Simulation

mdooのダイナミクスでおきあがりこぼしの作り方について書いてみます。ダイナミクスの特長を使った小ネタです。

■ サンプルファイル

mdooのリジッドボディ ダイナミクス(Bullet Dynamics)は、アイテムのセンターを中心に回転します。この特長を利用してセンターをアイテム底に配置すると、アイテムをおきあがりこぼしのように倒れにくくすることができます。

倒れないドミノも作れます。

特に使い道のあるTipsではありませんが、もしかするとモーショングラフィックで役立つかもしれません。

参考

modoでプロシージャルなドミノ倒しの作り方について書いてみます。

ダイナミクスのチュートリアルでよく見かけるドミノ倒しですが、1個ずつドミノを並べるのは面倒です。カーブを使用してドミノを配置すると、カーブを編集するだけで手軽に並べ替えができるようになって便利です。

■ サンプルファイル

スケマティックはこんな感じです。

大まかな流れとしてカーブからパーティクルを発生させます。ドミノにはコリジョンを設定したいので、Dynamic Replicatorを使用してドミノ通しが衝突するように設定しています。

このとき問題になるのが、ドミノをカーブに沿って配置する方法です。modoにはCurve Particle Generatorというカーブに沿ってアイテムを配置する便利なノードがあります。

残念なことにCurve Particle Generatorを元にパーティクルを発生させても、回転した状態でパーティクルを発生させることができません。下の画像のような方法ではカーブに沿わせることができない。

この問題を回避するためにCurves to ArrayとArray Element By Indexを使用します。
ドミノのスケマティックではParticle Generatorを使用してX方向にパーティクルを生成します。Curves to Arrayでカーブの挑戦数を設定して、Array Element By Indexを使って頂点の「位置」と「回転」をParticle Operatorに出力します。

「回転」はそのままParticle Operatorに繋ぐことができますが、「位置」はMatrix Vectorを使ってマトリクスからベクターチャンネルに変換してからParticle Operatorに接続します。

こうすることでカーブに沿ったパーティクルを発生させることができるようになり、手続き的にドミノを配置することができます。

Replicatorをフリーズしてダイナミクス適用する方法もありますが、今回はパーティクルを使用する方法を紹介してみました。ちょっと複雑ですが、パーティクルに回転を渡したい場合、Arrayを使うといいようです。
modoには様々なノードがありますが、似た役割のノードでも読み取れる情報に差があるため無駄に複雑に感じることがあります。似た機能のノードは全て同じ情報にアクセスできるように機能を統一して欲しいですね。

参考

今回のカーブに沿って回転したパーティクルの発生方法は、Warrenさんが公開していたファイルを参考にしています。
https://community.foundry.com/discuss/post/1214020

modoのパーティクルオペレータ タイプについて書いてみます。

パーティクルを制御するパーティクルオペレータには「タイプ」というチャンネルがあります。タイプには「適用」「統合」「新規」「トリガー」の4種類があり、タイプによってパーティクルオペレータの適用方法が変わります。

まずは比較のためにパーティクルオペレータを使用していない状態のパーティクルシミュレーションです。平面の頂点からパーティクルが発生し続けます。変化がわかりやすいようにパーティクルは発生位置にとどまるようにしました。

適用

「適用」は毎フレーム値を設定します。

このスケマティックでは「位置 Y」に 2m、「回転 Z」に45°の値を設定してます。

統合

「統合」は毎フレーム値を加算します。

このスケマティックでは「位置 Y」に 2m、「回転 Z」に45°の値を設定してます。毎フレーム値が加算されるため、パーティクルはY軸方向に移動します。
回転が加算されないのはよくわからないです。「サイズ」「速度」は加算されるので行列チャンネルは非対応なのかな？

新規

「 新規」はパーティクル発生時に1度だけ値を設定します。

このスケマティックでは「位置 Y」に 2m、「回転 Z」にTimeノードを使用して毎フレーム異なる値を設定してます。

トリガー

「トリガー」はトリガーチャンネルがTrueになったフレームで値を設定します。

このスケマティックでは「位置 Y」に 2m、「回転 Z」にに45°の値を設定してます。
トリガーチャンネルにキーフレームを設定したチャンネルを接続して、1秒間隔でTrueを設定してます。

オペレーターの接続順

Particle SimulationのOperatorは接続された順番で計算します。

例えば画像のようにSource Emitter、Particle Operatorの順番で接続した場合、Source Emitterが先に計算されるため、平面の頂点位置にパーティクルが発生し、次のフレームでParticle Operatorの「位置」と「回転」が計算されるため一瞬だけ平面上にパーティクルが発生してるのがわかります。

Particle Operatorの順番は重要で「新規」を使用する場合は、エミッターよりも先にParticle Operatorを接続していないとパーティクル特性が動かないように見えます。

パーティクルオペレータ タイプの「新規」を使用すると、螺旋のように少しずつ角度の違うパーティクルを発生させることができて便利です。

■サンプルファイル

modoのダイナミックリプリケーターと、デフォーマ使用して変形したメッシュとのコリジョン設定について書いてみます。

modoにはダイナミックリプリケーターと言う、リプリケーターを使用して複製したアイテムをリジッドボディダイナミクスとして使用する機能があります。ダイナミックリプリケーターとコリジョン設定する場合、通常は「キネマティック」または「スタティック」リジッドボディを適用します。

しかし、スケルトン変形などデフォーマ使用して変形したメッシュに「キネマティック」や「スタティック」を適用しても、デフォーマのアニメーションが無視されてしまいます。

コリジョンメッシュに「ソフトボディ」を適用すると、デフォーマでアニメーションしたメッシュとコリジョン判定するすることができます。

■サンプルファイル

コリジョン用のアイテムに「ソフトボディ」を適用すると重力の影響を受けてメッシュが落下してしまうので、メッシュが元の位置を維持する用に「ゴールマップ」にウェイトマップを指定し、「ゴールを一致」を100%に設定してメッシュが落下しないように設定します。

ソフトボディを適用したメッシュと、デフォーマで変形したメッシュのコリジョン判定する場合も同様に「ソフトボディ」を使用します。

■サンプルファイル

ソフトボディとソフトボディのコリジョン設定はとてもシビアです。ソフトボディの「マージン」が短いとメッシュのすり抜けが発生します。また、solverアイテムの「演算頻度」が低いと、素早い動きでメッシュが交差してしまい、頂点が震えたり爆発したりします。正直あまり実用的ではありません。

ソフトボディを使用したコリジョンは少しハックな使い方です。ソフトボディを使用してるので「跳ね返り」を設定できないなど制限があるので、他のソフトと同じようにキネマティックやスタティック状態のメッシュでデフォーマに対応して欲しいですね。

参考

modoでパーティクルをサーフェースに沿ってうず状に動かす表現について書いてみたいと思います。

スケマティックはこんな感じです。

スケマティックの右側は以前書いた「パーティクルをサーフェースに沿って動かす方法」と同じです。
今回はうず状にパーティクルを動かしたかったので、うず状のカーブを作成してSurface Particle GeneratorとReplicatorを使ってメッシュ表面に複製しました。
このカーブをMerge Meshesで1つのメッシュにまとめて、Curve Forceを使ってうず状のフォースを発生させています。

カーブを表示した状態。

パーティクルの軌跡は、プラグインの Particle Tracer X を使用してます。レンダリングはmodo標準の「カーブをレンダリング」を使用し、カーブの質感には「虹色マテリアル」を使用して金属っぽくしてます。

カーブをアニメーションさせても面白い表現が出来そうです。

ロゴでアニメーションしたやつ。

今回のパーティクルアニメーションはC4DのField Forceのデモ映像がかっこよかったのでまねしてみました。
Curve Forceは影響範囲が重なると相互に影響を受けてしまうため、Field Forceに比べると軌跡が交差してしまうのがちょっと残念です。綺麗な軌跡を描けるように、プロシージャルテクスチャからフォース生成するような機能追加して欲しいですね。

参考

https://twitter.com/GSG3D/status/1246071202772406272?s=20

modoでランダムにパーティクルを動かす方法について書いてみます。

グリッド

■ サンプルファイル

スケマティックはこんな感じ。

Particle Operatorに「ID」「位置(R/O)」「位置」の3つの特性を追加します。Randomize IDを追加して、パーティクルIDの範囲を「最小値」-0.5「最大値」0.5に設定します。

条件式ノードを追加してパーティクルを3つのグループに分けます。このグループはXYZ軸のいずれかの1方向に移動するためのもので、条件がTrueの場合はパーティクルID値を出力し、Falseの場合は0を出力します。
TrueのときはパーティクルID値ではなくてもよくて適当に値を出力すれば移動し、Falseの場合は0を出力して移動しないという処理にしてます。

演算ノードで「位置(R/O)」と条件式の出力値を足して「位置」に値を戻します。こうすることで毎フレームパーティクルIDの値が「位置」に加算され続けます。

最後に Randomize IDのキーにキーフレームを設定して、一定間隔でパーティクルIDのランダムシードをアニメーションします。パーティクルIDがランダムに変わるため、パーティクルの移動方向もランダムに変わるという仕組みです。

電子回路

電子回路のように動くパーティクルです。

■ サンプルファイル

スケマティックはこんな感じ。移動する軸が少ないので単純です。

ユーザーチャンネルにグラディエントチャンネルを追加して、Gradient Scaleノードでパーティクルが移動するタイミングと移動量を制御してます。角度で計算してるものではないので、見た目がそれっぽければOKという作りです。

条件式が使えるとパーティクルの制御に幅が出て面白いですね。TheGridというアセンブリも公開されているので、より高度なことがしたい場合は使ってみるといいかもしれません。

The Grid kit

参考