにおける平均温度に対して)低温であることを表している。高温部はマントルが上昇し、低温部では下降する。画像中央の灰色の球は、地球の核 を表している。このシミュレーションは、球ジオメトリ(Yin-Yang格子)上で行われており、独自開発したYinYang格子用並列可視化ソフトで可視化した。等値面、半透明な等値面、スライス、ボリュームレンダリングを使用した。

2010年2月のflash

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  • 動画提供:筑波大学大学院システム情報工学研究科
      金子暁子氏
      長谷川浩司氏
      阿部豊氏
  • 説明:超音波浮遊法により浮遊している水液滴内部の流動場をステレオPIVにより計測した.動画は,トレーサ粒子を混入させた浮遊液滴を側面から撮影したもの,上部に設置したカメラによりプリズムおよびミラーを用いて左右からステレオ視したトレーサ粒子像,ステレオ視した画像を再構築して得た液滴内の3成分2次元平均速度ベクトル場である.楕円形に変形した液滴の赤道面を貫くように液滴内に大きな循環流が生じることが確認できる.

2009年12月のflash

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  • 動画提供:
      窪田佳寛氏(東洋大)
      望月 修氏(東洋大)
  • 説明:物体の水面突入にともなうスプラッシュ形成の可視化。
    先頭形状が円錐,後端形状が直径20mm半球の物体が,5m/sで静止した水面に突入した際に形成されるスプラッシュを観察した. 物体の上方から観察した結果をTop view,物体の側面から観察した結果をSide viewとして示している. 撮影には,Vision Research Inc.のハイスピードカメラ Phantom V7.1を使用し,4000 frames/secで撮影した. Top viewの結果では粒子を水面に浮かべ,Side viewで観察される水薄膜形成の様子を可視化している.

2009年9月のflash

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  • 動画提供:
     松岡大祐氏(海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター・研究員)
     村田健史氏(情報通信研究機構 電磁波計測研究センター・グループリーダー)
     藤田 茂氏(気象大学校・准教授)
     田中高史氏(九州大学大学院理学研究院・教授)
  • 説明:地球磁気圏におけるエネルギー解放にともなう高温プラズマ放出の様子を、3次元磁気流体(MHD)シミュレーションによって計算した。動画は3次元空間上における磁場の分布を磁力線として可視化したものであり、磁力線の色は赤は両端が地球起源、青は両端が太陽起源、黄色は片方が地球起源、もう一方が太陽起源のものをそれぞれ表している。磁気フラックスロープと呼ばれるらせん状の磁力線が生成される様子が確認できる。可視化にはAVS/Expressを用いた。

2009年5月のflash

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  • 動画提供:東北大学 流体科学研究所 石本淳 准教授
  • 説明:マイクロキャビテーションを伴うガソリンインジェクター乱流噴霧微粒化プロセスに関する融合可視化シミュレーション. マイクロキャビティ形成と微粒化液滴形成に至るまで,一連のマイクロキャビテーションを伴うガソリンインジェクター内噴霧微粒化混相乱流に関し,Barotropic modelに基づく圧縮性二相噴霧乱流の基礎方程式系を新たに構成し,LES-VOF数値解法を用いた高解像度コンピューテーションと噴霧計測結果取り込みからなる最新の一体型超並列融合シミュレーション技法を用いたCFD解析を行った.

2009年4月のflash

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  • 動画提供:京都大学 高等教育研究開発推進センター 情報メディア教育部門 小山田耕二教授,博士課程 河村拓馬氏
  • 説明:原子炉のポンプに対する、弾性静解析の結果のボリュームデータを、ボリューム レンダリングにより可視化しました。 このデータはPCクラスタで計算され、約2千6百万もの4面体2次要素から構成されています。(データ提供:東京大学、奥田洋司先生) 大規模で高次の要素からなるデータを可視化するために、汎用可視化ライブラリKVSにより実装した、粒子ベースボリュームレンダリング法という手法を用いました。 この手法によって、大規模で複雑なボリュームデータをリアルタイムに可視化することができました。

2009年1月のflash

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  • 動画提供:東京工業大学・学術国際情報センター 青木尊之教授
  • 説明:気泡を含んだ流れのCIP法による数値シミュレーション
    気泡を含んだ流れに対し、CIP法を用いて数値流体シミュレーションを行いました。日本原子力研究開発機構との共同研究として行われたものです。気体と液体はレベルセット法により識別されていて、気液界面には表面張力、壁では接触角が考慮されています。POV-Ray によるレイトレーシング法で可視化しているため、レンダリング時間はかかりましたがリアルな画像を得ることができました。

2008年4月のflash

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  • 動画提供:東京慈恵会医科大学,早稲田大学,株式会社ケイ・ジー・ティー
  • 説明:脳動脈瘤の血流の流体解析結果の可視化です。東京慈恵会医科大学病院で、血管撮影装置を使って撮影された頭部のDICOMデータ(スライス画像) が元になっています。 早稲田大学では、医用画像3D処理ソフト「INTAGE Volume Editor」を用いて、このデータを3次元化し、 脳動脈瘤周辺の血管を抽出した上で、3次元の血管のサーフェスを生成し、それをSTLとして出力しました。そのSTLデータから、プリプロセッサー「ICEM」を用いて流体解析用のメッシュを生成し、流体ソルバー「ANSYS CFX」 を用いて血流を解析しました。可視化は、東京慈恵会医科大学とケイ・ジー・ティーが EnSightを使って共同で行いました。

2008年1月のflash

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  • 動画提供:米国CEI社(協力:株式会社ケイ・ジー・ティー)
  • 説明:自動車の衝突時の乗員の動きに関する数値解析結果のアニメーションと、実験のビデオを同期を取って並べて表示したもの。数値解析結果と実験結果の比較が容易になる。汎用ポストプロセッサーEnSightを使用。

2007年12月のflash

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  • 動画提供:東京工業大学大学院 理工学研究科 原子核工学専攻 博士後期課程 高橋秀治氏ほか
  • 説明:交流磁場下における走磁性細菌の回転挙動。
    走磁性細菌(粒子径約50nm~100nmの強磁性ナノ微粒子を体内で生成する細菌)が外部印加磁場に応答し回転する様子が観察された。暗視野顕微鏡システム(観察物体からの散乱光のみを結像させる手法。ナノサイズの物体の動的観察が可能。)を用いることで、生の状態での細菌が画像背景に対しハイコントラストに可視化されている。

2007年8月のFlash

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  • 動画提供: プロメテック・ソフトウェア株式会社
  • 説明: 地下鉄駅構内の浸水解析。
    近年の集中豪雨による都市型浸水を想定した、地下鉄入り口の階段に雨水が流れ込むシミュレーションを行いました。支柱にぶつかったときの水しぶきや表面のうねりなど流体ならではの挙動を確認できます。この解析では、30m×30m四方の領域をモデル化し、流体粒子を25万個、壁粒子を100万個使用しております。

2007年7月のFlash

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  • 提供: プロメテック・ソフトウェア株式会社
  • 説明: 原子力施設の津波解析。
    高さ10mの波が原子力施設を襲うと想定した津波解析を実施しました。津波は防波堤を乗り越え、原子力施設が浸水する様子をご覧いただけます。この解析で得られた結果からサーフェスポリゴンを構築することで、汎用レンダリングソフトでのよりリアルな可視化を実現しております。

2007年6月のFlash(その2)

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  • 動画提供: 海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター 高度計算表現法研究グループ
  • シミュレーションデータ提供: 海洋研究開発機構 固体地球統合フロンティア研究システム 地球内部変動研究センター
  • 提供: 海洋研究開発機構 地球内部変動研究センター
  • 説明: 火山噴煙シミュレーションの結果の可視化。
    火口から大気中に噴出した物質の質量分量を、ボリュームレンダリングを用いて 表現した。濃度値に基づく色調および濃淡の調整により、実際の噴煙のような表 現だけでなく、実際の噴火では観測不可能な噴煙の内部構造についても観察を可 能とした。

2007年6月のFlash

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  • 動画提供: 海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター 高度計算表現法研究グループ
  • シミュレーションデータ提供: 海洋研究開発機構 地球環境フロンティア研究センター 海洋生態系モデル研究グループ、海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター 大気・海洋シミュレーション研究グループ
  • 説明: 日本近海における植物プランクトンの濃度分布。3月初めに、黒潮続流南方でブルームが始まり、4月初めになると親潮域でもブルームが始まる様子が観察できる。季節進行とともにその発生域が北部へと移動することがわかる。

2007年5月のFlash(その2)

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  • 動画提供: 海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター 高度計算表現法研究グループ
  • シミュレーションデータ提供: 海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター 複雑性シミュレーション研究グループ
  • 説明: ハリケーン・カトリーナのシミュレーション結果の可視化。
    海洋研究開発機構、地球シミュレータセンターの高度計算表現法研究グループでは、球ジオメトリデータ用の並列可視化ソフトウェアを開発している。
    このソフトウェアを使用すれば、大気・海洋等の球ジオメトリのデータを(矩形状ではなく)球状に、実際に地球上に分布しているように、表現することができる。この動画は、そのソフトウェアを使用してハリケーン・カトリーナの雲水量をボリューム・レンダリングにより可視化したものである。地平線が丸くなっているのがご覧いただけると思う。

2007年5月のFlash(その1)

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  • 提供: 海洋研究開発機構 地球シミュレータセンター 高度計算表現法研究グループ
  • 説明: 海洋研究開発機構、地球シミュレータセンターの高度計算表現法研究グループでは、CAVE型のバーチャル・リアリティ(VR)装置用を使ってシミュレーションデータを可視化するソフトウェア「VFIVE」を開発している。この動画は、地球内部コアの流れ場をVFIVEを使って立体的かつ対話的に解析している様子である。
     水色と黄色からなる立体矢印の群れはその領域の流れベクトルの場を表わす。
     矢印群は手に持ったコントローラの動きに追随する。各矢印が示す流れベクトルの値は移動中もリアルタイムでデータから自動的に補間されるので、手を動かしながら好きな領域を直感的かつ詳細に解析することができる。また、仮想ビームの先端からトレーサー粒子を放出させることもできる。ボタンを押すたびに新しい粒子が次々と放出されている様子がこの動画の後半で示されている。
     VFIVEにはこの他、等値面やボリュームレンダリング、LIC法など、基本的な可視化機能の多くが実装されている。なお、CAVE空間では全ての映像がステレオで見えるが、ビデオカメラで撮影したこの動画では実際の立体感と没入感を十分に伝えることができないのは残念である。

5月8日付朝日新聞一面に研究の紹介記事が掲載されました。
同内容の記事が asahi.com にも掲載されています。
【asahi.com サイエンス「地球内部の動きが『見える』『可視化』の技術を開発」(5/8)】

2007年4月のFlash

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  • 提供: 東京大学大学院新領域創成科学研究科 岡本孝司
  • 説明: ダイナミックPIVによるミスト噴流 レーザ:NewWave Pegasus PIV (5kHz, パルス間隔Δt=0.01ms) カメラ:フォトロン APX-RS (512x512画素10,000コマ/秒) 画像解析:時空間再帰的相関法   検査領域16x16, 空間50%オーバラップ, 時間50%オーバラップ   相関マトリクス計算(6画像重み付き和) PIV Challenge 2005に利用された画像を解析して得た渦度分布変化 5kHzの速度ベクトル画像を30fpsで再生

2007年1月のFlash

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  • 提供: 北海道工業大学 工学部 機械システム工学科
     平元理峰豊田国昭
  • 説明: 円形噴流をスピーカーによって周期的に音響励起し、準周期的になった流れ場を、速度と変動静圧の同時測定によって捕らえました。4つの図は、①左上が渦度、②右上が変動静圧、③左下が渦音理論の音源項、④右下が膨張理論の音源項です。この実験は、流れから発生する音(空力音)の発生機構を探ろうとしたもので、上流側の渦輪が下流側の渦輪を追い抜くときに音源項が強くなっている様子が分かりました。

2006年9月のFlash

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尺八の演奏

  • 提供: 東京大学大学院 新領域創成科学研究科
     環境学研究系 人間環境学専攻 岡本孝司
  • 説明: 尺八演奏中の呼気の流れを可視化した様子です。防護眼鏡を着用して演奏する師範らの口元に超音波加湿器のミストを周囲から供給し、レーザー光でその流れを可視化しています。呼気自体にはミストを含んでいないため、唄口付近でゆらぐ黒い部分が呼気を示しています。この鋭利な唄口部での呼気の振動が、音の基本となる尺八内部での気柱振動を誘起しています。

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  • 応募資格: 可視化情報学会の会員であること。
    応募単位: 大学・企業等の団体、個人またはグループ等。
  • 応募の際の注意事項:
  • 応募作品の返却はいたしません。
  • 作品に使用される著作物、肖像については、応募者本人が制作・撮影し、著作権を有するもの、または権利者から事前に使用許諾を得たものであることとします。
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