Cloth Body

Cloth body позволяет физически моделировать текстиль, одежду и листву, а также листы любого мягкого материала. Ткань можно разорвать на куски, а также прикрепить к телам следующих типов:

• Rigid body
• Ragdoll body
• Dummy body

Чтобы прикрепить ткань к телу так, чтобы она свисала как плащ или занавеска, используйте сочленение Particles.

Cloth body значительно улучшает внешний вид одетых персонажей (в остальном полностью анимированных) и экономит время игровых художников. Однако моделирование этого типа тела довольно затратно, и настоятельно рекомендуется использовать оптимизацию расстояния, чтобы избежать снижения производительности.

Примечание

Cloth body можно присвоить только объектам Dynamic mesh.

Дополнительная информация#

В большинстве случаев важно, чтобы триангуляция полигонов меша, для которого генерируется Cloth body, была такой, как показано! В противном случае растяжение по всем направлениям не будет правильным и равномерным.

Например, в 3ds Max топологию меша необходимо отредактировать вручную: выберите в меню Modify > Selection > Edit Edges и щелкните Turn, чтобы превратить треугольники в полигоны.

Cloth body моделируется как набор точечных масс (частиц), расположенных в вершинах меша. Каждая частица имеет форму шара и связана с другими частицами внутренними пружинными сочленениями, расположенными по краям меша. Внутренние сочленения позволяют воссоздать топологию меша, с одной стороны, и ограничивают растяжение и складывание, с другой.

Каждая частица характеризуется положением, массой и скоростью и имеет постоянную сферическую форму с заданным радиусом. Общая масса всего тела равномерно распределяется между ними. В соответствии со вторым законом Ньютона на частицы могут действовать сила или импульс, приложенный внутренними сочленениями и внешними силами (столкновение, сила тяжести, сопротивление воздуха, ветер и т. д.).

Столкновение частиц с самими собой и столкновения между различными телами Cloth не рассчитываются. Однако ткань взаимодействует с окружающей средой, сталкиваясь с другими физическими телами, если установлен флажок Collision. Поведение ткани при контакте контролируется такими параметрами, как трение и восстановление. Селективное физическое взаимодействие доступно через соответствующие битовые маски.

Таким образом, Cloth body можно рассматривать как ограниченную систему твердых частиц и, следовательно, разделяет некоторые параметры с твердыми телами:

• масса;
• трение;
• восстановление;
• линейное и угловое демпфирование.

Радиус частицы#

Как уже было сказано, каждая частица представляет собой сферу с заданным радиусом. Это дает следующее:

• Частицы ткани используют непрерывное обнаружение столкновений, поэтому более высокие значения предпочтительнее для более надежного поведения. Столкновения между частицами не рассчитываются и не должны учитываться при установке радиуса. Однако будьте осторожны, поскольку частицы слишком большого диаметра могут привести к некорректному взаимодействию с окружающей средой (подергиванию или иному нестабильному поведению ткани). Слишком малый радиус приводит к плохой обработке столкновений.
• Поскольку частицы ткани приближены к сферам, ткань никогда не ложится на землю ровно или плотно прилегает к поверхностям. Всегда есть зазор, размер которого соответствует заданному радиусу.

Примечание

Предмет может пройти сквозь ткань, если радиус частицы мал, а ткань растянута. Причина в том, что непрерывное обнаружение столкновений выполняется только для сфер частиц, расположенных в вершинах меша ткани.

Итерации решения сочленений#

Ткань может деформироваться при растяжении и складывании. Эти деформации контролируются связями двух типов:

• Линейное восстановление контролирует растяжением.
• Угловое восстановление управляет складыванием.

С помощью этих типов ограничений можно получить желаемый внешний вид ткани и имитировать множество различных деформируемых материалов, от жесткого картона до мягкой лайкры.

Линейное восстановление#

Угловое восстановление#

Параметр жесткости — это дополнительное ограничение движения ткани, которое делает ее более жесткой и негибкой. Для этого линейная и угловая скорости каждой частицы ткани корректируются в соответствии с полными скоростями, интерполированными для всех частиц.

• Минимальное значение 0 делает ткань эластичной, гибкой и легко деформируемой.
• Максимальное значение 1 делает ткань более жесткой и менее склонной к деформации.

Когда ткань растягивается до предела эластичности или складывается, она рвется и рассыпается на куски. Разрыв вызывается приложением силы или столкновением с физическим телом и зависит от жесткости ткани (контролируется параметрами линейного и углового восстановления). Например, представьте, как пушечное ядро попадает в парус и оставляет в нем дыру. Ткань рвется только по краям треугольников ткани, разделяя вершины меша и дублируя частицы.

Разрыв ткани

Примечание

Если оторванные куски ткани падают на одну плоскость, они вызывают мерцание (Z-fighting).

Линейное пороговое значение#

Угловое пороговое значение#

Каждый кадр обновлять огромное количество объектов, расположенных далеко от камеры, а поэтому трудно различимых или наблюдаемых как общая масса, является пустой тратой ресурсов.

Чтобы улучшить производительность и избежать чрезмерной нагрузки, для моделирования ткани можно выбрать режим обновления с меньшей частотой кадров. Когда игрок находится за пределами области, указанной параметром Update Distance Limit, ткань перестает обновляться и застывает в статичном положении.

Приведенные ниже режимы частоты кадров позволяют задать частоту обновления моделирования ткани в случаях, когда объект виден, когда видна только его тень или когда он не виден вообще.

Вкладка Parameters -> Physics → раздел Periodic Update

FPS When Object Is Rendered To Viewport	Значение частоты обновления, когда объект отображается в области просмотра.
FPS When Only Object Shadows Are Rendered	Значение частоты обновления, когда сам объект находится за пределами области просмотра, и только его тень отображается в области просмотра.
FPS When Object Is Not Rendered At All	Значение частоты обновления, когда объект и его тень не отображаются в области просмотра.
Update Distance Limit	Расстояние от камеры, в пределах которого необходимо обновить объект.

Примечание

Эти значения не являются фиксированными и могут изменяться движком в любое время для обеспечения наилучшей производительности.

Эта функция включена с настройками по умолчанию, обеспечивая оптимальную производительность, и может быть настроена для каждого объекта в UnigineEditor или через API во время выполнения.

Внимание

Помните, что использование пониженной частоты кадров обновления для объекта должно быть тщательно продумано в логике вашего приложения, так как это может привести к различным проблемам с рендерингом объектов Mesh Skinned и Mesh Dynamic (мерцание из-за несовпадения, например, в случае прикрепления ткани к Mesh Skinned).

Чтобы присвоить объекту Cloth body через UnigineEditor, выполните следующие действия:

1. Откройте окно World Hierarchy.

2. Выберите объект Dynamic Mesh, которому нужно присвоить Cloth body.

   Примечание

   Убедитесь, что меш объекта соответствует требованиям!

3. Перейдите на вкладку Physics в окне Parameters и назначьте физическое тело выбранному объекту, выбрав Body -> Cloth.

   

4. Задайте название тела и при необходимости настройте параметры.

Ткань, прикрепленная к анимированному персонажу

Полотно можно прикрепить к телам следующих типов:

• Rigid body
• Ragdoll body
• Dummy body

Чтобы прикрепить ткань к телу, используйте сочленение Particles. В случае тел Rigid (статических или динамических) и тел Dummy закрепленные частицы остаются фиксированными в своем положении и повторяют преобразования объектов, к которым они крепятся, вытягивая за собой ткань.

1. Выберите тело Rigid, Ragdoll или Dummy.
2. Добавьте сочленение Particles.
3. Укажите тело Cloth.
4. Настройте область прикрепления, используя параметры Threshold и Size сочленения Particles.

Примечание

Чтобы обеспечить стабильную симуляцию, установите соответствующие массы для ткани и тела, к которому она крепится. Несбалансированные массы могут вызвать подергивание сочленений ткани.

Присоединение к Skinned Mesh#

Убедительная симуляция одежды персонажа со скелетной анимацией требует другого подхода. Чтобы отслеживать преобразования костей, каждая вершина ткани, которая находится в области сочленения Particles, сопоставляется с ближайшей вершиной Mesh Skinned (до расстояния, указанного параметром Threshold для сочленения Particles).

Примечание

Не рекомендуется прикреплять ткань непосредственно к персонажу со скелетной анимацией, потому что различие в топологии может привести к визуальным артефактам. Вместо этого лучше создать идентичную тканевую поверхность на меше персонажа со скелетной анимацией, сделать ее невидимой и прикрепить к ней физическую ткань.

Например, нам нужно создать плащ, который одной стороной приклеен к плечам персонажа со скелетной анимацией, а остальные части свободно провисают складками. Это делается следующим образом:

1. При создании Mesh Skinned добавьте поверхность плаща, идентичную плащу, который будет носить персонаж. Это может быть как целый плащ, так и только его обрезанная часть, которую нужно приколоть. Последнее предпочтительнее при моделировании сложной одежды, что требует более гибкого контроля над тем, какие части моделировать физически, а какие перемещать с персонажем со скелетной анимацией. В нашем случае это часть ткани на плечах.
2. Добавьте меш со скелетной анимацией, на который назначено тело Ragdoll. Убедитесь, что поверхность плаща включена.
3. Добавьте отдельный Mesh Dynamic для ткани и синхронизируйте его положение с персонажем со скелетной анимацией. Отключите моделирование физики (CTRL + SPACE) и назначьте тело Cloth.
4. Прикрепите тело Cloth к телу Ragdoll. Если расстояние, заданное в параметре Threshold сочленения Particles, достаточно низкое, физический плащ будет автоматически прикреплен только к поверхности плаща (то есть плечам). После этого плащ просто отключается и не создает никакой нагрузки.