滑らかな波サーフェスを取得するには、オブジェクトにある程度のディテールが必要です。 つまり、ポイント/ポリゴンが多いほど、波は滑らかになります。

1. obj レベルで、Torusオブジェクトを配置して、それをダブルクリックして中に入ります。

2. Torus SOPを選択して、十分な解像度になるように Rows を60、 Columns を120に設定します。

この工程では、ポイント選択を作成し、そのポイントを変位させて波紋の発生点を決めます。 始める前に、マウスカーソルをビューポート上に移動させてSpace + 3を押して Front モードに切り替えます。 Wを押してシェーディングモードを有効にするのも良いでしょう。 こうすることで、ポイントが選択しやすくなります。

1. Group SOPを追加し、その1番目の入力をTorus SOPの出力に接続します。

2. Group Name パラメータにwave_origin(他の名前でも結構)と入力します。

3. Group Type を Points に変更し、 Base Group パラメータの隣にあるアイコンをクリックします。

4. 選択したいポイントを⇧ Shiftクリック、または、マウスで矩形ドラッグします。

   Note

   選択ツールは、背面側の隠れているポイントも選択してしまいます。 それらのポイントを選択解除したいのであれば、再びマウスカーソルをビューポート上に移動させてSpace + 1を押して Perspective モードに切り替えます。 ポイントを選択解除するには、そのポイントを⌃ Ctrlクリック、または、⌃ Ctrl矩形ドラッグします。

5. 選択が終われば、Enterを押してその選択を確定します。すると、そのポイントインデックスが Base Group パラメータに入ります。

下図では、十字型の選択パターンにしました。

1. Soft Peak SOPを追加し、その入力をGroup SOPの出力に接続します。

2. Group パラメータにwave_originと入力して、このノードの効果を上記で選択したポイントに制限します。

3. Distance を0.15に設定して、選択したポイントを変位させます。変形を加えないと後で波紋を再生しても何も起きなくなるので、これは重要です。

4. 滑らかなサーフェスを取得するために Translate Along Lead Normals を無効にします。

5. Soft Radius パラメータは、ポイント選択を基点にポリゴンを滑らかに変位させます。ハードエッジにするには、この値を下げます。

これで、元の静止状態とポイント変位による変形状態が出来ました。

Ripple Solverは、静止状態と変形状態との差分を計算して波紋を生成します。

1. Ripple Solver SOPを追加し、その 1番目 の入力( Rest Geometry )をTorus SOPの出力に接続します。

2. そのRipple Solver SOPの 2番目 の入力( Displaced Geometry )をSoft Peak SOPの出力に接続します。

3. プレイバー上の Play Forward アイコンをクリックして、最初のシミュレーションを開始します。

以下の動画は、Ripple Solverのデフォルト設定で得られた結果です。 displacement値を色で表現しています。

Ripple Solverの Setup タブには、波紋の速度を制御するためのパラメータが2つ( Wave Speed と Rest Spring )あることが分かります。 Wave Speed は、波紋がポイントからポイントへ移動する速度を定義します。 Rest Spring は、変位されたポイントを静止位置の方へ引っ張り戻そうとする力です。 Wave Speed を0、 Rest Spring を1(またはそれ以上)に設定すると、ポンプ/呼吸の効果に似た上下の動きが生成されます。 Rest Spring 値を10以上に上げると、上下運動のサイクルが速くなります。

Conservation は、波紋の速度に寄与しませんが、時間の経過と共に波紋を減衰させることができます。 1の値は、波紋のエネルギー全体が保持され無限に動きます。 1未満の値は、波紋がエネルギーを失います。 例えば、0.7の値は、波紋が1秒後に初期エネルギーの30%を失います。 0.2の値なら80%を失います。

サブステップは、シミュレーションの精度を定義します。 Ripple Solverのサブステップは適応的です。 Ripple Solverは、シミュレーションを安定させるのに必要なサブステップ数を計算します。 その実際のサブステップ数は、 Min Substeps から Max Substeps の間に収まります。 安定性の問題が観測された時にあなたがまず最初にすべきことの1つは、このソルバの Min Substeps を上げることです。 ソルバが調整したサブステップ数よりもっと多くの最大サブステップ数が必要に なった場合、安定性を維持するために内部的に Wave Speed と Rest Spring がクランプ(制限)されます。

Wave Speed と Rest Spring がクランプされているかどうかを確認するには、 このソルバの Output タブに進んで、 Substep Clamped を有効にします。 そして、Geometry Spreadsheetを開いてシミュレーションします。 このsubstepclamped Pointアトリビュートが1ならば、 Wave Speed と Rest Spring はクランプされています。

thickness Pointアトリビュートは、各ポイントにおけるそのジオメトリの厚みを示したプラスの値です。 このアトリビュートは、各ポイントでの波紋の高さをクランプしたり、コリジョンによる歪みの量を決めるのに使用します。 このアトリビュートが存在しなかった場合、そのポイントの厚みは、 Thickness タブの設定で決定されます。

Clamping タブのパラメータは、 Thickness に関連しています。 クランピングは、 Thickness より大きなすべての変位値がカットオフされることを意味します。 値がカットオフされると、ハードエッジが生成されてしまいます。 滑らかでもっと有機的なルックに戻すには、 Soft Clamp Falloff を使用します。

1. クランプリングの効果を確認するために、 Enable Clamping をオフにし、 Soft Clamp Falloff を0に設定します。

2. さらに、 Thickness を0.1に設定します。Soft Peak SOPの Distance 値で決められた実際の変位値は0.1です。ビューポートを見ると、オブジェクトが以前と同じように見えます。 では Enable Clamping をオンにしてください。その泡形状が変化したのが分かります。

3. 滑らかなルックに戻すには、 Soft Clamp を1まで上げ、 Soft Clamp Falloff を2まで上げます。

このプロジェクトの水面は、十分なディテールが得られるように高解像度なグリッドを使用しています。 そして、そのグリッド上に様々なサイズの球をランダムに配置します。 それらの球がコライダーとして作用し、“衝撃”によって波が生成されます。

1. obj レベルで、Gridオブジェクトを配置し、それをダブルクリックして中に入ります。

2. Grid SOPを選択して、 Size パラメータ(幅と高さ)を7.5,7.5に設定します。

3. 小さな波紋に対して十分な解像度が得られるように、 Rows と Columns を500まで上げます。

4. Sphere SOPを配置し、 Uniform Scale を0.1に下げます。このジオメトリを後でインスタンス化して雨滴を作成していきます。

5. Scatter SOPを配置し、その入力をGrid SOPの出力に接続します。

6. そのScatter SOPの Force Total Count を7に変更します。このパラメータでは、球インスタンスの数を指定します。 各フレームで新しい球が取りこまれて前の球が削除されるようにするために、 Global Seed を$Fに変更します。 このエクスプレッションは、時間の経過と共に球の分布を変えます。 しかし、フレーム毎の新しい球の数は一定のままです。

そのScatter SOPの青い Display/Render フラグをオンにすると、ビューポートには7つの黒いドットが表示されているはずです。 タイムスライダーをドラッグして、ポイントの分布が時間の経過と共にどのように変わるのか確認します。

インスタンスを作成するために、散布されたポント上に球をコピーします。 下図が、その完全なネットワークのプレビューです。

1. Copy to Points SOPを配置し、その 1番目 の入力をSphere SOPの出力に接続します。 その 2番目 の入力をScatter SOPの出力に接続します。

2. Ripple Solver SOPを配置します。その 1番目 と 2番目 の入力をGrid SOPの出力に接続します。 その 3番目 の入力をCopy to Points SOPの出力に接続します。

3. 波紋を減衰させ、その波紋が時間の経過と共に消えるようにするために、 Setup タブの Conservation を0.3に変更します。

4. Play Forward ボタンをクリックして、シミュレーションを開始します。

球インスタンスが青いワイヤーフレームオブジェクトとして表示されています。 ソルバは、それらの球をコリジョンオブジェクトとして認識し、その周辺に波紋を生成します。 シーンをレンダリングする時、その青いインスタンスは考慮されません。 下図では、説明用に雨滴の数を増やしています。

雨滴の分布の均一なルックを変えるために、動的なマスクを適用することができます。 このマスクは、特定の領域を除外し、雨滴が多いゾーンと少ないゾーンを作成します。

1. Attribute Noise SOPを追加し、それをGrid SOPとScatter SOPの間に配置して接続します。

2. Attribute Names パラメータの横にある Y ボタンと Z ボタンをオフにして、CdアトリビュートのRコンポーネントのみを残します。

3. Range Values ドロップダウンメニューから Zero Centered を選択します。

4. Offset パラメータの値を再び$Fに変更します。このエクスプレッションは、現行フレームを使用して時間軸でノイズパターンを変化させます。

5. Scatter SOPの Density Attribute チェックボックスをオンにし、densityをCdに書き換えます。ノイズパターンのRコンポーネントが雨滴を作成するかどうかを決めます。

6. インスタンスを生成した後にそのカラーを除去するために、Attribute Delete SOPを追加し、それをCopy to Points SOPとRipple Solver SOPの間に配置して接続します。

7. Point Attributes パラメータにCdと入力します。

8. Play Forward ボタンを押してシミュレーションします。

下図は、カラーマスクのスクリーンショットです。

もっとリアルにするために、雨滴のサイズをランダムにすることもできます。

1. Attribute Randomize SOPを追加し、それをAttribute Noise SOPとScatter SOPの間に配置して接続します。

2. Attribute Name パラメータのCdをpscaleに書き換えます。

3. Distribution タブの Distribution ドロップダウンメニューから Two Values を選択します。これは、最小値と最大値の間でランダムな値が取得されます。

4. pscaleはスカラーなので、 Dimensions を1に設定します。

5. Value A に0.6を入力します。 Value A/B パラメータの範囲内のランダム値が球の現行スケールに乗算されて、実際の値が取得されます。

6. 再びシミュレーションします。