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Position Based Dynamics(PBD)の主な利点は、その簡潔さと操縦性です。 FLIPやFEMのような高機能ソルバと異なり、PBDは位置拘束のみを使用して、システムのポイントの動きを決定します。 ポイントを有効なロケーションに投影することにより、貫通を解決します。 これにより、フォースベースのソルバに共通するオーバーシュート問題が完全に回避されます。 衝突拘束を簡単に処理し、砂や雪のシミュレーションに役立ちます。
PBDはゲームによく使用されますが、これは、シミュレーションの際にフレームからフレームへの相違があまりないためです。 例えば、フレーム2に30秒かかる場合、フレーム120は、追加のパーティクルや拘束がないと仮定すると、おそらく同じ長さの時間になるはずです。
PBDを使用することで、例えばビーンバッグチェアや動物のぬいぐるみのように、だらりと垂れた“詰め袋”をシミュレーションすることができます。
PBDを使用することで、例えば真珠の数珠やネックレスのように、糸のように垂れ下がったオブジェクトをシミュレーションすることができます。 パーティクルのシートをシミュレーションすることで、高速に布のようなルックを作成することができます。
Grain vs 従来のPOP ¶
従来のPOPに対する
POP Grainsの強みは、パーティクルを堆積させることができることです。
シンプルな砂の嵐の場合、POPで十分処理できるかもしれません。しかし、砂に足跡を作成したり、砂の城を粉々に砕くには、POP Grainsを使用する必要があります。
Grain(粒)を使用しても、POPの利点となる機能性が除外されるわけではりません。
まずPOP Grainsを使用して、砂の動きに物理的なリアルさを作成し、その後、従来のPOPノードを適用して、砂のモーションに芸術的な表現を与えます。
POPはフォースを使用してパーティクルが貫通しないようにしますが、Grain(粒)はPBD手法を使用して、パーティクルを直接引き離します。 堆積させることができることに加え、この手法では、非常に大きなフォースが作り出す爆発のようなものを生成させずに、より安定した拘束を実行できます。
PBD vs FEM ¶
Particle Based Dynamics Grainソルバは、粒のペア間に拘束セットを使用します。 それらの拘束は、ポイントのペア間のRest Distance(静止距離)を表現し、PBDはそれらの拘束を実行して、シミュレーション中に形状を維持します。 ソルバは、主にポイントの位置を基準に動作します。 PBD手法の主な利点は、常に安定した高速な計算速度と、ポイントの位置を直接変更できるということです。 弾性エネルギーを持ったよく弾むオブジェクトや背景オブジェクトのシミュレーションに主に使用したいことでしょう。
FEM(有限要素法)ソルバは物理モデルに基づいており、歪や体積の維持による応力が含まれます。 ソルバは主に、フォースのシステムおよびフォースの偏導関数(偏微分)を解くことにより機能します。 FEM(有限要素法)ソルバ手法の主な利点は、物理ベースのシミュレーションのリアルさと、メッシュ解像度とサブステップサイズの変化に対して、材質の挙動を予測できるということです。きめが細かく物理的に正確なオブジェクトに主に使用したいことでしょう。
Grain Tools ¶
Grains シェルフタブのツールを使用して、オブジェクトを砂粒にします。
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ジオメトリの一部からGrainオブジェクトを作成します。 |
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ジオメトリの一部から、濡れて固まってみえる粒子オブジェクトを作成します。 |
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衝突オブジェクトとそこに砂が含まれた砂場を作成します。 |
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オブジェクトを球で充たし、Bulletソルバを使用してそれらの球を駆動します。 |
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元のシミュレーションから各パーティクルを取得し、それぞれを新しいパーティクルの集合体に置換します。 |
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オブジェクトを粒で大まかに充たし、1つのオブジェクトにまとめる拘束を作成します。 |
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オブジェクトのサーフェスを密に詰まった粒で充たし、それらをまとめる拘束を作成します。 |
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ポリゴンのエッジに沿って粒を充たし、ビーズのようなワイヤエフェクトを作成します。 |
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近接パーティクルのVelocityに基づいて、粒子を目覚めさせたり、眠らせることができます。 |
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アニメーションするジオメトリ付近のパーティクルを活動化します。 |
