シミュレーション及びエフェクト

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シミュレーション及びエフェクト

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/08 22:55 UTC 版)

「3DCGソフトウェア」の記事における「シミュレーション及びエフェクト」の解説

「3Dライブラリ#物理演算ライブラリ」も参照 基本的なものとして、変形を起こさずに衝突を再現する剛体シミュレーション、開いたメッシュに対し衝突と変形を再現するクロスシミュレーション、閉じたメッシュに対し衝突と変形を再現するソフトボディシミュレーションが存在する。衝突判定では、突き抜けを起こすアルゴリズムと、突き抜けを起こさないアルゴリズムが存在し、ソフトウェアによって対応具合が異なる。クロスシミュレーションやソフトボディシミュレーションでは高速なマススプリングモデルにのみ対応するソフトウェアがほとんどであるが、より正確な有限要素法(FEM)によるソフトボディシミュレーションに対応するソフトウェアも存在する (Houdiniなど)。 流体シミュレーションには複数の実装方法があり、パーティクルを流体のように動かす流体パーティクル (SPH法など)、3D格子(グリッド)を使う流体シミュレーション (格子法)、パーティクルと格子を組み合わせたハイブリッド流体シミュレーション（FLIP法など）に対応するソフトウェアがある。また、FLIP法より安定したAPIC法に対応するソフトウェアも出始めている。液体を扱うものではパーティクルベースであれグリッドベースであれメッシュ化が必要となるため、メッシュ化のための専用プラグインも存在している (#メッシュ化)。気体(炎や煙)を扱うものでは基本的にボクセルが生成される (標準形式としてOpenVDBがある)。また、海洋の近似的生成や、2Dの波エフェクト (BlenderのDynamic Paintなど)、擬似的な炎・煙エフェクト (AfterBurn、pyroCluster、StormTracerなど)をサポートするソフトウェアもある。 ソフトウェアによって、水飛沫や泡の再現、表面張力の再現、浮力の再現 (3ds MaxのmParticlesなど)、伝熱の再現、可変粘度による融解や凝固の再現 (IoMeltやHoudiniなど)、粒状流への対応、混相流への対応 (RealFlow 2015.1以降など)、粘弾性への対応 (thinkingParticles 6 Drop 4以降のFluid Solver SPH VEなど)、超弾性への対応 (Houdini 18以降のFEMのNeo-Hookeanモデルなど)、流体のシェイプ形成力への対応 (BlenderのFluid Control、Houdini 16以降のSuction Fluid、Phoenix FD 3.0以降のBody Forceなど)、燃焼などの化学反応の再現、破壊・破れの再現、空気圧や気圧傾度力や静水圧勾配の再現、シミュレーション同士の相互作用の対応などに差異がある。また、帯電・磁力・分子間力などの電磁場に対応するものも存在している (BlenderのForce Fieldsなど)。流体と剛体等との相互作用に対応するマルチフィジクスプラグインが増えている (thinkingParticle 6以降、Effex 2.5以降など)。 パーティクルでは、パラメータベースのものやエクスプレッションベースのものが多かったが、現在はノードベースのパーティクルシステムが増えている (Houdini、3ds MaxのPFlow、SoftimageのICE、modoのパーティクルシステム、thinkingParticlesなど)。ノードベースのパーティクルシステムには、イベントドリブンのもの (PFlow)と、ルールベースのもの (Houdini、thinkingParticles、modoのパーティクルシステムなど)がある。パーティクルは、キーで動かしたり、物理演算を適用したり、簡易AIを適用できる。簡易AIは群集シミュレーションと呼ばれ、主に鳥、魚群、昆虫などの単純な生物の群集の再現に使われており、パーソナルスペースを保ちながら衝突回避して自然に動くことができる。また、動物や人間などの高度な動作の群集に適用できるシステムも存在し (SoftimageのCrowdFXや3ds Maxのcharacter studioのBipedやPopulateなど)、ノードベースのステートマシンの使えるものが増えている (#群集シミュレーション・人工知能(AI)シミュレーション)。 3DCGソフトウェアにおける物理シミュレーションには頂点ベース・エッジベース・サーフェスベースのものがあり主に芸術性を重視しているため、物理的な解析が必要な場合には連成解析に対応した解析ソフトウェアを使った方が良い。