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Gas Calculate DOPは、大きな流体シミュレーションの構築で使用されるマイクロソルバです。
Fluid Solverと
Smoke SolverのDOPでは、マイクロソルバをメインソルバのステップの前/後に追加して、
シミュレーションの拡張や微調整を行なうことができます。
他にも、やる気のある人なら、マイクロソルバから完全に新しいソルバの構築に挑戦しても良いでしょう。
Gas Calculate DOPは、1組のフィールドに対して、たくさんの異なる演算を実行します。 このDOPを使えば、2つのフィールドをスケールしたりブレンドすることができます。 他の用途は、MaximumまたはMinimum関数を使用して、符号付き距離フィールドの積集合や和集合を見つけることです。
パラメータ ¶
Dest Field
演算の結果が、このフィールドに保存されます。このフィールドは、計算での1番目のソースオペランドとしても使われます。 このフィールドのタイプには、 Scalar , Vector , Matrix を指定することができます。Sourceフィールドは、このタイプに合わせてください。 インデックスフィールドも使用することができますが、その演算が一定の場合のみ、つまり、SourceフィールドなしでCopy計算タイプを構成している場合にのみ使用することができます。
Dest Fieldは、スペース区切りのフィールドのリストを指定することができます。 その場合、演算は各フィールドに対して順番通りに実行されます。フィールドは、すべて同じタイプである必要がありません。
Source Field
これは、計算での2番目のオペランドとして使われます。これにはフィールドのリストを指定することができ、その場合には、それらのフィールドを Dest Fields と一対一で合わせます。 SDFも使用することができます。Dest FieldがSource Fieldよりも多い場合、その余分なフィールドはSourceフィールドを取得しません。
Source Index
Sourceフィールドの代わりに、このインデックスフィールドがオブジェクトIDのフィールドとして扱われます。 各ボクセルに対して、それに相当するオブジェクトが検索されて、そのプロパティがソース値として使用されます。 ここでは、1つのインデックスフィールドのみ指定することができます。
Source Property
ソース値として使用するインデックスフィールドが参照するオブジェクトのプロパティ。
Dest Blend
これは、ブレンドのターゲット値として使われ、スカラーフィールドでなければなりません。
Source Blend
これは、ブレンドのソース値として使われ、スカラーフィールドでなければなりません。
Blend Method
Dest Blend フィールドと Source Blend フィールドは、ガス計算の結果を Dest Field 上にブレンドするために使われます。 ブレンドされる2つの値は、元の Dest Field と計算結果で、ポスト乗算と加算を含みます。 Blendフィールドが存在しなかった場合、それらのフィールドがゼロの値であると見なされます。
Dest Field の元の値がA、 Source Field の値がBです。
Dest Blend の値がWa、 Source Blend の値がWbです。
値Dが、 Dest Field へ書き込まれます。
No Blending
ブレンドが実行されず、ブレンドフィールドが無視されます。
D = B
Weighted Average
ブレンドフィールドがウェイトとして使われ、正規化されます。
D = (Wa * A + Wb * B) / (Wa + Wb)
Weighted Sum
ブレンドフィールドがウェイトとして使われ、正規化されません。
D = Wa * A + Wb * B
Net New Source
加重平均を実行しますが、Sourceフィールドが持つ“余分な”追加マテリアルの大きさを示すSourceフィールドのウェイトを持ちます。 これは、Maximumを使用して密度を混在させた箇所においては、期待した密度のブレンドに一致します。
D = (Wa * A + max(Wb - Wa, 0) * B) / (Wa + max(Wb - Wa, 0))
Net New Volume
Source Blend フィールドがボリュームの内側にある(ゼロ未満)ことを意味し、 Dest Blend フィールドがボリュームの外側にある(ゼロより大きい)ことを意味している場合にのみ、 Sourceフィールドから選択します。 これは、2つのSDFのMinimumの実行から生じた Net New Volume に対してのみのコピーに相当します。
if (Wb < 0 and Wa >= 0) D = B else D = A
Calculation
Destinationフィールドの値がA、Sourceフィールドの値がBです。DがDestinationフィールドに書き込まれる値です。
これらの演算は、ベクトル演算でも行列演算でもコンポーネント毎に行なわれます。
Copy
D = B
Add
D = A + B
Subtract
D = A - B
Multiply
D = A * B
Divide
D = A / B
Maximum
D = max(A, B)
Minimum
D = min(A, B)
Dest, Source, Post Time Scales
関係のある加算/乗算オペランドは、現行のタイムステップに応じてスケールします。
aが加算オペランド、mが乗算オペランド、tがタイムステップなら、それらのオペランドは、以下のように変わります。
None
a = a
m = m
Add
a = a * t
m = m
Multiply
a = a
m = e ^ (ln(m) * t)
Both
a = a * t
m = e ^ (ln(m) * t)
Divide
a = a
m = m / t
Linearly Scale Multiply
a = a
m = m * t
Dest Pre-Add, Dest Pre-Mul
計算内のAは、A' = A * m + aに設定されます。
mがDest Pre-MulとDest Pre-Addです。
Source Pre-Add, Source Pre-Mul
計算内のBは、B' = B * m + aに設定されます。
mがSource Pre-MulとSource Pre-Addです。
Post-Add, Post-Mul
Destinationフィールドに設定したDは、D' = D * m + a,で修正されます。
mがPost-MulとPost-Addです。
Dest, Source, Blend Pre-Add, Pre-Mul, Convert, Scale
Dest Blend と Source Blend のフィールドWがW' = W * m + aに設定されます。
そして、その変換が結果に適用されます。 SDF to Fog は、1つのセル境界内に存在する値に対してマイナス値を1に、プラス値を0にマッピングし、線形補間された値を取得します。 SDF to Surface は、ゼロ境界上のセルを1に、そのゼロ境界から1セルより大きく離れたセルを0にマッピングします。 Absolute は、フィールドの絶対値を受け取ります。
スケール係数は、その結果に適用されます。 長さスケールは、ボクセルサイズで乗算し、面積スケールは、そのボクセルサイズの2乗、ボリュームスケールは、そのボクセルサイズの3乗で乗算します。
Use Timestep
このノードを適用するために、現行のソルバタイムステップを使用するかどうか決めます。
設定した場合、現行のタイムステップサイズがスケールで乗算されて、このノードの時間の増分値に使用されます。 設定しなかった場合、 Time Scale には積分する絶対仮想時間を指定します。
実際のリアルタイムとマイクロソルバ時間とのリンクを無効にすることで、別々の仮想時間でオペレーションを実行することができます。
Time Scale
このマイクロソルバに使用するタイムステップをこの値でスケールします。 これにより、他とは異なる速度で動作するシミュレーションなどの非現実的な効果を表現することができます。
同様に、ソルバをメインのタイムステップとは関係なく評価する必要がある場合に役に立ちます。
Parameter Operations
各データオプションパラメータには、それに関連するそのパラメータの動作方法を指定するメニューがあります。
Use Default
Default Operationメニューの値を使用します。
Set Initial
このデータを作成した時だけ、このパラメータの値を設定します。 それ以降のすべてのタイムステップ上では、このパラメータの値は変更されません。 これは、ポジションやVelocityのような初期状態のセットアップに役に立ちます。
Set Always
このパラメータの値を常に設定します。これは、特定のキーフレーム値が時間にわたって必要な時に役に立ちます。 これは、時間にわたってオブジェクトの位置をキーフレームしたり、ジオメトリが変形する場合にタイムステップ毎に SOPのジオメトリを取得するのに役に立ちます。
この設定をパラメータ値に対してローカル変数と合わせて使用することで、時間にわたって値を修正することもできます。
例えば、X Positionでは、$tx + 0.1のようなエクスプレッションがタイムステップ毎にオブジェクトを右に0.1ユニットずつ動かします。
Set Never
このパラメータの値をまったく設定しません。 このオプションは、このノードを使って1番目の入力に接続された既存のデータを修正する時に非常に役に立ちます。
例えば、
RBD State DOPでオブジェクトの質量しかアニメーションさせたくない場合、
Set Never オプションを Mass 以外のすべてのパラメータで使用し、 Mass パラメータには Set Always を使用します。
Default Operation
Use Default に設定した Operation メニューのパラメータに対して、このパラメータが、使用するオペレーションを制御します。
このパラメータは、 Parameter Operations メニューと同じメニューオプションと意味を持ちますが、 Use Default の選択がありません。
Make Objects Mutual Affectors
このノードの1番目の入力に接続されたすべてのオブジェクトが、相互アフェクターになります。
これは、それらのオブジェクトをこのノードに接続する前に
Affector DOPを使用して、*と*の間にアフェクターリレーションシップを作成する事と同じです。
このオプションは、すべてのオブジェクトをソルバに送って、お互いに影響し合うようにするのに便利です。
Group
オブジェクトコネクタをこのノードの1番目の入力に接続した時、このパラメータを使って、 このノードから影響を受けるそれらのオブジェクトのサブセットを選択することができます。
Data Name
オブジェクトまたは他のデータにデータを追加するために使用する名前を意味します。 Data Name に“/”(または複数)を含めれば、それはサブデータ内側に移動することを意味します。
例えば、
Fan Force DOPのデフォルトの Data Name は“Forces/Fan”です。
これは、“Forces”という既存のデータに“Fan”という名前のデータを追加します。
“Forces”というデータが存在しなければ、単なるコンテナデータが作成されて、そこに“Fan”サブデータが追加されます。
異なるデータは、それらを使用する名前に対して異なる要件を持ちます。 非常に稀な場合を除いて、デフォルト値を使用してください。 いくつかの例外は、特定のデータまたは特定のタイプのデータを利用するソルバで説明します。
Unique Data Name
このパラメータを有効にすると、このノードで作成されるデータが既存データを上書きしないように 固有な名前で Data Name パラメータの値を修正します。
このパラメータをオフにすると、同じ名前の2つのデータを追加すると、2番目のデータが1番目のデータを置換します。 各タイプの挙動が必要な場合があります。
オブジェクトにいくつかのFan Forcesを吹き付けたい時に、各ファンが前のファンを上書きしないように、
個々のファンの Data Name を変更して名前の衝突を回避するよりも、 Unique Data Name の機能を使用する方が簡単です。
一方で、オブジェクトに既にRBD Stateデータが追加されていることを知っていれば、このオプションをオフにすることで、
新しいRBD Stateデータが既存データを上書きすることができます。
Solver Per Object
ソルバのデフォルトの挙動は、まったく同じソルバをグループで指定したすべてのオブジェクトに取り付けます。 これにより、パラメータが各オブジェクトに対して同一になるので、それらのオブジェクトをソルバによって1個のパスで処理することができます。
とはいえ、いくつかのオブジェクトは、同時に単一オブジェクトに対してより論理的に作用します。
それらの場合では、$OBJIDエクスプレッションを使用して、オブジェクト毎にソルバのパラメータを変化させたいことがあります。
このトグルを設定すれば、オブジェクト毎に別々のソルバが作成されて、$OBJIDが期待通りに変化します。
Copy Data DOPを使用してパラメータをスタンプする場合にも、この設定が必須です。
入力 ¶
All Inputs
これらの入力に接続されたマイクロソルバは、このノードが実行される前に実行されます。一連のノードは、上流から下流への方式で処理されます。
出力 ¶
First Output
この出力のオペレーションは、このノードに接続している入力に依存します。 オブジェクトストリームがこのノードの入力であれば、その出力も入力と同じオブジェクトを含んだオブジェクトストリーム(しかし、取り付けられたこのノードのデータを持ちます)です。
オブジェクトストリームをこのノードに接続しなかった場合、その出力はデータ出力になります。
このデータ出力を
Apply Data DOPに接続したり、他のデータノードのデータ入力に直接接続することで、
このノードのデータをオブジェクトや他のデータに取り付けることができます。
ローカル変数 ¶
channelname
このDOPノードはData Optionsページの各チャンネルとパラメータに対して、チャンネルと同じ名前のローカル変数を定義します。 例えば、ノードにPositionのチャンネル(positionx、positiony、positionz)とオブジェクト名のパラメータ(objectname)があるとします。
そのノードには、positionx、positiony、positionz、objectnameの名前を持つローカル変数も存在します。これらの変数は、そのパラメータに対する前の値を評価します。
この前の値は、処理されているオブジェクトに追加されたデータの一部として常に保存されています。 これは、本質的には以下のようなdopfieldエクスプレッション関数のショートカットです:
dopfield($DOPNET, $OBJID, dataName, "Options", 0, channelname)
データがまだ存在しないなら、ゼロの値または空っぽの文字列が返されます。
DATACT
この値は、現在のデータが作成されたシミュレーション時間(変数STを参照)です。 このノードが新しいデータを作成せずに既存データを変更していれば、この値は現在のシミュレーション時間と同じにはなりません。
DATACF
この値は、現在のデータが作成されたシミュレーションフレーム(変数SFを参照)です。 このノードが新しいデータを作成せずに既存データを変更していれば、この値は現在のシミュレーションフレームと同じにはなりません。
RELNAME
この値は、データがリレーションシップ(例えば、Constraint Anchor DOPがConstraint DOPの2番目、3番目、4番目の入力に接続されている時)に追加されている時だけ設定されます。
この場合では、この値は、データが追加されているリレーションシップの名前に設定されます。
RELOBJIDS
この値は、データがリレーションシップ(例えば、Constraint Anchor DOPがConstraint DOPの2番目、3番目、4番目の入力に接続されている時)に追加されている時だけ設定されます。
この場合では、この値は、データが追加されているリレーションシップのAffected Objectsすべてに対するオブジェクトIDをスペース区切りにしたリストの文字列に設定されます。
RELOBJNAMES
この値は、データがリレーションシップ(例えば、Constraint Anchor DOPがConstraint DOPの2番目、3番目、4番目の入力に接続されている時)に追加されている時だけ設定されます。
この場合では、この値は、データが追加されているリレーションシップのAffected Objectsすべてに対するオブジェクト名をスペース区切りにしたリストの文字列に設定されます。
RELAFFOBJIDS
この値は、データがリレーションシップ(例えば、Constraint Anchor DOPがConstraint DOPの2番目、3番目、4番目の入力に接続されている時)に追加されている時だけ設定されます。
この場合では、この値は、データが追加されているリレーションシップのAffector Objectsすべてに対するオブジェクトIDをスペース区切りにしたリストの文字列に設定されます。
RELAFFOBJNAMES
この値は、データがリレーションシップ(例えば、Constraint Anchor DOPがConstraint DOPの2番目、3番目、4番目の入力に接続されている時)に追加されている時だけ設定されます。
この場合では、この値は、データが追加されているリレーションシップのAffector Objectsすべてに対するオブジェクト名をスペース区切りにしたリストの文字列に設定されます。
ST
ノードが評価されるシミュレーション時間です。
この値は、変数Tで表現される現在のHoudiniの時間と同じではなく、
DOP Networkの Offset Time と Scale Time のパラメータの設定に依存しています。
STは、シミュレーションの開始時間がゼロになるようになっています。
つまり、シミュレーションの最初のタイムステップをテストする時は、$T == 0や$FF == 1を使うのではなくて、$ST == 0のようなテストを使うのがベストです。
SF
ノードが評価されるシミュレーションフレーム(正確には、シミュレーションタイムステップ番号)。
この値は、変数Fで表現される現在のHoudiniのフレーム番号と同じではなく、DOP Networkパラメータの設定に依存しています。
代わりに、この値は、シミュレーション時間(ST)をシミュレーションタイムステップサイズ(TIMESTEP)で割算した値と同じです。
TIMESTEP
シミュレーションタイムステップのサイズ。 この値は、1秒あたりのユニットで表現した値をスケールするのに役に立ちますが、タイムステップ毎に適用されます。
SFPS
TIMESTEPの逆数。 シミュレーション時間の1秒あたりのタイムステップ数です。
SNOBJ
シミュレーション内のオブジェクトの数。
Empty Object DOPなどのオブジェクトを作成するノードでは、SNOBJは、オブジェクトが評価される度に値が増えます。
固有のオブジェクト名を確保する良い方法は、object_$SNOBJのようなエクスプレッションを使うことです。
NOBJ
このタイムステップ間で現行ノードで評価されるオブジェクトの数。 この値は、多くのノードがシミュレーション内のオブジェクトすべてを処理しないので、SNOBJとは異なります。
NOBJは、ノードが各オブジェクトを続けて処理(例えば、
Group DOP)しないなら0を返します。
OBJ
ノードで処理される特定のオブジェクトのインデックス。 この値は、指定したタイムステップで常にゼロからNOBJ-1まで実行されます。 この値は、OBJIDやOBJNAMEなどのシミュレーション内の現行オブジェクトを識別せず、現在の処理順でのオブジェクトの順番を識別します。
この値は、オブジェクト毎に乱数を生成するのに役に立ちます。他には、処理別にオブジェクトを2,3のグループに分けるのに役に立ちます。
この値は、ノードがオブジェクトを続けて処理(例えば、Group DOP)しないなら-1を返します。
OBJID
処理されているオブジェクトの固有ID。 すべてのオブジェクトは、すべての時間のシミュレーション内のオブジェクトすべてで固有な整数値が割り当てられています。たとえオブジェクトが削除されても、そのIDは決して再利用されません。 オブジェクトIDは、オブジェクト毎に別々の処理をさせたい場面(例えば、オブジェクト毎に固有の乱数を生成したい)で非常に役に立ちます。
この値は、dopfieldエクスプレッション関数を使って、オブジェクトの情報を検索するのにベストな方法です。
OBJIDは、ノードがオブジェクトを続けて処理(例えば、Group DOP)しないなら-1を返します。
ALLOBJIDS
この文字列には、現行ノードで処理されているオブジェクトすべての固有のオブジェクトIDをスペース区切りにしたリストが含まれています。
ALLOBJNAMES
この文字列には、現行ノードで処理されているオブジェクトすべての名前をスペース区切りにしたリストが含まれています。
OBJCT
現行オブジェクトが作成された時のシミュレーション時間(変数STを参照)。
そのため、オブジェクトが現在のタイムステップで作成されたかどうかチェックするには、$ST == $OBJCTのエクスプレッションが常に使われます。
この値は、ノードがオブジェクトを続けて処理(例えば、Group DOP)しないなら0を返します。
OBJCF
現行オブジェクトが作成された時のシミュレーションフレーム(変数SFを参照)。
この値は、OBJCT変数にdopsttoframeエクスプレッションを使ったものと等価です。この値は、ノードがオブジェクトを続けて処理(例えば、Group DOP)しないなら0を返します。
OBJNAME
処理されているオブジェクトの名前を含んだ文字列値。
オブジェクト名は、シミュレーション内で固有であることが保証されていません。 しかし、オブジェクト名が固有になるように注意して名前を付けていれば、オブジェクトの識別は、オブジェクトIDよりも、オブジェクト名を指定するほうが簡単です。
オブジェクト名は、同じ名前を持つオブジェクトの数を仮想グループとして扱うこともできます。
“myobject”という名前のオブジェクトが20個あれば、DOPのActivationフィールドにstrcmp($OBJNAME, "myobject") == 0を指定すると、DOPがその20個のオブジェクトのみを操作します。
この値は、ノードがオブジェクトを続けて処理(例えば、Group DOP)しないなら空っぽの文字列を返します。
DOPNET
現在のDOP Networkのフルパスを含んだ文字列値。 この値は、ノードを含むDOP Networkのパスを知りたりDOPサブネットのデジタルアセットで非常に役に立ちます。
Note
ほとんどのダイナミクスノードには、そのノードのパラメータと同じ名前のローカル変数があります。
例えば、
Position DOPでは、以下のエクスプレッションを記述することができます:
$tx + 0.1
これはオブジェクトをタイムステップ毎にX軸方向に0.1単位分移動させます。
Examples ¶
HotBox Example for Gas Calculate dynamics node
このサンプルでは、ボリューム表現のオブジェクトを取得して、それをTemperature(温度)フィールドに追加する方法を説明しています。 オブジェクトの温度は、Smoke Densityの値の調整、またはGas CalculateマイクロソルバDOPのPre-Multフィールドを調整することで変更することができます。
