Unreal Engine における Chaos フィールドのユーザーガイド | Unreal Engine 5.5 ドキュメンテーション

S23844065EO-Description: Unreal Engine の物理フィールドに関する概要です。 Type: Overview Parent: making-interactive-experiences\Physics\chaos-destruction\key-concepts Version: 5.0 Engine-Concept: Making Interactive Experiences Track: Architecture/Engineering/Construction Track: Automotive Track: Manufacturing Track: Film/TV Track: VFX/VP Track: GameDev Skill-Family: Foundation Tags: Physics Tags: Chaos Tags: Destruction Order:6 Topic-image: making-interactive-experiences/Physics/chaos-destruction/destruction-topic-image.png

同様の情報は、Dev Community サイトから映像形式で視聴できます。Chaos Destruction Overview のチュートリアルをご覧ください。

Chaos フィールド では、空間の領域を使用して物理シミュレーションのプロパティを制御します。主要なフィールドのタイプには、アンカーフィールド、ひずみフィールド/力場 (フォースフィールド)、スリープフィールド/無効化フィールドの 3 つがあります。

アンカーフィールド は、シミュレーションの際に既存の ジオメトリコレクション の一部を制限するコンストラクションブループリントです。これらを使って、シミュレーションでの処理にかかわらず、ジオメトリコレクションの特定の領域を固定したままにすることができます。

スリープ/無効化フィールド は、ボーン (破砕された構成要素) の速度が指定したしきい値を下回った場合にジオメトリコレクションを静止します。スリープ状態のボーンは、シミュレーション時にアクティブなオブジェクトと接触した際に再び起動します。無効化されたボーンを再び起動することはできません。

ひずみフィールド/力場 (フォースフィールド) は、シミュレーション時にジオメトリコレクションにひずみまたは線形速度を適用します。

Unreal Engine には事前にビルド済みの Chaos フィールドがいくつか備わっており、これらをそのまま使用することも、ブループリントエディタ で開いて変更することもできます。

これらを見つけるには、まず コンテンツブラウザ の [Settings (設定)] > [Show Engine Content (エンジンのコンテンツを表示)] をクリックします。

「Engine」 > 「Content」 > 「EditorResources」 > 「FieldNodes」 に行き、利用可能な Chaos フィールドを見つけます。

Go to Engine - Content - EditorResources - FieldNodes to find the available Chaos Fields

ジオメトリコレクションを作成する

このセクションでは、ジオメトリコレクションを作成して、フラクチャ (破砕) シミュレーション時に Chaos フィールドを使用する方法について説明します。

シーン内で スタティックメッシュアクタ を選択して [Select Mode (モードを選択)] ドロップダウンをクリックし、[Fracture (フラクチャ)] を選択します。

これにより、メッシュを破砕するためのすべてのツールが含まれる [Fracture Mode (フラクチャモード)] パネルが開きます。
[Generate (生成)] セクションで [New (新規)] をクリックし、新しい ジオメトリコレクション を作成します。

このアセットタイプは コンテンツブラウザ 内に保存され、破砕メッシュの作成に使用されます。
1. (1) ジオメトリコレクションを保存する ディレクトリの場所 を選択します。
2. (2) ジオメトリコレクションアセットの名前を入力します。
3. (3) [Create Geometry Collection (ジオメトリコレクションを作成)] をクリックします。
1. コンテンツブラウザ で [Save All (すべて保存)] をクリックし、新しいジオメトリコレクションアセットを保存します。
シーン内で選択したアクタが、レベル内でジオメトリコレクションに置き換わります。

ジオメトリコレクションの作成に関する詳細については、「ジオメトリコレクションユーザーガイド」を参照してください。
破砕ツールを使ってジオメトリコレクションを破砕します。次の例では、Slice および Uniform Voronoi ツールを使って フラクチャ階層 に 4 つのレベルを作成しました。

ジオメトリコレクションの破砕に関する詳細については、「ジオメトリコレクションの破砕ユーザーガイド」を参照してください。

アンカーフィールド

アンカーフィールドでは、シミュレーション時に、自身のボリューム内に含まれるあらゆるジオメトリコレクションボーンを スタティック の状態に設定します。

FS_AnchorField_Generic をレベルにドラッグし、ジオメトリコレクションの隅にそれを重ねます。

このジオメトリコレクションを選択して [Details (詳細)] パネルに移動します。[Chaos Physics (Chaos 物理)] セクションまでスクロールして、[Initialization Fields (初期化フィールド)] 配列を展開します。Index [0] ドロップダウンをクリックして、リストから FS_AnchorField_Generic を選択します。

Click the Index 0 dropdown and select FS_AnchorField_Generic** **from the list

[Clustering (クラスタリング)] セクションに行き、[Enable Clustering (クラスタリングを有効)] チェックボックスをオフにします。これは、ジオメトリコレクションの破砕がよく示されるように、デモの目的で行う設定です。

Go to the Clustering section and disable the Enable Clustering checkbox

プレイモード メニューのボタンをクリックし、[Selected Viewport (選択ビューポート)] または [Simulate (シミュレート)] を選択して結果を表示します。

The bones on the corner stay anchored in place during the simulation

アンカーフィールドは、上記のステップで好きな数だけ追加できます。次の例では、ジオメトリコレクションの右上隅にもアンカーフィールドが追加されています。

また、同じアンカーフィールドを複数のジオメトリコレクションで同時に使用することもできます。次の例では、2 つのジオメトリコレクションに 1 つのアンカーフィールドが使用されています。

One Anchor Field used on two Geometry Collections

アンカーフィールには、ボックス、球体、平面の 3 つの フォールオフ形状 があります。これらの形状は、スタティックに設定されるボーンの数とエフェクトの実装方法に影響を及ぼします。

フォールオフ形状を変更するには、まず対象のアンカーフィールドを選択して [Details (詳細)] パネルに移動します。[Default (デフォルト)] セクションまでスクロールして、[Anchor Falloff Shape (アンカーのフォールオフ形状)] ドロップダウンをクリックします。目的のフォールオフ形状を選択します。

次の例では、アンカーフィールドに 球体 (Sphere) 形状を使用しています。

次の例では、アンカーフィールドに 平面 (Plane) 形状を使用しています。

スリープフィールドと無効化フィールド

スリープ フィールドと 無効化 フィールドは、剛体の速度が指定した しきい値 を下回った場合にその剛体を静止します。しきい値を高く設定すると、オブジェクトがより積極的に停止します。

これらのフィールドは、シミュレーションのパフォーマンスを向上させ、ジオメトリコレクションの各構成要素が互いに衝突する際の過度なジッターを回避するために使用されます。また、これらを使うことで、シミュレーションの一部となる剛体の数をより細かく制御することができます。

スリープ状態のボディは、アクティブなオブジェクトと衝突した際に再び起動します。無効化されたボディは、静止ステートになった後にシミュレーションから完全に除去されます。無効化されたボディを再び起動することはできません。

このタイプのフィールドには、Sleep (スリープ) と Disabled (無効化) に加えて Kill (キル) オプションが備わっています。このオプションはしきい値を無視し、ボディのシミュレーションを即座に停止して、そのボディがフィールドのボリュームとオーバーラップしたときにシミュレーションから除去します。

FS_SleepDisable_Generic をレベル内にドラッグして、下の画像のように配置します。

[Details (詳細)] パネルに移動して、[Default (デフォルト)] セクションまでスクロールします。ここで、フィールドがエフェクトを適用する際に使用する [Threshold (しきい値)] の値を指定できます。また、ここでは [Field Behavior (フィールドの動作)] や [Field Falloff Shape (フィールドのフォールオフ形状)]、[Debug (デバッグ)] (デバッグ情報を表示するかどうか) も指定できます。

The options available for the Sleep and Disable fields

次の例では [Debug] オプションが有効になっており、2 つのジオメトリコレクションを使ってスリープフィールドのエフェクトを示しています。左側は しきい値 が「2」に設定されており、右側は「50」に設定されています。

Example of Sleep fields with thresholds of 2 and 50

ご覧のとおり、最初のオブジェクトがボリュームを追加するとスリープになりますが、2 つ目のオブジェクトと衝突すると再び起動します。しきい値を高く設定すると、ボディがより積極的にスリープするように設定されます。

次の例では 無効化 フィールドに切り替えました。左側のフィールドは しきい値 が「2」に設定されており、右側のフィールドは「200」に設定されています。

Example of Disable fields with thresholds of 2 and 200

右側のジオメトリコレクションが無効化された後に、互いに衝突しないことに注目してください。しきい値を高く設定すると、エフェクトがより顕著に現れます。

最後に、キルフィールドを使って、あらゆる剛体のシミュレーションを即座に停止します。左側はジオメトリコレクションですが、右側は物理をシミュレートするスタティックメッシュを示しています。

Example of Kill fields stopping a Geometry Collection and a Static Mesh

マスターフィールド

はじめに

FS_MasterField は Unreal Engine に装備されている事前ビルドされた Chaos フィールドです。このフィールドは 「Engine」 > 「Content」 > 「EditorResources」 > 「FieldNodes」 にあります。

このフィールドにはカスタマイズのためのオプションが多数含まれており、主に以下の目的で使用されます。

ボーン間の接続を切断する外部のひずみを適用して剛体を有効にする。
剛体に速度を適用して、それらを現実味のある形で動かしたりスピンしたりする。

次の例では、ジオメトリコレクションと重なる部分にデフォルトの FS_MasterField を配置しました。

このデフォルトのコンフィギュレーションでは、フィールドによって外部のひずみが大量に適用され、ジオメトリコレクションが破砕します。次に、破砕された構成要素にフィールドによって視線速度と角速度が加えられ、構成要素がスピンします。最後にフィールによってノイズが適用され、エフェクトにランダム性が加わります。

結果は次のとおりです。

$The FS_MasterField applies strain to the Geometry Collection causing a fracture$

フィールドの形状は、[Field Falloff Shape (フィールドのフォールオフ形状)] ドロップダウンをクリックしてオプションを選択することで設定できます。

Select the Field Falloff Shape from the dropdown

また、フィールドの適用方法についても、[Activation Type (アクティベーションタイプ)] ドロップダウンをクリックしてオプションを選択することで設定できます。

Select the Activation Type from the dropdown

アクティベーションタイプ	説明
Delay (遅延)	フィールドは [Delay Amount (遅延量)] で指定された時間の後に有効になります。
OnTick (ティック時)	フィールドはそれぞれのティック時に有効になります。
OnTickWithDelay (遅延後のティック時)	フィールドは、[Delay Amount (遅延量)] で指定された時間の後に (初回のみ)、それぞれのティック時に有効になります。
Trigger (トリガー)	フィールドはブループリントで直接有効になります。

フィールドの 有効期限 は、[Details (詳細)] パネルの [Advanced Field Settings (高度なフィールド設定)] > [Timing and Lifespan (タイミングと有効期限)] セクションで設定できます。エフェクトを短期間にわたって適用する必要のあるフィールドを作成する場合に便利です。

これらの設定などの詳細については、後述のセクションで説明します。

外部のひずみ

外部のひずみ は、破砕されたジオメトリコレクションでボーン間の接続を切断する要素です。フィールドの外部のひずみに関するオプションを変更するには、[Details] パネルの [Apply External Strain to Break Node Connections (外部のひずみを適用してノード間の接続を切断)] セクションに移動します。

You can modify the external strain options of the field by going to the Apply External Strain to Break Node Connections section in the Details panel

オプション	説明
Use External Strain (外部のひずみを使用)	有効にすると、割り当てられたジオメトリコレクションにフィールドによって外部のひずみが適用されます。
Strain Magnitude (ひずみのマグニチュード)	適用するひずみ力の強さ。この値は、適用するひずみ力でボーン間の接続を確実に切断できるように、デフォルトで非常に高く設定されています。ひずみ力がジオメトリコレクションのダメージしきい値よりも低いと、ひずみによる破砕は生じません。
Strain Falloff Type (ひずみのフォールオフタイプ)	ボリューム内でひずみ力にフォールオフを適用します。選択できるフォールオフタイプには [Linear (線形)]、[Inverse (逆数)]、[Square (矩形)]、[Logarithmic (対数)] があります。
Strain Falloff Min Max (ひずみの最小/最大フォールオフ)	ボリュームの中心 (最小) からエッジ (最大) までのフォールオフ値を設定します。「0」の値ではフォールオフはなく、「1」の値では完全にフォールオフします。
Num Strain Hits (ひずみのヒット回数)	フィールドが適用される回数を設定します。フィールドはヒットごとに一度有効になるため、あらゆる力が適用される前に、複数のヒットによって複数のクラスタレベルを切断することができます。

ひずみのマグニチュード (Strain Magnitude)

次の例では、フィールドによってジオメトリコレクションのダメージしきい値 (Damage Threshold) よりも大きなひずみが適用されているため、ボーンが切断されています。

The Geometry Collection breaks due to the strain applied by the Field

次の例では 2 つの異なるジオメトリコレクションを使用しています。青色のジオメトリコレクションのダメージしきい値は「200,000」に、オレンジ色のジオメトリコレクションは「500,000」に設定されています。このフィールドは、マグニチュードが「400,000」の内部のひずみを適用しています。この結果、青色のジオメトリコレクションは破砕されますが、オレンジ色のジオメトリコレクションはそのまま残ります。

$The field is applying strain to two different Geometry Collections. The blue Geometry Collections have a Damage Threshold below the applied internal strain from the field, which results in fracturing$

ひずみのフォールオフタイプとその最小/最大値 (Strain Falloff Type & Min Max)

ひずみのフォールオフ を調整するには、[Strain Falloff Type] ドロップダウンをクリックしてオプションを選択します。また、希望どおりの結果を得るために、最小フォールオフ値と最大フォールオフ値を設定することもできます。

次の例では、フィールドにはフォールオフが適用されていません。

次の例では フォールオフが線形 (Linear) で、最大値が「2」に設定されています。

This Field has a Linear falloff with a Max value of 2

This Field has a falloff with a Max value of 2

パフォーマンス上の理由で、フォールオフとともに外部のひずみを使用することはあまり推奨されていません。ただし、内部のひずみと組み合わせて特殊なエフェクトを表現する場合は、外部のひずみのフォールオフが役立ちます。

内部のひずみ

「減衰」とも呼ばれる内部のひずみは、ジオメトリコレクションの内部のダメージしきい値を変更する要素です。有効な場合は、減衰フィールドによってボリューム内のボーンのダメージしきい値が、[Decay Amount (減衰量)] で指定した値だけ下げられます。

これは、ジオメトリコレクションを外部のひずみによって切断されるまで徐々に弱める場合に使用されます。

次の例では、[Activation Type] を [OnTick] に、[Delay Amount] を「1」秒に設定してあります。加えて、[Use Decay (減衰を使用)] チェックボックスをオンに、[Decay Amount (減衰量)] を「100,000」に、[Decay Delay (減衰の遅延)] を「1」秒に設定しました。

ジオメトリコレクションの [Damage Threshold] は「500,000」です。

これらの設定により、エッジに向かうフォールオフとともに、ボリューム内にあるボーンのダメージしきい値が毎秒 100,000 ユニット分下がります。結果は次のとおりです。

We enabled Use Decay and set the Decay Amount to 100,000 with a Decay Delay of 1 second

$The Field weakens the Geometry Collection until it fractures from external strain$

剛体を有効にする

ときには、ひずみを使わずにキネマティック剛体を有効にしたい場合があります。

これを行うには、[Field Settings (フィールド設定)] の [Advanced Field Settings (高度なフィールド設定)] > [Force Dynamic Switching] セクションに行き、[Force Dynamic Switch (動的スイッチを強制実行)] チェックボックスをオンにします。

Activate Kinematic bodies by going to the Advanced Field Settings - Force Dynamic Switching section and enabling the **Force Dynamic Switch** checkbox

次の例では、ジオメトリコレクションが Kinematic (キネマティック) に設定されており、フィールドによってひずみやベロシティ (速度) を適用することなくこのジオメトリコレクションが有効になっています。

IThe field is activating the Geometry Collection without applying any strain or velocity

また、[Activate Tagged Static and Skeletal (タグ付けされたスタティックメッシュとスケルタルメッシュを有効化)] チェックボックスをオンにして、スタティックメッシュ と スケルタルメッシュ を有効にすることもできます。

You can activate Static and Skeletal Meshes

有効にする各メッシュに、[Mobility (可動性)] を [Movable (可動)] に設定して 'SM_Rigids' アクタタグ を追加します。加えて、正しくシミュレートされるように、メッシュにコリジョンが設定されていることを確認します。

Both kinematic rigid bodies are activated by the fields

ベロシティ (速度)

視線速度

視線速度は、空間内の一点からオブジェクトを指定した量だけ遠ざけます。この点はデフォルトでボリュームの中心にありますが、ユーザーはこれを変更できます。

次の例では、視線速度が球体ボリュームの中心に適用されています。

The radial velocity is applied at the center of the sphere volume

視線速度の原点を変更するには、[Advanced Field Settings] > [Velocity Controls (ベロシティの制御)] セクションにある [Radial Position Offset (放射位置オフセット)] を変更します。次の例では、原点を Y 軸方向に 100 ユニット分オフセットしています。結果として、次の画像のように視線速度が球体ボリュームのエッジ部分から適用されます。

You can change the Radial Position Offset here

The velocity is applied from the edge of the sphere volume

また、[Apply Linear and Angular Velocities (線形速度と角速度を適用)] セクションの [Use Directional Vector (指向性ベクターを使用)] チェックボックスをオンにして、ベロシティを特定の方向に適用することもできます。

You can also apply velocity in a specific direction by going to the Apply Linear and Angular Velocities section and enabling the Use Directional Vector checkbox

次の例では、[Directional Magnitude (指向性マグニチュード)] が「800」に設定された上方向のフィールドベクターを適用しています。

This Field is applying a Directional Magnitude of 800 in the up vector

フィールドを回転するとベロシティの方向が変わります。次の例では、フィールドを回転してベロシティの方向を変えています。

The Field is rotated to change the velocity direction

指向性ベクターを手動で入力することもできます。これには、まず [Advanced Field Settings] > [Velocity Controls] セクションにある [Override Directional Vector (指向性ベクターをオーバーライド)] チェックボックスをオンにします。次に [Directional Vector Override (指向性ベクターオーバーライド)] の値をそれぞれ入力します。

You can manually enter the direction vector

The Field is applying velocity by using the Directional Vector Override value

角速度

角速度を適用するには、[Apply Linear and Angular Velocities (線形速度と角速度を適用)] セクションの [Use Torque (トルクを使用)] チェックボックスをオンにします。適用するベロシティのマグニチュードを制御するには、[Torque Multiplier (トルク乗数)] の値を設定します。

次の例では、[Torque Multiplier] が「64」に設定されています。

Enable the Use Torque checkbox and enter the Torque Multiplier

This Field is applying Torque with a multiplier of 64

力 (フォース) とベロシティ

FS_MasterField には、ボリューム内に力またはベロシティを適用するオプションがあります。フィールドではデフォルトでベロシティが適用されます。これによって、オブジェクトの質量やボリュームを考慮することなく、そのベロシティ (速度) が指定された値に明示的に設定されます。

力の適用ではシミュレーション時に各オブジェクトの質量が考慮されるため、より現実的なものとなります。ジオメトリコレクションの質量を調整するには、コンテンツブラウザ から ジオメトリコレクションアセット を開いて [Collision (コリジョン)] セクションに移動します。[Mass (質量)] に希望の値を入力します。

Open the Geometry Collection asset, go to the Collision section and enter the desired amount for Mass

ジオメトリコレクションを使用する場合、フィールドでは [Physics (物理)] セクションの [Mass] の値を使用しないことに注意してください。代わりに、ジオメトリコレクションアセット自体の設定のみが考慮されます。

力をスタティックメッシュまたはスケルタルメッシュに適用する場合は、[Details] パネルを [Physics] セクションまでスクロールして、オブジェクトの質量を設定します。[Simulate Physics (物理シミュレーション)] をオンにして、[Mass] に値を入力します。

Go to the Details panel and scroll down to the Physics section.Enable Simulate Physics and enter the Mass value

次の例では、左側のフィールドではベロシティを適用し、右側のフィールドでは力を適用しています。それぞれのフィールド内には、質量が「500」キログラムと「1000」キログラムの 2 つのオブジェクトがあります。

ベロシティを適用しているフィールドでは、それぞれの質量が異なっていても、両方のオブジェクトが同じようにジャンプしています。一方で、力を適用しているフィールドでは、両方のオブジェクトに同じ量の力が適用されていても、それぞれが異なる動きを見せています。

The field applying velocity does not take into account the object's mass

フォールオフ

FS_MasterField には、ボリューム内に適用されているベロシティのフォールオフを制御するためのさまざまなオプションがあります。フォールオフのタイプは、[Apply Linear and Angular Velocities] セクションの [Velocity Field Falloff Type (ベロシティフィールドのフォールオフタイプ)] ドロップダウンで変更できます。

You can change the falloff type by going to the Apply Linear and Angular Velocities section and clicking the Velocity Field Falloff Type dropdown

ベロシティフィールドのフォールオフタイプ

フォールオフのタイプ	説明
None (なし)	フィールドにフォールオフ関数は適用されません。
Linear (線形)	フォールオフ関数は X に比例します。X は、ボリュームの中心からそのエッジまでの距離を表します。
Inverse (逆数)	フォールオフ関数は 1 / X に比例します。X は、ボリュームの中心からそのエッジまでの距離を表します。
Squared (2 乗)	フォールオフ関数は X * X に比例します。X は、ボリュームの中心からそのエッジまでの距離を表します。
Logarithmic (対数)	フォールオフ関数は Log(X) に比例します。X は、ボリュームの中心からそのエッジまでの距離を表します。

Linear (線形) のフォールオフタイプを使用する場合、フィールドでは最大ベロシティをフィールドの中心に適用し、フィールドのエッジで最小ベロシティになるように、ベロシティを徐々にフェードします。

次の例では、フィールドの [Minimum Velocity Falloff (最小ベロシティフォールオフ)] が「0」に、[Maximum Velocity Falloff (最大ベロシティフォールオフ)] が「1」に設定されています。

In this Field the Minimum Velocity Falloff is 0, and the Maximum Velocity Falloff is 1

フォールオフの最大値と最小値を調整することで、異なるエフェクトを作成することができます。たとえば、次の例ではフィールドの 最小フォールオフ の値が「-1」に、最大フォールオフ の値が「0」に設定されています。負の値を設定すると、オブジェクトが遠ざかるのではなく、中心に向かって引き寄せられます。これによって次のようなエフェクトになります。

In this Field the Minimum Velocity Falloff is -1, and the Maximum Velocity Falloff is 0

また、最小フォールオフと最大フォールオフの値をそれぞれより大きな整数値に設定することで、ボリューム内にリングエフェクトを作成できます。次の例では、最小 フォールオフ** の値が「-1」に、最大フォールオフ の値が「1**」に設定されています。

In this Field the Minimum Velocity Falloff is -1, and the Maximum Velocity Falloff is 1

ノイズ

FS_MasterField には、ボリューム内に適用されているベロシティと力にノイズを加える機能が備わっています。ノイズにより、フィールド内でオブジェクトに適用される、本来は予測可能なベロシティにランダム性が加わります。

フィールドにノイズを加えるには、[Details] パネルの [Noise (ノイズ)] セクションにある [Use Noise (ノイズを使用)] チェックボックスをオンにします。フィールド内でベロシティに対して乗算されるノイズの最小値と最大値を設定できます。さらに、ランダム性の作成に使用される Perlin ノイズをスケールする [Noise Scale Multiplier (ノイズスケール乗数)] を設定することもできます。

To add noise to the Field, go to the Noise section in the Details panel, and enable the Use Noise checkbox

次の例では、ボックスフィールドによってティック時にノイズなしのベロシティが適用されています。

The box Field is applying velocity on Tick without any noise

次の例では、最小ノイズ の値が「0.8」に、最大ノイズ の値が「1」に設定されたベロシティが、ボックスフィールドによってティック時に適用されています。[Noise Scale Multiplier] は「30」に設定されています。

The box Field is applying velocity on Tick with a Minimum Noise value of 0.8 and a Maximum Noise value of 1

ジオメトリ コレクションを作成する

アンカー フィールド

スリープ フィールドと無効化フィールド

マスター フィールド