modoで自転車のチェーンを作るデフォーマ版

前回と同様に自転車のチェーンの作り方について書いてみます。今回はスプラインデフォーマを使用した方法です。

デフォーマを使用したチェーン作成 1

まずはメッシュ全体を変形する古典的なチェーンの作り方です。他の3Dソフトでも定番的に使用される方法です。

作成手順です。

チェーンとカーブを用意する。
カーブはスプラインデフォーマのターゲットカーブとして使用するので、ポイントが少ないと変形が破綻するので注意が必要です。
チェーンをコンポーネントモードで「ラディアル配列」で円環状に複製します。
プロシージャルモデリングの「Radial Array」を使ってもいいけど、次の工程のセンターをメッシュ中心に移動するのが面倒なので直接ポリゴンを複製しました。
チェーンアイテムのセンターをメッシュの中心に移動します。
スプラインデフォーマのソースカーブを作ります。
真円のカーブが必要なので、プロシージャルモデリングの「Cycle」を追加してチェーンに沿うようにあわせます。
スプラインデフォーマはプロシージャルモデリングのカーブを参照できないっぽいので、アイテムツリーから「メッシュメッシュオペレーションをフリーズ」します。
チェーンアイテムに「スプラインデフォーマ」を適用します。
スプラインエフェクタのプロパティで「ソースカーブ」と「ターゲットカーブ」を設定します。
ソースカーブとターゲットカーブの長さの違いによってチェーンが崩れてるので、「伸縮」でメッシュの変形を調節します。
チェーンアイテムを回転すると、チェーンがスプラインに沿って回転します。

これでデフォーマを使用したチェーンを作ることができました。デフォーマを設定したメッシュのトランスフォームを使用してアニメーションするのは「modoでアニメ風の眼球制御」と同じですね。

はじめはチェーンを直線状に並べようかと思いましたが、modoのスプラインデフォーマは残念なことに閉じたスプラインとして変形することができません。綺麗に回転させるには真円のソースカーブを使用するのが最適なようです。
このアイデアはWilliam Vaughanさんのビデオによる物です↓。

デフォーマを使用したチェーン作成 2

デフォーマとリプリケータを使用したチェーンの作り方も紹介してみます。全メッシュをデフォーマで変形する方法に比べて動作が軽く、手続き的にチェーン数を変更することができます。

作成手順です。

チェーンとカーブを用意する。
今回は真円のカーブをあらかじめ作りました。
シリンダーを作成する。
プロシージャルモデリングの「Cylinder」を追加して上下のキャップを消して、シリンダーの直径をカーブに合わせます。
リプリケータを作成します。
「原型となるアイテム」にチェーン、「ポイントソース」にシリンダー、「ソースモード」を「ポリゴンを使用」に設定します。これでポリゴンの中心にチェーンが複製されます。
プロシージャルモデリングの「Cylinder」を使うことで、後から「サイド」の分割数を変更できるのが便利です。
シリンダーメッシュに「スプラインデフォーマ」を適用します。
スプラインエフェクタのプロパティで「ソースカーブ」と「ターゲットカーブ」を設定し、「伸縮」でメッシュの変形を調節します。
シリンダーアイテムを回転するとチェーンがスプラインに沿って回転します。

カーブの長さに応じてチェーンの数を増やす

ついでにターゲットカーブにスプラインデフォーマを適用して、カーブの長さに応じて自動的にチェーンの数を増やすリグの作り方を紹介します。カーブの長さに応じて、シリンダーの分割数を変えるだけなので手軽に作れます。

作成手順

ターゲットカーブにスプラインデフォーマを適用する。
ロケータを移動してカーブを変形するとチェーンにすき間ができてしまいます。パスの長さが変わっているので当然ですね。
すき間を自動的に埋めるために「パスの長さ ÷ チェーンの長さ＝サイドの数」という計算をスケマティックで構築していきます。
ターゲットカーブの「メッシュ」チャンネルをスケマティックに追加します。
メッシュオペレータ Cylinder の「サイド」をスケマティックに追加します。
「パスコンストレイント」を追加し、カーブの「メッシュ」を「長さ」チャンネルにリンクします。
パスコンストレイントはパスの長さを出力するために使用することができます。
「乗算」「除算」ノードを追加します。
パスコンストレイントの「長さ」を乗算ノードで100倍にします。
「長さ」はメートルを出力するので100倍して値をセンチにします。単位を統一したほうが感覚的にわかりやすい気がするので100倍しましたが、無くても問題ないです。
「乗算」の出力をチェーンの長さで割ります。
チェーンの長さを定規ツールで計って「除算」に入力します。今度はミリメートルで表示されたので、センチに直した値を入力しています。
「除算」の出力を「サイド」にリンクします。

これでパスの長さに応じて自動的にチェーンの数が変わるようになりました。微妙なすき間や、閉じたパス変形ができないため一部がフリップしてしまうところは微調整が必要です。
プロシージャルモデリングはこういった使い方ができるので便利ですね。

まとめ

パスコンストレイントを使用した方法は実際のチェーンのように一つ一つ別アイテムでした。自由度の高いリグを構築できますが、実用上不便なところもあります。
例えばパスの長さを変えるとアイテムにすき間ができたり重なったりします。後からチェーンの数を変更しようとすると、パスコンストレイントからやり直しになり面倒です。
効率化のためスクリプトを書けば気にならないかも知れませんが、私のようにスクリプトが書けない人はお手上げです。

今回のスプラインデフォーマを使用した方法はチェーンが変形してしまいますが、パスの長さが変わってもチェーンにすき間ができるようなことはありません。極端にターゲットパスを変形しなければ、ある程度フリップを抑えることができますしチェーンの数も比較的簡単に変更できます。欠点はmodoのデフォーム処理が重いことですね。他のソフトでは気にならない変形でもmodoではストレスに感じます。

スプラインデフォーマとリプリケータを使用した方法は、変形も軽くてチェーンの数も手続き的に増やせるので調整が楽かも知れません。

チェーンという同じような表現でもアプローチが複数あり、それぞれメリットとデメリットがあります。作りたい物によってどの方法が適しているかも変わるので、色々試して好みの法を選択するのがいいと思います。