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vvvv Advent Calendar 2016

@kkomai(kenta komai)

vvvvのパーティクルの入門とか

vvvv

Last updated at 2016-12-21Posted at 2016-12-21

この記事は『vvvv Advent Calendar 2016』21日の記事です。

自己紹介と余談

kkomaiと申します(blogとか)
web > Unity5 > vvvv みたいな順番でいろいろやってます。
vvvvも3DCGもそこまで詳しいわけではないですが、ご縁があって、
今年使う機会があり、参加させていただきました。

どうぞよろしくお願いいたします。

当初自分のブログに書こうかと思ってたんですが
間違っていることを書いてしまったときに、Qiitaのほうが
簡単にご意見をいただけそうだなーと思って、こっちに書いてみました。

余談はここまで。

vvvvのParticleについて少し書きます。

モチベーション

パーティクルは、それだけで魅力的な絵を作ることができる、CG映像にとって
とても重要なファクターになり得ます。

僕も、『なんか寂しいなー』と思ったら、とりあえずパーティクルを足せないか
考えたりします。

ただ、かっこいい映像のように、自在にパーティクルを動かしたり、制御することは
簡単ではありません。(やってみて本当に実感しました。。。)

ので、そのとっかかりみたいな部分を書けたらいいな、と思いました。

最も基礎的な部分に関しては、いつもお世話になってる

@yhy_jpさんのyoutube
@AquaLampさんのQiita記事

等を参考にしていただければと思います。
(この記事と重複する部分も結構あります)

環境

Windows 10 Home Edition (64bit)
CPU Intel Core i7 6700k
RAM 32GB
GPU nVidia GeForce GTX1080
vvvv 45 beta32-x64
RendererはDX11系(0.7.1-x64)

こんな感じです。

記事内でいろいろな関連ノードを使いますが
DX９とDX11の二種類が出てきたときは、すべてDX11のほうを選んでください。

申し訳ないんですが、パッチは後半になるにつれて、どんどん見辛くなっていきます。
画像でよくわからない部分は、コードをすべて公開しているので、そちらを参照していただければと
思います。

基礎とするパッチ

これをベースに記事内でいろいろ変更を加えていこうと思います。

この状態で、パーティクルは (0,0,0)から

-0.05 <= x <= 0.05
-0.05 <= y <= 0.05
-0.05 <= z <= 0.05

のベクトル（力）をもって発生します。

初期値から変えてる値はノードに切り出しています。
（おそらく）基本的にはこの画像の通りにパッチを組めば、同じように動くはず。。。

Blendノードを追加していることに注意してください。
ブレンドモードは『Blend』にしてあります。

テクスチャを貼りたい

真っ白な四角じゃ、もちろん物足りないので、好きな画像を貼ってみます。

おなじみOctcatちゃん。

FileTexutre(DX11 2d)というノードと、IOBox(String)というノードを組み合わせることで
実現できます。

IOBox(String)には、ちゃんと画像ファイルへのパスを記述してもよいですが、『String Type』を『Filename』
とすることで、右クリックするだけで、ファイルを選択できて便利です。

少しおかしなところがありますが、パーティクルに対してテクスチャを
貼り付けることができました。

※おかしいところに関しては後で修正していきます。

任意のメッシュを使いたい

ここは結構めんどくさかった。
僕がUnityで外部のモデルデータとか使いたい場合、大体.objか.fbx
を使ってたんですが、vvvvで扱いやすいのが.dae(collada)らしい。

んじゃColladaでやるかー。と思ってblenderで
objファイルをインポート、Colladaでエクスポートしました。
※blender無料なので、めんどくさいけど、一応誰でも可能なはず。

それじゃ使ってみようと思ったら、Colladaを扱うためのノードである
ColladaFileはDX9版しかない。

ので、DX9GeometryをDX11Geometryにしないといけない。

調べたらありました。

DX9ToDX11Geomery

パッチはこんな感じ

中身はシンプルで、メッシュを座標データにして、DX11Geometryに詰め替えてる。
このサブパッチを使って、ColladaをDX11Rendererに描画してみます。

モデルは無料で公開されている星形のobjファイルをcolladaに変換したものです。

こんな感じになります
（ぶっちゃけ星形に透過で抜いたテクスチャ用意すれば同じような結果は得られますが、まぁサンプルということで）

ビルボードにしたい

このサンプルだと、Quadにテクスチャを貼って、それをConstantでレンダリングしてるので
斜めから見ると、Quadの板感がわかってしまいます。

こうじゃなくて、常にOctcatちゃんが、こっちを見てるようにしたい（これをビルボードといいます）

BillBoardとかPixelBillBoardとか、それっぽいノードあるんだけど、どうにも想定した感じに
ならない。。。

ので、シェーダーを書いて対応します。

探して出てきたコードを、少し単純にしました。

参考



float4x4 tWV: WORLDVIEW;
float4x4 tP: PROJECTION;

float4x4 tA <string uiname="Transform";>;
float Alpha <float uimin=0.0; float uimax=1.0;> = 1;
Texture2D Tex <string uiname="Texture";>;

SamplerState g_samLiner
{
	Filter = MIN_MAG_MIP_LINEAR;
	AddressU = Wrap;
	AddressV = Wrap;
};

struct VSIN
{
	float4 Pos: POSITION;
	float4 Normal: NORMAL;
	float4 TexCd: TEXCOORD0;
};

struct vs2ps
{
	float4 PosWVP: SV_POSITION;
	float4 TexCd: TEXCOORD0;
	float4 NormV: TEXCOORD1;
};

vs2ps VS(VSIN In)
{
	// ignore scale and rotate and any more.
	float4 pos = mul(float4(0,0,0,1), tWV);

	vs2ps Out;
	Out.NormV  = In.Normal;
	Out.PosWVP = mul(pos + mul(In.Pos, tA), tP);
	Out.TexCd  = In.TexCd;

	return Out;
}

float4 PS(vs2ps In): SV_Target
{
	float4 col = Tex.SampleLevel(g_samLiner, In.TexCd.xy, 1);
	col.a *= Alpha;

	return col;
}

technique10 constant
{
	pass P0
	{
		SetVertexShader(CompileShader(vs_4_0, VS()));
		SetPixelShader(CompileShader(ps_4_0, PS()));
	}
}

float4 pos = mul(float4(0,0,0,1), tWV)

これで行列が持ってる、回転とかスケールとか、そういうのを無視して、
最後に、専用の行列tAで回転やスケールさせたりしてます。

これをDx11Billboard.fxとして保存してパッチから呼び出します。
右側のRendererつながってるほうです。

これでこんな感じ。

カメラをぐるぐるしても、ずっとこっち見てます

パーティクルひとつひとつをランダムに回転させたり、色を変えたりしたい

普通に単一のParticleノードをTransformにつなげて使うと、回転も色も変更できますが、
すべてが同じように変わってしまいます。(ビルボード版のほうも、Transformを与えると
設定できますが、すべてのパーティクルが同じように変わると思います。)

※zに回転してみたところ。全部同じ角度

これをそれぞれバラバラに、設定したいとき。

TransformのPositionに設定渡してる数と同じだけ、Scale用、Rotate用のVector3を
入れてあげればOKです（１つしか渡さないと、その１つがParticle全体に適用されてただけ）

ので、パーティクルがそれぞれランダムに回転するように、回転を扱うための専用の
Particleノードをもうひとつ用意しました（別にParticleじゃなくてもいいと思います。
EmitとかResetとか、同期的にやりたかったのと、適当に遷移していくベクトルを作るのに
Particleが簡単だったため）

ポイントは、カウントを必ず一緒にすること。
これがずれたりすると、変な動きになったりするので注意。

こうすると、こんなかんじ

それぞれがばらばらに回転しています。

描画順を正しくする

さきほどから、上記のスクリーンショットでもやもやしてる人もいると思います。
前述した『おかしなところ』を修正していきます。

このパーティクルはスケールに関しては、まったくいじってないので、
本来__大きいものは、よりカメラに近く、小さいものは遠い__はず
なんですが、大きなOctcatの上に小さなOctcatがのっかちゃってますね。

本来大きなOctcatで隠れるはずの部分が描画順がおかしいため、手前にきているように
見えてしまっています。

DX9のSpriteとかだと、いい感じになってくれるんですけど
なぜかDX11だとうまくいかないんですよね。。。

一応、少し改善したものを載せておきます。
『これでちゃんと描画されるよ！』っていうの、もし知ってたら
コメントいただけると非常に喜びます。

以下の対応で、とりあえずは描画順が正しくなります（手前が優先的に描画される

RendererのDepthBufferModeをStandardにする(DefaultでNoneになってる)
DX11Effectのノード(Constantsとか↑で作ったDx11Billboardとか)のRenderStateにBlendModeをBlendに
DX11Effectのノード(Constantsとか↑で作ったDx11Billboardとか)のRenderStateにDepthStencilModeをLessEqualReadWriteに

これで正しくなります。

が、少しおかしい (透過してたり、後ろのOctcatちゃんが描画されてなかったり、ちぐはぐしている)