#author("2022-09-13T11:24:15+09:00","default:inoue.ko","inoue.ko")
*第14回 物理シミュレーション
[[3DCG演習/2022]]｜''2022.09.13 -''
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***解説動画
#youtube(ALK2fCloaww)
-録画済み動画です。再生して視聴してください。
-以下名簿が表示されます。''既読確認（出欠確認）''をお願いします。
&fontawesome(far fa-hand-point-right); __[[既読確認>https://docs.google.com/spreadsheets/d/1lpnwY25De5WG7l72sVfHjIFK40BYKqaKcvbH0ZK0SfU/edit?usp=sharing]]__
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***CONTENTS
#contents2_1
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**物理シミュレーション
Blender では、引力・斥力・磁力・風力といった場の設定や、液体やガスの流れなど、様々な物理現象をシミュレーションすることができます。これらのパラメータは、一般に PropertyEditor の Physics タブを使って設定します。
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***物体の落下と衝突
物体の落下や衝突のシミュレーションには、Rigid Body（剛体）を使います。
-1) 基本設定
--落下する立方体（剛体）の設定
---立方体をシーンの上の方へ移動させます。
角から落ちるように、適当に回転させておくとよいでしょう。
---立方体を選択した状態で以下のようにします。
PropertyEditor ＞ Physics タブ ＞ Ridged Body ＞ Type：Active
&small(Active：剛体として物理的な環境（重力）の影響を受けます。);
--床（剛体）の設定
---立方体よりも下に、平面または平板を床として表示。
---床をを選択した状態で以下のようにします。
PropertyEditor ＞ Physics タブ ＞ Ridged Body ＞ Type：Passive
&small(Passive：物理的な環境（重力）の影響を受けず、その場に固定されます。);
--アニメーションさせてみてください [SPACE]
立方体が落下して、床に当たって止まる状況がシミュレーションされます
--同様に複数の物体を配置して Ridged Body に設定すると、物体間の衝突がシミュレーションできます。
-各種設定
--Bounciness：跳ね返り係数
---この値を大きくすると衝突時の跳ね返りが大きくなります。
---衝突する両方の物体とも値を持つ必要があります。例えば、上記の例では、落ちる立方体と床の両方の係数が大きくないといけません。
--Collisions > Shape：衝突判定の形状
---デフォルトは Convex Hull（凸包)で、形状の凸部分でラップした形を衝突面として利用します（ざっくりしたシミュレーションになります）。
---形状の凹凸に忠実に判定するには、Mesh にして下さい。
--Friction：摩擦
---表面の滑りにくさを設定することができます。
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***風になびく旗
旗やシーツのような布状のものの振る舞いをシミュレーションするにはCloth（布）を利用します。
-1) 旗が固定されるポールをつくります。
--円柱を細長くして立てます。
-2) 旗をつくります。
--オブジェクトモードで平面を追加して縦横比を旗のそれにして下さい。
--これを移動してポールの上の方に隣接させて下さい。
--旗の平面をエディットモードで細分化します。
Header ＞ Edge ＞ Subdivide ＞ Subdivide パネルで細分化
--布のように見せる前提なので、スムーズシェーディングを設定します。
オブジェクトモードで、右クリック ＞ Shade Smooth
-3) 旗の端を固定するための準備をします。
--ポールに接する部分（旗の端）を頂点グループに設定します。
エディットモードで、旗の端を Box 選択
PropertyEditor ＞ ObjectData Property ＞ Vertex Groups パネル ＞ [+]
Weight 1.0 の状態で [Assign] をクリック
グループの名称は適当につけてください。
--ちなみに設定できたかどうかは、Weight Paint モードにするとわかります。
設定された部分が赤く表示されるはずです。
-4) 旗に Cloth の設定を行います。
--旗のオブジェクトを選択して、Cloth - Cotton を適用します。
PropertyEditor ＞ Physics タブ ＞ Cloth ＞ Type：Cotton
--旗の端が動かないようピン留めします。
PropertyEditor ＞ Physics タブ ＞ Cloth ＞ Shape ＞ Pin Groupで
旗の端に設定した頂点グループ名を指定
-5) アニメーションさせてみてください [SPACE]
旗が重力にしたがってぶら下がる様子が確認できると思います。
-6) 最後にシーンに「風」を設定します。
--シーンに風の ForceField を追加します。
Header ＞ Add ＞ ForceField ＞ Wind
旗のポール側から風があたるように位置を調整します。
--デフォルトでは風が弱いので、強くします。
PropertyEditor ＞ Physics タブ ＞ ForceFields で
Settings ＞ Strength ＞ 2000 ぐらいまで上げてみて下さい。
-7) アニメーションさせてみてください [SPACE]
旗が風になびく様子が確認できると思います。
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***流体のシミュレーション
流体（液体やガス）のシミュレーションには Fluid を利用します。この機能を利用するには、シミューレーション領域としての ''Domain'' と 液体またはガス流体としての ''Flow'' の２つを設定する必要があります。
-1) Domain の設定
この作業の初動では、Domain の中が見えるように、3D Viewport の表示は、ワイヤーフレームにして下さい。
--直方体をシーンに追加して、以下のように Domain にします。
PropertyEditor ＞ Physics ＞ Fluid ＞ Type：Domain
注）他の形状のメッシュもドメイン オブジェクトとして使用できますが、流体シミュレータは形状のバウンディング ボックスをドメイン境界として使用します。つまり、ドメインの実際の形状は直方体のままです。
--この時、直方体の下に見える小さな立方体は、ボクセルのサイズを可視化したものです。ボクセルサイズは以下の設定で変更可能です。
PropertyEditor ＞ Physics ＞ Fluid ＞ Settings ＞ Resolution Divisions：値
--Domain のタイプを Liquid / Gas から選択します。
PropertyEditor ＞ Physics ＞ Fluid ＞ Settings ＞ Domain Type：Liquid
--重力は、デフォルトで -9.8m/sSUP{2}; が設定されています。
--''Liquid を選択した場合は、Liquidパネル内の Mesh にチェックが必要''
これをしないと、レンダリングしても何も表示されません。
--Bake（書き出し保存）に関する設定は Cashパネルで行います。
---キャッシュファイルの場所を設定をします。
キャッシュファイルは、デフォルトでは tmpフォルダに作成されます
放置するとゴミが溜まるので、場所は明示的に決めましょう。
---Frame Start と End でシミュレーションの時間範囲を決めます。
---Type
・''Replay：プレビュー時に自動でシミュレーションとベイクを行う''
・Modular：要素ごとにベイクします
・All：すべてをベイクします（ Bake All ボタンが出現します）
-2) Flow の設定
--任意のメッシュをシーンに追加して、以下のように Flow にします。
PropertyEditor ＞ Physics ＞ Fluid ＞ Type：Flow
--Flow Type を Liquid / Smoke / Fire などから選択します。
PropertyEditor ＞ Physics ＞ Fluid ＞ Settings ＞ Flow Type：Liquid
--Flow Behavior（フローの挙動）を選択します。
---Inflow：蛇口から水が出るように継続的に液体が流出。
---Geometry：オブジェクトの形を初期状態とした液体の流出。
--Initial Velocity にチェックを入れると、上や横に吹き出すシミュレーションが可能になります。X, Y ,Z の値が各向きの初速度になります。
-3) Effector の設定
流体が衝突する障害物（流れが制限される形状）を設定します。
--任意のメッシュをシーンに追加して、以下のように Effector にします。
PropertyEditor ＞ Physics ＞ Fluid ＞ Type：Effector
-4) シミュレーション
--Domainオブジェクトを選択して、Physics タブ、Fluid > Cash で
Type：Replay を明示的に選択してください。
＞ Flowオブジェクトが時点で、Flow として振る舞います。
--アニメーションさせて確認してください（ [ SPACE ] ）
流体の動きが確認できると思います。
''付記：Quick Effect について''
最新の Blender では、このシミュレーションが、Quick Effect で簡単に設定できるようになりました。例えば、シーンに球体を配置して、以下のようにすると、ドメインが自動生成されて、シミュレーションの基本的な準備が整います。
Header ＞ Object ＞ Quick Effects ＞ Quick Liquid
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**課題３ Another World
シンプルなオブジェクトのトランスフォーム、パスアニメーション、階層アニメーション、キャラクターアクション、物理シミュレーションなど、形式は自由です。実写とは異なる 3DCGならではの表現可能性を模索してください。
-参考 ： [[YouTube: 3DCG Ａnimation]]
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***提出仕様
-画面サイズ：自由（最小 640px幅）
-時間：10秒以上（10 s x 30 fps = 300 frame）
&small(透明・反射を含んで Cycles でレンダリングすると相当な時間がかかります。);
-音声：自由（基本的に無音でも構いません）
-ファイル形式：YouTube にアップできる形式であれば自由
-提出場所：[[学科サイト 各個人の当該授業ページ>https://design.kyusan-u.ac.jp/socialdesign/?3DCG%E6%BC%94%E7%BF%92]]
--見出しの「Animation」を「作品タイトル」に変更するとともに、制作のコンセプトを簡潔に記載して下さい。
--無音の場合は、掲載動画の直下に「この作品には音声はありません」などと、無音であることを注記してください。
-提出締切：9月30日（課題１、２の最終提出も同日最終締）
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***表現について
-CGならではの「動き」の表現を検討してください。
-映像作品としての魅力を引き出すカメラワークを検討してください。
-形状変形や物理シミュレーションの活用は必須ではありません。
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