FieryGS：物理統合型ガウススプラッティングによる「その場」火災の合成

arXiv cs.CV / 2026/5/4

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要点

FieryGSは、実世界の3Dシーン内でフォトリアルかつ物理的に妥当な火災表現を生成するための新しいフレームワークであり、既存の3Dガウススプラッティング手法に欠けていた物理的根拠の問題を解決しようとしています。
提案手法は3DGSパイプラインに対し、マルチモーダルLLMによる物理材料推論、効率的な体積（ボリューム）燃焼シミュレーション、火災と3DGSを統合レンダリングする仕組みの3つを密に結合しています。
シーン再構成、物理推論、シミュレーション、レンダリングを統一することで、手作業のパラメータ調整や労力の大きいワークフローを減らし、実環境へのスケールを高めることを目指しています。
このシステムは、炎の伝播、煙の拡散、表面の炭化などの複雑な燃焼現象を扱え、さらに火力強度、気流、着火位置などをユーザーが制御できるとしています。
複数の屋内・屋外シーンでの評価では、ベースラインよりも視覚的リアリティ、物理的整合性、制御性の面で優れていたと報告されています。

Abstract

私たちは、現実世界（in-the-wild）の3Dシーンにおいて、フォトリアルで物理的にもっともらしい燃焼効果を合成する問題を扱います。従来のCFD（計算流体力学）およびグラフィックスのパイプラインは、リアルな火のエフェクトを生成できますが、手作業による幾何形状、専門家が調整したパラメータ、そして労力の大きいワークフローに依存しているため、現実世界へのスケール性が制限されます。3D Gaussian Splatting（3DGS）に代表される最近のシーンモデリングの進歩は、高忠実度の現実世界シーン再構成を可能にしますが、燃焼に対する物理的な根拠（物理的整合性）が欠けています。このギャップを埋めるために、私たちはFieryGSを提案します。FieryGSは、3DGSパイプライン内に、物理的に正確でかつユーザが制御可能な燃焼のシミュレーションとレンダリングを統合する、物理ベースのフレームワークです。これにより、実シーンに対する現実的な火の合成が可能になります。私たちの手法は、次の3つの主要モジュールを密に結合します：（1）マルチモーダルの大規模言語モデルに基づく物理マテリアル推論、（2）効率的なボリュメトリック（体積）燃焼シミュレーション、（3）火と3DGSのための統一レンダラ。再構成、物理推論、シミュレーション、レンダリングを統一することで、FieryGSは手動のチューニングを不要にし、シーンの幾何形状とマテリアルに整合した、現実的で制御可能な火のダイナミクスを自動的に生成します。私たちのフレームワークは、炎の伝播、煙の拡散、表面の炭化など、複雑な燃焼現象をサポートし、火の強度、気流、着火位置、その他の燃焼パラメータに対する精密なユーザ制御を提供します。多様な屋内および屋外シーンで評価した結果、FieryGSは視覚的なリアリズム、物理的な忠実性、制御可能性のいずれにおいても、すべての比較ベースラインを上回ります。プロジェクトページは https://pku-vcl-geometry.github.io/FieryGS/ で確認できます。