Simulation

今回はメッシュの表面に沿ってパーティクルを動かす方法について書いてみたいと思います。

■サンプルファイル

「アイテムのスナップ移動」でも軽く書いてますが、modoのパーティクルシステムは他のソフトと違い、アイテムのリギングで使用するノードをそのままパーティクルシステムで使用することができます。
汎用性が高くて面白い特長ですが、どうすれば欲しい表現を実現できるかわかり難いと感じることもあると思います。そこで「パーティクルをサーフェースに沿って動かす表現」を作る場合の考え方、どんな感じでノードを使えばいいか手順を書いてみます。

1．サーフェースに沿わせたい →「交差サーフェース」コンストレイント

パーティクルをサーフェースに沿わせたい場合、まずサーフェースと交差判定できるノードが必要そうだと思いつきます。modoのアニメーション機能でサーフェースと交差判定できる機能といえば、「交差サーフェース」コンストレイントです。

「交差サーフェース」コンストレイントは、サーフェース表面にロケーターをくっつけてくれる機能です。操作の基準となるアイテム、メッシュアイテムの順番で選択してモディファイヤタブの「交差サーフェース」ボタンを押すと、サーフェース表面に沿って移動するロケーターを生成してくれます。

スケマティックでノードの繋がりを見るとこんな感じになってます。

Toroidアイテムと、操作の基準となるアイテム(Locator)がIntersect ノードにつながって、交差位置用のアイテム(Locator_2)に位置が出力されていることがわかります。

このノードの処理をパーティクルで組めば同じようにサーフェースに沿ったパーティクルの移動が作れそうです。

2.「交差サーフェース」コンストレイントと同じ処理をパーティクルで組む

スケマティックはこんな感じです。Intersectの流れを見比べると「交差サーフェース」で作られたノード構成と同じようにリンクされてるのがわかると思います。

Particle Operatorの特性で「位置(Read Only)」「位置」の2チャンネル追加して、「交差サーフェース」と同様にノードをリンクします。Intersect の「位置出力」のチャンネルタイプはマトリクスなので、Matrix Vectorを使用して「位置」チャンネルにリンクできるようXYZ軸に変換します。

「位置(Read Only)」「位置」について

パーティクルは「位置(Read Only)」「位置」の2つのチャンネルを使用することで、他のノードで計算した結果を戻すことができるようです。
modoは1つのノードであれば依存ループにならずに計算出来るのですが、パーティクルの場合は1つだけでは複雑な計算ができないため、このような動作になってるのかもしれません。

VDB Voxelを使用してメッシュを作成すると、サーフェース表面を水が流れるような表現にも使えそう。

パーティクルをサーフェースに沿って動かすのは Particle Snap Modifierを使用しても同じような表現は可能ですが、Particle Snap Modifierはパーティクルそのものの位置には影響がありません。
例えばサーフェースに沿って動いてるパーティクルから、さらにパーティクルを発生させたい場合には今回紹介した方法が便利だと思います。

modoでアイテムが粉砕されて、別のアイテムに組変わる表現について書いてみたいと思います。基本的には以前書いた記事の組み合わせでできる表現です。

スケマティックはこんな感じです。

最初にアイテム2個（球とトーラス）を Shatter を使用して粉砕します。粉砕タイプはUniformを使用します。破片の個数は球とトーラスで同じ数を設定します。
粉砕したアイテムは Locators to Array とCreate Polygonsを使用して、アイテムのセンターの位置に頂点を作成します。この頂点からSource Emitterを使用してパーティクルを発生させます。今回はWind ForceとCurve Forceを使用してパーティクルを制御しました。

球とトーラスのParticle Simulationのうち、どちらか一方を CSV Point Cacheを使用してキャッシュします。またCSV Point Cacheの「オフセット」を使用してシミュレーションを逆再生にします。

Particle Simulation_3では「パーティクルの位置をブレンドする方法」と同じく Matrix Blendを使用してパーティクルをブレンドします。こうすることで球から発生したパーティクルが、トーラスの位置に移動するパーティクルを制御できます。

Particle Simulation_3をMerge Meshesし、Create Polygons_3でラインを生成します。このラインメッシュに粉砕したアイテムを「頂点の位置コンストレイント」することでアイテムをアニメーションしています。粉砕したアイテムを球からトーラスに変えるところは「アイテムインフルエンス」を使用します。リニアフォールオフを使用して球の破片はスケールが100%から0％になるように設定し、トーラスの破片はスケールが0%から100％に変わるように設定しています。

スケマティックでは粉砕したアイテムを循環して使用してますが循環させない方がいいです。循環させるとコンストレイントの影響でアイテムの位置からパーティクルが発生しなくなります。少し煩雑になりますが粉砕したアイテムは複製して、 Locators to Arrayで使用するアイテムと、コンストレイントするアイテムはわけた方がいいです。

「頂点の位置コンストレイント」は複数のアイテムを同時にコンストレイント設定できないので、「コンストレイント補正オプション」をONにして、手動で1つずつコンストレイントしました。ちょっと面倒くさいですね。

パーティクルをフォローするようにカメラ移動するとこんな感じになります。

Iridescence Materialとクリアコートを設定してレンダリングしてみまた。Iridescence Materialは虹色の反射を設定できるので、たまに使うと面白いですね。

今回はReplicator通しのコリジョン計算を行うダイナミックリプリケータについて書いてみます。ビンにあめ玉を入れたり、アイテムをばらまくときに便利です。

■サンプルファイル

modoではパーティクルにメッシュを複製する場合はReplicatorを使用しますが、パーティクルとメッシュにコリジョン判定を設定してもReplicator通しのコリジョン計算はおこなわれません。

Replicator通しのコリジョンを設定したい場合には Dynamic Replicator を使用します。Dynamic Replicatorを設定するには、Replicatorを選択して「アクティブリジッドボディ」をクリックします。

Dynamic Replicatorは異なるReplicator通しでコリジョン計算することができます。

Dynamic Replicatorの「質量」を設定すると、衝突したときの動きに変化をつけることができて面白いです。

modo 10くらいからサンプルコンテンツがあまり増えなくなってしまったので、Dynamic Replicatorの基本的なファイルを公開しておこうと思って記事を書いてみました。

参考