3/14に開催した第6回Substance Designerゆるゆる会のテーマは地面でした。
特に自然か人工かは指定していない、一般的にGroundとして扱われるもの全般ということでいろいろな地面を参加者の方が作っていらっしゃいました。
SDの会だってのにHoudiniの解説しかしない人が出てくるという珍事もありましたが、盛況に終わったのではないかと思います。
さて、そのHoudiniの解説しかしなかったちょっとあれな人は骨折して会場に来れなかったということでリモートで参加されていたのですが、もんしょさんの作ったものはブログで解説してくれるんですよね？とか言ってきたわけで。
解説予定もなかったのですが、そう言われたら解説するしかないやろってことで解説します。
私はSandy Groundという名前で一応砂地に石が混じってるような地面を作ったのですが、割と簡単に作ったもので特筆すべき部分はありません。
こんな感じ。
砂地の地面の部分は凹凸もほとんどなく、砂粒のノーマルと荒野っぽさを少し出すためにちょっとした段差が入ってる程度です。
もちろん石の部分は高さがありますが、埋まってる設定なのでちょっと頭を出してる程度。
石は最近追加された [Atlas Scatter] ノードを使っていますが、Atlasで作成した石は本当に適当に作りすぎてヤバいレベルです。
この辺はゆるゆる会で解説したのでここでは割愛します。
このマテリアルには実はちょっとした仕掛けが施されています。
それがタイトルにあるWangのタイルです。
Wangのタイルとはどういうものかというと…面倒なので以下のサイトを参照してください。
図にあるようにテクスチャを16分割し、縦の青いライン、横の青いライン、縦の赤いライン、横の赤いラインはすべて接続が可能にします。
タイルに1～16の番号を付けた場合、 1番タイルの右側は赤いラインなので、赤いラインを左側に持つタイル（4番とか9番とか）と接続できるわけです。
このようにタイルごとの接続情報を利用していくらでも置き換えができ、かつ無限とも言えるような接続パターンで接続していける、いわゆるタイリングパターンを見せないでタイリングができるというわけです。
実際にUE4でやってみたのがこちら。
左は普通のタイリング、右はWangタイルです。
左はタイリングがバレバレですが、右はある程度のパターンが見えるものの、明らかにタイリングパターンがわかりにくくなっています。
では、どのように作成しているかというと、上のサイトで使われているものをほぼそのまま踏襲しています。
ただしノーマルやラフネスなども同様にWangタイルを作成する方法で、上のサイトのようなベースカラーだけWangタイルをして、その結果からノーマルを求めるという形は採用していません。
縦/横の青/赤ラインの対応する部分はすべて同じ場所からテクスチャを持ってきます。
ただの長方形をそのまま割り当てるのは良くないので、接続部はノイズで歪ませたブレンドマスクを使ってブレンドしています。
また、四隅の部分はすべてのタイルで接続ができなければならないので四隅だけはすべての場所で同じ場所からテクスチャを持ってきてブレンドします。
こうすることでそれぞれのタイルの対応するラインが接続可能になります。
注意点としては、接続に使用するテクスチャはあまり特徴的すぎないほうがいいという点です。
あまりに特徴的すぎるとその特徴が縦横に連続することになるので割とバレます。
残念ながら今回作成したWangのタイル生成用グラフはそういう特徴が出ないように手で調整するという形を採用していますが、よりよい結果を求めるのであればDeep Learningなどを利用して自動的にいい感じの場所をいい感じにブレンドしてもらうようにすべきでしょう。
現在のSubstance Designerには出来ませんが、将来的にはSubstance Alchemistでできるようになるかもしれませんね。
UE4のマテリアルはこんな感じです。
Customノードを多用していたり、なにげにDetail Normalを使っていたりしますが、コピペすれば多分使えるはずです。
今回はタイルパターンが元のUV値に合わせて自動的に生成されるようになっていますが、自前のパターンテクスチャを使用することももちろん可能です。
その場合は接続が正しくなるようにパターンを生成する必要があるので注意してください。
また、この手法は普通にテクスチャサンプリングしてしまうと接続部分でミップレベルがおかしくなるという弱点がありますが、こちらもミップレベルを自前で計算するという手法で対応しています。
その関係でテクスチャのサイズを指定しなければならないのがちょっと面倒です。
以下はWangのタイルでリンク場所がバレバレな失敗例。
四角いタイル形状が非常にわかりやすいですね。
これは元マテリアルにPerlinノイズによる緩やかな傾斜を与えた場合の結果ですが、なぜこうなるかというとノーマルマップを見るとうっすらわかります。
緩やかな凹凸から生成されたノーマルが思いっきりずれてしまっていて、ノーマルの段階でタイルの接続部がバレるようになってしまっています。
今回のSandy Groundマテリアルはこのような問題に引っかからないように注意して作成されているのです。
というわけで適当ではありますが解説はこれで終了します。
マテリアルはTrelloの方で公開していますし、UE4のアセットも内包するReadmeにリンクを書いておいたので、そこからダウンロードできるようになっています。
興味がありましたらDLして調べてみてください。
