3D流体煙エフェクトの使い方

Version 4.80から新しい舞台装置エフェクトとしてFluidSmokeが追加されました。StageSet/FluidSmokeフォルダに入っています。sdPBR専用のエフェクトで、sdPBR.pmxとsdPBRGBuffer.xがMMDに既にドロップされている事を前提に動作します。

モコモコした煙を作ろう

すず様作ミクダヨーさんをお借りしました

3D流体シミュレータを用いた煙を表現するエフェクトです。シミュレータを内部で走らせるため動画専用です。

重いですが、どこから流体が流れ込むかという流入口の指定と、流体をおしのける障害物の指定をそれぞれカプセル型で最大8つまで指定できるほか、スタティックな流入口・障害物マップを3Dテクスチャで指定することが可能で、複雑な流体シミュレーションによる効果をシーンに合わせて得ることが出来ます。

使い方

MMDへFluidSmoke.xをドロップします。画面が真っ暗になるかもしれませんが、その場合はMMDのメニュー背景(B)→アクセサリ編集(S)でFluidSmoke.xを表示順で一番下以外の場所にして下さい。

次にFluidSmokeController.pmxをドロップした後、FluidSmokeController.pmxにFluidSmoke.vmdファイルを読み込むとお薦め設定が適用され、煙を出す準備が出来ます。

この状態でさらに、inflow/sdFluidSmoke_I0～7.pmxのうちどれかをドロップし、半径、濃度モーフの両方を適当に上げると煙の流入が始まって画面に煙が表示されます。

センターボーンで煙を表示する範囲(フロードメインと言います)の中心・向きを指定できます
風ボーンでフロードメインに流れる風向きと強さを指定できます
サイズ+/-モーフでフロードメインの広さを指定できます。デフォルトでは±25MMD長さ(4m四方)と狭いです
濃度モーフで煙の全体的な濃度を指定できます。個々の流入口からの流体の濃度はinflowの濃度モーフで指定できます
拡散・粘性・渦度モーフで煙の広がり方を指定できます
抵抗モーフで空気抵抗を指定できます
消失モーフで時間ごとの粒子の消失を指定できます
反射率R/G/Bモーフで煙の色を指定できます
発光R/G/Bモーフで煙の濃度の高い所の発光要素を指定できます
発光濃度下限モーフで発光を始める濃度を指定できます
発光濃度上限モーフで発光が最大に達する濃度を指定できます。このモーフが発光濃度下限以下になっている場合は発光要素は0になります
発光キレモーフで発光分の輝度の発光濃度に対するカーブを指定します。このモーフの値が高いほど急峻なカーブになります
マーカー消すモーフでinflow,obstaclesで指定された流入口・障害物を非表示にします
リセットモーフが0.5以上の時、フロードメイン内の煙の質量・速度を0にリセットします

obstaclesフォルダに入っているsdFluidSmoke_O*.pmxファイルをドロップすると煙を押しのけるカプセル状の障害物を置くことが出来ます。

inflow,obstaclesとも、エフェクト-あたま/しっぽボーンがあるので、それを使うとカプセル型の両端点を指定でき、半径モーフでカプセルの太さを指定できます

発光要素を指定すると燃えているように見えない事もないですが、燃焼のためのシミュレーションをちゃんとやっている訳でも無いので火炎の表現にはちょっと物足りないかもしれません。そのうち気が向いたらFluidFireとか作るかもしれません

スタティック流入口・障害物マップの作り方・使い方

先に述べたinflow,obstaclesフォルダに入っているpmxモデルによって、動かせる(ダイナミックな)流入口・障害物を指定できますが、それぞれカプセル型に限られるため、背景モデルなどに合わせた形状にすることは必ずしも簡単ではありません。

そこで、inflow.dds, obstacle.ddsというファイルをFluidSmokeフォルダに置くことで、フロードメイン内のどこに流入口・障害物があるか、という指定をすることが出来ます。これらは3Dテクスチャであり、MMDに一旦sdFluidSmokeとともに読み込まれると内容は書き換わらないので、スタティック流入口・障害物マップと呼びます

具体的な方法ですが、tools/pmx2sdf/pmx2sdf.exeというexeファイルがあるので、ダブルクリックすると以下のようなウィンドウが表示されます

ウィンドウに背景モデルのうち、流体の流入口・障害物になる部分を適宜抜き出して作成したモデルをドロップしてGo!ボタンをクリックするとsdf.ddsというファイルがpmx2sdf.exeと同じフォルダに出力されるので、sdf.ddsをinflow.ddsまたはboundary.ddsにファイル名を書き換えて使ってください。このプログラムには以下のような特徴、注意点があります。

フロードメインがどこに置かれるのかという情報を指定できます
pmx2.0形式のモデルのみに対応しています。pmd形式・x形式には非対応なので、PMXeditorで変換してください。
pmxモデル内のフロードメインからはみ出した部分の情報はddsファイルには書き込まれません
DirectX Raytracingに対応しているビデオカードが無いと動作しません。また、ビデオカードのドライバが最新でないと上手く動かない場合が多々あるようです

inflow.ddsまたはboundary.ddsというファイルを作成したら、FluidSmokeDefs.fxsubの先頭付近に

//#define BOUNDARY_MAP "boundary.dds"
//#define INFLOW_MAP "inflow.dds"

として、//でコメントアウトしてある行があるので、それぞれコメントを解除して、用意したddsファイルをエフェクトから認識できるようにしてください。BOUNDARY_MAPはスタティック障害物マップを、INFLOW_MAPはスタティック流入口マップをそれぞれ表しています

Tips

ボクセル感を低減するためのノイズが乗ります。動画としてエンコードされればあまり気にならなくなると思われますが、気になる場合はsdTAAと併用するといいでしょう
デフォルトではフロードメインは256x128x256の解像度を持ち、高さは幅・奥行の半分の直方体になっています。立方体にしたい場合や軽量化のためにフロードメインの解像度を下げたい場合はsdFluidSmokeDefs.fxsubの先頭部分を書き換えてください
30fpsで出力される事を念頭にしています。60fpsで出力する場合は FluidSmokeDefs.fxsubにある、static float FluidDT = 1/30.0; を1/60.0にしてください。1/60と書くとHLSLの仕様で整数同士の除算が行われて0として扱われるので気を付けて下さい。