modoのファーマテリアルとガイド

modoのファーガイドについて書いてみます。セグメント数の少ないガイドを使用する場合は「ポリライン」より「カーブ」を使用した方がいいんじゃないかという話しです。

ファーマテリアルとガイド

modoにはファーやヘアーを表現するためのFur Materialがあります。Fur Materialで髪の毛や長い草のような形状を指定する場合や、アニメーションしたい場合は「ガイド」を使用します。
ガイドとして使用できるのは「カーブ」と「ポリライン」の2種類です。現在はヘアーツールの「ガイドを生成」で生成されるのは「ポリライン」ですが、701以前のバージョンでは「カーブ」が生成されていました。ガイドを多く生成した場合に「カーブ」より「ポリライン」の方がパフォーマンスがよいとのことで仕様が変更されました。

ですがタイムラプス表現で使用したように「ダイナミックカーブ」で草を揺らす場合は、ガイドの「セグメント数」が多いと物理計算の負荷が上がります。アニメーションを前提とした場合も「セグメント数」が少ない方が制御しやすいと思います。
そこで少ないセグメント数のガイドを使用したとき、「カーブ」と「ポリライン」でどんな違いが出るかテストしてみました。

ガイドと最大セグメントの数

下の画像では緑の線が「ガイド」です。左から順に「セグメント数が20のポリライン」「セグメント数が5のポリライン」「セグメント数が5のカーブ」です。赤の線はファーのプレビューです。パースの関係でガイドの形状が違うように見えますが、全部同じ形状です。

ファーをガイドの形状にそわせるには「最大セグメント数」が関わってきます。「最大セグメント数」はファーの長さの分割数で、値が大きいほどなめらかに曲がったファーになります。

最大セグメント数:5

最大セグメント数:10

最大セグメント数:50

最大セグメント数:100

最大セグメント数:1000

レンダリング結果を見ると一目瞭然ですね。ガイドのセグメント数が5のように少ない場合は、ポリラインよりカーブを使用した方がなめらかに曲がります。ポリラインをガイドに使用する場合は、なめらかに曲がる程度のセグメント数が必要です。ファーのガイドをアニメーションさせたい場合は、カーブを使ったほうが良好な結果が得られそうです。またカーブを使用した方がガイドの先端までファーが伸びているのが確認できます。

「最大セグメント数」は値が小さすぎるとカクカクした形状になりガイドから離れてしまいます。値が1000のように大きい場合はガイドに近い曲がり方になりますが、ポリラインを使用した方はセグメント数が20程度だと、ガイドのカクカクした感じがレンダリングにあらわれてしまいます。

「最大セグメント数」の値が大きければよいかというとそうでもなく、「成長ジッター」に値が入っている場合はシェーディングがデコボコすることがります。以下の画像は「最大セグメント数」1000で「成長ジッター」25%（デフォルト）のレンダリング画像です。成長ジッターの影響でセグメントの長さが重なってるのか？バンプを設定したようになりました。髪のように綺麗なスペッキュラが欲しい場合には、このあたりの設定に注意が必要だと思います。

ファーの長さにもよりますが「最大セグメント数」は10～50くらいが実用的かもしれません。ちなみにカーブの作り方は、ポリラインでガイドを生成してから、エッジモードでポリラインを選択して「エッジからカーブ」を実行しました。

ガイドオプション

Fur Material でガイドを使用する場合はガイドオプションで「ガイド」の適用方法を指定します。ガイドをアニメーションしたときに、GLでの動きとレンダリングが違うのが気になったので検証してみました。

クランプ

クランプは「クランプ量」が設定されてるときファーがガイドに集まるようになります。

クランプはGLとレンダリング結果が変わります。画像の左がポリライン、右がカーブです。ガイドのセグメント数は3ポイントです。ポリラインはカーブに比べてファーの長さが短くなるようです。先端の集まり方も極端ですね。

方向

GLとレンダリング結果が一致してます。

方向 + 長さ

GLとレンダリング結果が一致してます。

シェイプ

GLとレンダリング結果が変わります。赤のガイドは意図した通りにアニメーションしていますが、緑のファーがカクカクしてます。マニュアルによると「シェイプ」は近くの3本のガイドを補間する処理で、ロングヘアーには向いていないとのことです。GLではガイドの補間が処理されないため、ファーの位置が飛んで見えるのかもしれません。

範囲

GLとレンダリング結果が変わります。下の画像ではファーが表示されてませんが、「範囲」はポリゴン数が少ないとファーが表示されないようです。ポリゴンを細分化すると表示されるようになります。
またGLとレンダリングでファーの長さが違います。マニュアルにはヘアーの長さはガイドの長さで決まる。ロングヘアーに向いてると書いてます。ガイドが密集してる場所はガイドの長さに近づき、ガイドの外側はファーが短くなる処理されるようです。その範囲の処理がGLに反映されないので、GLとレンダリングが違って見えます。また左のポリラインを使用したレンダリングは、ファーの長さがガイドより短いようです。ポリラインに「範囲」を使用すると、先端が考慮されないのかもしれません。