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はじめに

布のシミュレーションは、コンピュータ グラフィックスの最も難しい側面の 1 つです。一見すると単純な現実世界のアイテムで、当然のことのように思われていますが、実際には非常に複雑な内部および環境の相互作用があります。布は、布地、旗、バナーなどの現実世界のオブジェクトをシミュレートするために、一般的に 2D メッシュとしてモデル化されます。また、布を使用して、テディベア、枕、風船、ボールなどの 3D オブジェクトをモデル化することもできます。

布は、他の移動オブジェクト、風やその他の力、一般的な空気力学モデルと相互作用し、影響を受けますが、これらはすべてユーザーが制御できます。

布の例。
彫刻された木彫りの人形の布 (motorsep 製)。
布の例。
布の物理特性がメッシュに追加されると、布のモディファイアがオブジェクトのモディファイア スタックに追加されます。モディファイアとして、アーマチュアやスムーズなどの他のモディファイアと相互作用できます。このような場合、メッシュの最終的な形状は、モディファイア スタックの順序に従って計算されます。たとえば、モディファイアが布の形状を計算した後、布を滑らかにする必要があります。

布モディファイアを適用して、そのフレームでメッシュの形状を固定またはロックすると、モディファイアが削除されます。たとえば、平らな布をテーブルの上に掛けて、シミュレーションを実行してから、モディファイアを適用できます。この意味で、シミュレータを使用すると、モデリング時間を大幅に節約できます。

シミュレーションの結果はキャッシュに保存されるため、アニメーションのフレームで計算されたメッシュの形状を再度計算する必要はありません。シミュレーションに変更を加えた場合は、キャッシュをクリアしてシミュレーションを再実行することを完全に制御できます。シミュレーションを初めて実行するときは完全に自動で行われ、ベイク処理や別の手順によってワークフローが中断されることはありません。

フレームごとに布の形状の計算は自動的にバックグラウンドで行われるため、シミュレーションの計算中でも作業を続行できます。ただし、これは CPU を大量に消費するため、PC の性能とシミュレーションの複雑さに応じて、メッシュの計算に必要な CPU の量が変わり、遅延も発生する可能性があります。

ワークフロー

布を扱う一般的なプロセスは次のとおりです。

布オブジェクトを一般的な開始形状としてモデル化します。

プロパティの [物理] タブで、オブジェクトを「布」として指定します。

布と相互作用する他の偏向オブジェクトをモデル化します。偏向モディファイアが、他のメッシュ変形モディファイアの後に、モディファイア スタックの最後になるようにします。

布に照明を当て、必要に応じてマテリアルとテクスチャ、UV アンラップを割り当てます。

必要に応じて、表面から出る蒸気などのパーティクルをオブジェクトに与えます。

シミュレーションを実行し、設定を調整して満足のいく結果を得ます。タイムライン エディターの再生コントロールは、この手順に最適です。

必要に応じて、シミュレーションのある時点までメッシュを老化させて、新しいデフォルトの開始形状を取得します。

フレームごとにメッシュに小さな編集を加えて、小さな裂け目を修正します。

スプリング

内部的には、布の物理特性はメッシュの頂点を接続する仮想スプリングでシミュレートされます。布の曲がり方を制御するスプリングには 4 つの種類があります。これらの 4 つの種類は以下に定義され、次の画像に示されています:

布のスプリングの図: 張力スプリング (青)、圧縮スプリング (赤)、せん断スプリング (シアン)、および角度曲げスプリング (緑)。

張力スプリング
布の硬さを制御します。

圧縮スプリング
布を折りたたむまたは圧縮するために必要な力の量を制御します。

せん断スプリング
圧縮スプリングに似ていますが、角度の変形を制御します。

角度曲げスプリング
布が折りたたまれたり、しわになったりするのに対する弾力性を制御します。

これら 4 つのスプリングの種類はすべて、[物理プロパティ] パネルで個別に制御できます。これらの設定は表面スプリングを制御しますが、オプションで内部スプリングを 3D メッシュに使用してソフト ボディと同様に動作させることができます。