布地のリアルな動きとキャラクターとのインタラクションをシミュレートするCGI技術।
技術的詳細
現代のクロスソルバーは、1平方メートルあたり1,000～50,000頂点の解像度で動作し、密度と弾性は、ストレッチスティフネス（0.1～1.0）、ベンドレジスタンス（0.01～0.5）、ダンピング値（0.1～0.9）などのパラメータで定義されます。 Verlet積分とPosition Based Dynamics（PBD）が、安定した計算のための数学的基盤を形成しています。制約ベースのシステムは、リアルなドレープを達成するために、フレームあたり最大20回のイテレーションで解決します。Marvelous Designerのような特殊なソルバーは、経糸と緯糸を個別にシミュレートする異方性マテリアルモデルを使用しています。
歴史と発展
1986年、PixarのJerry Weilが短編映画「Red's Dream」のために、最初の布シミュレーションのアプローチを開発しました。1995年、Xavier Provotが、マススプリングシステムの爆発を防ぐ安定した数値的手法を確立しました。2001年の「Shrek」は、アニメーション映画で初めて大規模な衣装シミュレーションを使用し、2006年の「Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest」は、水中での海洋布物理を実装しました。Nvidia PhysX（2008）とQualoth（2010）は、GPUアクセラレーションによる複雑な計算を、最大10倍の速度向上で民主化しました。
映画での実用例
2003年の「The Matrix Reloaded」では、Burly-Brawlシーケンスのために、300フレームにわたって40,000ポリゴンのNeoのマントをシミュレーションしました。マーベル作品のスーパーヒーローコスチュームは、ハイブリッドアプローチを使用しています。クローズアップにはスタティックなヒーロコスチューム、広角ショットには完全にシミュレートされたダブルを使用します。「Blade Runner 2049」（2017）では、実物の衣装とシミュレートされた要素を組み合わせて、風や天候の影響に対する一貫性を実現しました。ワークフローとしては、複雑なシーンでは1秒あたり0.5～2GBのクロスキャッシュがレンダリングされることが多く、ストレージ容量の正確な事前計画が必要です。
比較と代替手段
布シミュレーションは、一次元の毛包システムではなく、隣接する頂点間の双方向の力伝達によって、ヘアシミュレーションと区別されます。ブレンドシェイプは、単純な旗の動きに対してコスト効率の高い代替手段を提供しますが、物理的に正しい質量分布を達成することはできません。Expressionベースのデフォーマによるプロシージャルアニメーションは、「Spider-Man: Into the Spider-Verse」（2018）のような様式化されたプロダクションでは、シミュレーションの代わりとなります。この映画では、意図的に非フォトリアリスティックな動きが求められました。