🛣️ 🍞 🕴🏼 HoudiniとUnreal Engine 4でリアルな川をシミュレートします 👩🏾‍🎤 🔲 🦗

DX9からDX10への移行が始まったばかりのとき、適切な効果を持つクールにモデル化された水を使用した多くのゲームが登場し始めました。特に、過去の世代のゲームと同じCrysisを比較する場合、違いは非常に顕著でした。そのため、UE4のHoudiniプラグインを使用して、シンプルでありながら現実的な川のシミュレーションを作成する方法に関するガイドに出会ったとき、それについても考えず、すぐに翻訳しました。

プロローグ

UnrealおよびHoudini アセットをダウンロードします。インストールビデオはこちらです。
プロジェクトのほとんどは、 Ben ShriverとAndreas Gladのチュートリアルに従いました。
ノードとスクリプトを恐れないでください。見た目ほど難しくありません。
水については、Unreal Starterコンテンツの法線マップを使用しました。

はじめに

私の名前はサイモンです。 QBasicとPascalでプログラミングを始めたのは幼い頃（ここに例があります）、コーディングが難しいことにすぐに気付き、3Dアートに切り替えました。同時に、私は常にゲームを作成する技術的な側面に興味を持ち続けました。その結果、私はVFXアーティストになりました。この職業は芸術と技術をうまく組み合わせています。

Sacred 2 and X：Rebirthでは3Dアーティストとして、 RiMEではThe Invisible Hoursで VFXアーティストとして働いていました。現在、 WiLDに取り組んでいます。

ゲーム開発に関連する個人プロジェクトもいくつかあります。GameArt Trickブログ、ドイツのGame Dev Podcast 、およびUnrealチュートリアルとHoudiniチュートリアルを含むYouTubeチャンネルです。

Houdiniの紹介

The Invisible Hoursの制作中にHoudiniと友達になりました。その後、一時停止、展開、リアルタイムで逆再生できる小さな流体シミュレータを作成しました。結果は次のとおりです。

出典： Invisible Hours Fluid Simulation

Unrealに流体モデリングを追加する方法がわかりませんでした。幸いなことに、 Vertex-Count-Agnostic Morph Target-Based Fluid Animationという驚くべき技術がHoudiniに実装されたため、ゲームに流体シミュレーションを追加することができました。この技術はもともとノーマン・シャールによって開発されました。

出典： Norman ShaarのUE4のVertex-Count-Agnostic Morphターゲット

実装について詳しく知りたい場合は、テクスチャートークのクールスタッフのこのセクションをご覧ください。

川の影響：プロジェクトの始まり

Realtime VFX River Challengeでプロシージャルに生成された川の作り方を学びたかったのですが、どこから始めたらいいのかわかりませんでした。偶然、 Ben Shriverから素晴らしいチュートリアルに出会いました。彼はHorizon Zero Dawnの川について話しています。私は夢中になり、試してみることにしました！

ところで、 Andreas Gladの Houdini川に関する別の非常にクールなチュートリアルがあります。

これらのビデオは、最初は本当に助けになり、基礎になりました。

ランドスケープを構築する非常に難しい方法

救済は非常に複雑でした。作成プロセスを説明して、誰もが理解できるようにします。

ソース： Houdiniで地形を作成する

冗談です。簡単すぎる。

川の効果

最初の手順は、Benのチュートリアルから100％コピーされており、クールです。最初にスプラインを作成し、地面に「落下」させます。これは、スプラインのポイントでレリーフの高さを読み取り、ポイントをこの高さに移動することにより行われます。

次に、スプラインポイントを斜面に「スライド」させて、川を地形により良く統合します。

実際、それらは物理的な方法でロールダウンしません。代わりに、サーフェスのベース法線とポイントの法線を使用して、各ポイントのローカル軸を計算します（スプラインからスロープに沿って移動します）。次に、計算された軸に沿ってポイントを少し移動します（このプロセスはBenのビデオで非常によく示されています）。

次のステップは、川が川に沿って流れる小さな丘があるため、川が景観のために上流に流れないようにすることです。

小さなPythonスクリプトにより、3D空間のスプラインポイントが前のものより高くなることはありません。

自然さを追加するもう1つの方法は、連続した傾斜を避けることです。代わりに、川が段階的に流れるようにします（視覚化のため、ここで川のジオメトリを示しますが、実際には1つのスプラインのみを使用しています）。

最後に、独自のアイデアをもたらすステップに進みます。スプラインに色を追加して、スロープの場所（緑）、開始点（青緑色）、終了点（赤）をマークします。これは、後でさまざまな水のテクスチャを混合し、パーティクルシステムを配置するのに役立ちます。

これについては、Benのビデオで完全に説明されているため、川のジオメトリの作成を高速化しましょう。最も重要な点は、川の外縁だけがレリーフと再び位置合わせされることです（最初にスプラインで行ったように）。

流れに応じた地形の変形

繰り返しになりますが、これはベンの100％のワークフローです。リリーフを川のジオメトリの下に移動して、交差しないようにします。

次に、地形の各ポイントに対して、光線を描きます。それらが川の形状に該当する場合、これらのポイントは衝撃の場所まで移動します。

どこにもヒットしなかった各ポイントは、元の高さを受け取ります。

このgifは、スプラインが変更されたときに何が起こるかを示しています。

次に、風景の高さの領域がポリゴンに変換され、再混合されます。これで、Unrealで使用する準備ができました。

次に、UV変換、マテリアル、フローマップなどについて説明します。

川の形状

先ほど見た川の形状は、その領域を切り取るためだけに使用されました。実際の川は少し薄く、UVがあり、分割されました（私のスロープの色はまだ残っていることに注意してください）。

UV生成

スプラインの長さは常に変化するため、UVはこれに適応する必要があります。幸いなことに、これはHoudiniでは非常に簡単です。最初に0-1-UV-SpaceでUVを作成し、スプラインの長さを測定します。この値は、UVのスケーリングに使用できます。ここで、スプラインを変更する方法と、一番下のUVが自動的に適応する方法を確認できます。私を信じて、一度これを試してみたら、再び手動でUVを作成することは決してないでしょう。

チャンネル

別の詳細：チャンネルをより暗く湿らせたいと思いました。これを行うには、風景の各ポリゴンからいくつかの光線を作成し、川に入ると、このポリゴンのすべてのポイントに色を割り当てます。作成されるマスクは次のとおりです。

そして、ここでマテリアルにマスクを使用して、あいまいさと粗さの異なる値を割り当てる例を示します。

フローチャート

Houdiniを使用した河川流量マップの作成は非常に簡単です。「これは私の川のジオメトリです。これは川の方向を示すスプラインです」とブームと言うだけで、ジオメトリは突然川の流れを表すピークの色を取得します。

フローマップを障害物に応答させる別のノードを追加できます。今、それらの周りに水が流れます：

そして最もクールなこと：Unrealでフローマップをベイクすることができます！ UnrealとHoudiniを切り替える必要はありません。 HoudiniのRenderボタンをパラメーターとして設定するだけです。ここで、障害をどのように変更するかを確認し、新しいフローマップを視覚化します（ベーキングにはGIFよりも時間がかかることに注意してください）。

フォームマスク

障害物の周りの水に泡を作るには、いわゆるisoOffsetノードを使用します。基本的に、オブジェクトまでの距離を川の上の色で保存します。その後、ノイズを追加し、マスクの準備ができました。

フォームマスクの静的性を低くするために、川に沿って移動し、元のマスクから差し引く単純なPhotoshopクラウドテンプレートを使用します。

また、泡について話しているので、カスケードには単純な泡のテクスチャもあり、これは川の側でのみ表示されます。フォーム構造は川の水よりも速くスクロールします。

パーティクルシステム

カスケードの上部と下部がどこにあるかを書き留めたので、これらの要素をフィルタリングし（ラインを使用して川のジオメトリを作成）、中心にポイントを作成し、ダミーボックスをその中にコピーします。後で、Unrealのパーティクルシステムに置き換えます。

障害物の周りのパーティクルについては、Intersection Analysisというノードを使用して、障害物と川の交差点を取得します。これらの交差エッジにはポイントがあります。それらの乱数に、ダミーボックス（後でUnrealのパーティクルシステムと交換される）を再度コピーします。

Unrealでダミーボックスを置き換えると、次のようになります。

Unrealへのプロジェクトのエクスポート

いわゆるHoudiniエンジンは、Unity、Unreal、3ds Max、Maya、Cinema 4Dのプラグインであり、これらのプログラムでHoudiniで直接作成したネットワークノードを実行します。 Houdiniファイルをデジタル資産として保存するには、エリアと川を表示する必要があります。 Unrealの他のリソースと同様にインポートして使用できます。

これで、Houdiniで設定したパラメーターを変更したり、スプラインを変更したりして、川の流れを変えることができます。

マテリアルは引き続きUnrealで作成および割り当てられますが、事前に割り当てることができます（これについては、このチュートリアルで説明します）。

Houdiniのワークフローも同様に研究すべきですか？

Houdiniには学ぶべきことがたくさんあります。さらに、これらは新しい開発ツールであるため、ドキュメントに不正確さが生じます。

しかし、これはゲーム開発者にとって一般的な状況です。私たちは常に、最初に飼い慣らされる必要のある高度な技術と連携しています。最も重要なこと：あなたは一人ではありません。 Thinking Procedural Discordは、助けたり教えたりするクールな人でいっぱいです。これらのチャットでは、SideFX開発者を見つけることもできます！

HoudiniとUnreal Engine 4でリアルな川をシミュレートします