Unreal Engine 5 で学ぶビジュアルエフェクト実装 基本機能から Niagara、シミュレーションまで

高機能ゲームエンジンによるグラフィックス演出技術を手に入れろ。豊富な作例で魅力的な画作りを学ぼう!

『Unreal Engine 5 で学ぶビジュアルエフェクト実装 基本機能から Niagara、シミュレーションまで』 (武者 拓也 著、翔泳社、2023 年 5 月刊) は、マテリアルとポストプロセスから入り、パーティクルの仕組みである Niagara を経て、GPU 上で動かすシミュレーションまでを全 16 章で扱います。版元が示す想定読者は、Unreal Engine 5 でのゲーム開発に取り組んでいて効果的なエフェクトを模索している人で、ゲームプログラマ、アーティスト、テクニカルアーティストの 3 つの職種が挙げられています。

全 16 章の構成、マテリアルから流体シミュレーションまで

Chapter 1「エフェクト入門」はエフェクトの定義と種類、パーティクルの構成要素、エフェクト制作の外部ツールを整理し、Chapter 2「Unreal Engine 5 の導入」でインストールからプロジェクトとレベルの作成、実行ファイルの書き出しまでを進めます。Chapter 3「マテリアルを使ってエフェクトを作成する」では川の水面と揺れる草を、Chapter 4「ポストプロセスを作成する」では Custom ノードに HLSL のコードを書いて万華鏡エフェクトと VHS 風ノイズエフェクトを作ります。Chapter 5「ブループリント」を挟み、Chapter 6「Niagara の全体像」から Chapter 10「外部ツールを用いて表現をさらに広げる」までの 5 章が Niagara の本体で、噴水、トレイル、ジェット噴射、花火、爆風、オブジェクトの爆破、誘導ミサイルといった制作例が並びます。後半の Chapter 11「GPU Simulation ステージの概要」から Chapter 16「【制作例】流体シミュレーション (実装編)」までは、GPU 上の計算で群れ、Game of Life、木の生成、流体を表現する章です。

Niagara のエミッタとモジュールで組むパーティクル

版元の紹介文は、ビジュアルエフェクトを ゲーム開発 でユーザー体験を向上する要素とし、ゲームの面白さを作るゲームロジックには影響を与えないものと説明しています。パーティクルは、小さな粒を多数生み出して動かし、煙や火花などを表す表現の手法です。Niagara は、エミッタとシステム、モジュール、スポーンとアップデート、レンダラー、アトリビュートという部品でパーティクルを組む仕組みで、本書の Chapter 6 はこれらの部品を 1 節ずつ取り上げています。Chapter 7 ではカーブエディターとカスタム式、レンダラーの描画方向のカスタマイズを、Chapter 8「Niagara をゲームと連携させる」では作ったエフェクトをワールドに配置し、Niagara システムが自動的に削除されてメモリが解放されるようにする手順を扱います。Chapter 10 にはスクラッチパッドでモジュールを自作する節もあります。

Boids と SPH を GPU で動かす後半の理論編

後半の Chapter 12 から Chapter 14 は、群れ、Game of Life、木の生成のシミュレーションです。Boids は個々の個体が近くの仲間との距離と向きだけを見て動く規則から群れ全体の動きを生み出す手法で、Game of Life は格子上のセルが周りのセルの状態で生死を決める規則の繰り返しです。どちらも、粒やセルごとの計算を互いに独立して進められる アルゴリズム です。Chapter 15「流体シミュレーション (理論編)」は SPH の理論として勾配、発散、ラプラシアン、カーネル関数の定義と可視化、最終的な計算式までを順に説明し、Chapter 16 で数式をコードに落とし込み、圧力ベクトルと粘性ベクトル、外力の計算、位置の更新、水面レンダリングを実装します。Chapter 11 には、シミュレーションを「理論」と「実装」に分けて考えるという節が置かれています。

Chapter 2 のインストールから始まる構成と HLSL のコードを書く章

Chapter 2 は Unreal Engine 5 のインストールとプロジェクトの作成から始まります。Chapter 4 と Chapter 11 には Custom ノードや HLSL のコードでエフェクトやシミュレーションを書く節があり、Chapter 15 には勾配、発散、ラプラシアンと、カーネル関数の定義と計算の節があります。本書は、マテリアルとポストプロセス、Niagara のパーティクル、GPU 上のシミュレーションという 3 つの手段を、川の水面から流体の水面レンダリングまでの作例として全 16 章に収めています。