2024年4月25日（現地時間）- F12は、3D樹木成長アドオン The Grove 2.1 のリリースを発表しました。
新機能ハイライト
今回のリリースでは、二次成長の真の原因を解明するために、太さの蓄積を促す長い出来事の連鎖を追求し、複雑なプロセスを見事に機能するエレガントでシンプルな理論に集約したとのことです。この理論を導入することで、重要な二次成長はそのエリアの光環境と密接に関連するようになりました。
また、光と影のコントラストを高めたことで、光屈性、反応木、最終的な枝の消滅など、シミュレーションのあらゆる側面がさらに向上しています。これらの側面はすべて、樹木が驚くほどバランスよく成長する新たな均衡の中で連動します。さらに、多くの修正が行われています。
二次成長
The Groveではこれまで、レオナルド・ダ・ヴィンチの樹木の法則に従って枝の太さが成長していました。この500年前の観察は、かなり自然主義的で、古い枝には効果的でしたが、比較的新しく細い枝に見られるニュアンスが欠けていました。このアップデートでは、レオナルドには悪いが、古いコードの行を最終的に削除し、新しい木のルールが追加されています。
木の枝の成長は、光合成によるエネルギーとそのエネルギーの使用によって決まります。枝が長くなると、エネルギーの消費が増え、葉がそれを補充する必要があります。しかし、エネルギーの余剰だけが枝を太くするわけではなく、木は成長ホルモンを使って成長する場所とタイミングを調整し、バランスを取っています。つまり、太く成長するための本当の原動力は、ホルモンの流れです。光合成は、水を大量に使う非効率的なプロセスであり、光合成が増えると水分の蒸発量も増え、この水の流れが根からホルモンを運んできます。一文に要約すると、
「最も成長が進んだ枝は、一番多くの水を吸収し、それによって最も多くの成長ホルモンを運び、それが枝の成長をさらに促進します。」
太さの正確な積み重ねの影響は、比較的細い枝で最もよく見られ、枝は重力の影響を受けやすく、そのために単純によく曲がります。太さがわずかに変わるだけで、時間の経過とともに樹木の性質は完全に変化します。Thicken > Gainスライダーを使えば、この新しい木の法則をさらに高めることができます。
.@thegrove3d 2.1 got rid of Da Vinci’s rule of trees to employ a new secondary growth system that better simulates the thickening of branches, adopted the scientific naming scheme, and introduced miscellaneous fixes.
Details: https://t.co/1Dw0Oxm8jO#thegrove3d #environmentart pic.twitter.com/QL7l3L1699
— 80 LEVEL (@80Level) April 26, 2024
曲げ（Bend up）
枝がどのように曲がるかを簡単にまとめると次のようになります。
- まず、重力によって枝が下に引っ張られる。
- 次に、それに対抗する力として枝が太くなる。
- 最後に、リアクションウッドと呼ばれる特殊な木材が非常に強い力を発揮し、曲がった枝を完全に逆方向へ曲げる
その上方への曲がりの強さは、枝が太くなるスピードに正比例するため、上記の太さの蓄積の改善も、この上方への曲がり具合に大きな影響を与えます。
- わかりやすくするために、Bend > Reaction は Bend > Upと呼ばれるようになった。
- Bend > Upは、重心を考慮することでさらに改善されます。
- 厚みを増すことが光に大きく依存するようになったため、Shade の Turn > Up を区別する必要がなくなり、そのスライダーはなくなりました。
これにより、新しい成長には「Turn > Up」、古い成長には「Bend > Up」が使えるようになりました。この2つは同じ効果であると考えられるので、1つのパラメータにまとめる方法をまだ探しているところとのことです。
枝の生と死
樹木は毎年新しい枝を何本も増やすが、その多くはあまり長持ちしない。常に冗長な枝を落とすことで、木はできるだけ多くの光を取り込む最適な枝の構造を作り出す。新しい枝はそれぞれ新しい空間を探索し、局所的な光環境をチェックしている。
Every year a tree adds numerous new branches, but many of these don’t last very long. By constantly dropping redundant branches, a tree creates an optimal structure of branches that captures as much light as possible… https://t.co/U9alMCG4Zm pic.twitter.com/XegNcH2xNM
— The Grove 3D (@thegrove3d) April 25, 2024
簡単にまとめると、光合成の量が増え、そのエネルギーを使う枝の表面が増えることで、成長ホルモンを取り込む水が増え、枝が伸びて成長します。単純明快だが、これが永遠に続くわけではありません。日陰で成長する新しい小枝は、葉から失われる水分が少なくなり、成長ホルモンの量も少なくなるため、成長が止まることは容易に理解できます。しかし、樹木が上に新しい枝を増やし続けると、下の葉が日陰になってしまうので、一度成功した古い枝にも同じメカニズムが働きます。下部の枝は光に向かって外側に伸び続けるが、その一方で、樹冠の日陰になる中央部の葉は失われていきます。細長くなった枝の先には葉が一房だけ生え、成長ホルモンはより広いカンビウムの表面積で希釈され、やがて枝は成長を止め、枯れて落下します。
要約すると「枝は、光合成とカンビウムの比率が低くなりすぎると枯れてしまいます。」
このことが、二次成長の速度の向上と、光と影のコントラストの向上の両方といかに複雑に関係しており、このリリースにたどり着くのが非常に大変だったようです。
これにより、［Drop］>［Shaded］、［Drop］>［Weak］、［Drop］>［Obsolete］がほとんど1つのスライダーに統合され、ほとんどの木は、Drop > Weakのスライダーをコントロールするだけで済むようになりました。まだShadedと Obsoleteのスライダーは削除されていませんが、最終的にはこれらを完全に削除し、樹木の成長の核心に迫る、より洗練されたシミュレーションになる予定です。
また、以前のThe Groveでは樹木は無限に成長し続けましたが、今回の変更によって樹木は最終的に枯れるようになりました。そして、場合によっては、報告されている樹種の最大樹高よりも早く枯れてしまうこともあります。これについては、さらなる研究とプリセットの微調整が必要で、今後の課題とされています。
木の腐朽（Decay）
枯れゆく枝、そして最終的には木全体が枯れゆくことに焦点を当てつつ、The Groveが枯れ枝を処理する方法のリファクタリングが行われました。裏側では、枯死は枝全体ではなくノードのプロパティになり、どの枝の部分でも枯れることができるようになりました。これは、弱い枝を落とす新しい方法を機能させるために重要なことで、古い枝がより自然に朽ちていきます。
旧来の［Drop］>［Stick Around］スライダの効果は反転し、［Decay］と呼ばれるようになりました。Decayがゼロの場合、枯れた枝は無期限に残り続けます。Decay のレートが上がると、枯れ枝はより早く朽ちていきます。成長中は枯れた枝が赤く表示されるようになったので、この現象がはっきりとわかります。
光と影
The Groveでは、光の計算にレイトレーシングを使用しています。木の各点におけるいわゆる局所的な光環境は、上の葉がどれだけ空を隠しているかによって計算されます。これらの計算を高速化するために、木の葉は単純な三角形に抽象化されています。これは素晴らしい機能ですが、今回のリリースでは以下の改良により、さらに機能性が向上しています。
- 各枝の端に三角形を追加し、樹冠に入る側面からの光をより多く遮断します。
- ライト計算に枝のジオメトリを含めるオプションが追加されました。枝の完全な3Dモデルビルドは時間がかかりすぎるため、これは、大まかな近似ですが、同じように機能します。
- 松の枝に沿った古い針葉の陰影を考慮するために、最新の成長年の直径を大きくすることができるようになりました。また、これがより正確な葉の近似値となる木もあります。これを使うには、まず「Shade > Branches」を有効にし、「Shade > Alongside」と「Shade > Diameter」のスライダーを使います。
- 最大の改善点は、Shadeのジオメトリを全体的に変更して、枝の端によりよく沿うようにしたことです。以前のシナリオでは、枝は実際よりも多くの陰影を測定していました。これは、木々をよりはっきりさせ、より強い個性を持たせます。この改善により、「Favor > Bright」に高い値を使用できるようになり、枝の自律性の理論をサポートします。
光は基本的な役割を果たすため、4つ目の変更はシミュレーションの他のあらゆる側面に広く影響を及ぼします。太さの蓄積でさえも局所的な光に大きく依存するようになり、樹木全体の形成におけるその重要性が明確になっています。
また、光屈性についても改善されました。「Turn > To Light」の効果は以前は強すぎましたが、各枝は日陰になった樹冠の中から外を見ており、光の小さなトンネルだけに向かって伸びていたということが判明して変更が行われました。変更後は、ほとんどの枝で効果が弱くなり、実際に必要な枝では強いままになっています。
学名
同じ種類の木でも、地域や文化、言語によってさまざまな名前があります。そのため、科学者たちは統一した命名法を考え出し、同じ木についてみんなで話し合えるようにしました。Groveは世界中に利用者がいるので、学名で樹木を科（family）、属（genus）、種（species）の順に並べるようになりました。
各プリセット名は、カバノキ科（Betulaceae）、ブナ科（Fagaceae）、マツ科（Pinaceae）、バラ科（Rosaceae）のような近い関係にある類似の樹木をグループ化するための植物科の学名で始まります。
科よりも一段低いレベルでは、各樹種は属（genus）の後に種（species）が続く2部構成の名前で呼ばれます。これには、同属の類似樹木がアルファベット順にグループ化されるという利点があります。また、環境設定に新しいオプションが追加され、小枝（ twigs）に学名を使用できるようになりました。
小枝の学名は.blendファイルから、英語名は（現在のところ）小枝の入っているフォルダから取得します。小枝の名前を母国語に変更するために、フォルダ名を自由に変更することも可能です。ただ、標準的なキャメルケース（命名規則のひとつ）を守ってください。まだすべての小枝がこの新しい命名法に更新されているわけではありませんが、将来のためにオプションが用意されています。
修正とその他のアップデート
前回のリリースは、何千行ものコードをPythonからRustに全面的に書き直し、レイトレーシング、クォータニオン、ベクトル数学のための新しいモジュールを作成するという膨大なプロジェクトであったため不注意で小さなバグがいくつか発生しました。さらに完全に修正する必要がある長年のバグもあり、このアップデートではおおくのバグ修正が行われました。
■修正
- 風のアニメーションでのtwigsの反転を修正。
- 非常に太い幹のしわを修正。樹皮にしわができるノードの角度を検出して滑らかにすることで、メッシュの構築を改善
- React > Blockオブジェクトから逃げる枝を修正。
- UVテクスチャの繰り返しにおける丸め誤差の修正。
- Pruneツールの修正、いくつかの頑固な枝が剪定を拒否することがありました。
- シミュレーションスケールが1以外の木に対して描画ツールが機能しない問題を修正。
- twigsの複製三角形の修正、これらは現在、等辺三角形です。
- Breeze修飾子の修正、twigsにわずかな、意図しない回転オフセットを追加。
- Auto Pruneが0.0メートルに設定されているときに機能しない問題を修正。
- Recordの修正、1回のフラッシュを成長させるときに壊れていました。
- Thicken > Base > ScaleがRecordとうまく機能しない問題を修正。
- twigsの質量がゼロまたはソリッド化がゼロの場合のゼロ除算エラーの修正。
- 幹がまっすぐ上に成長する場合のゼロ除算エラーの修正。
- DrawとBendツールの修正、スクロールでズームした後、スナップポイントが誤って変換される問題を修正。
- 新しい木の開始厚さの修正、これは先端厚さパラメータを尊重しないことがありました。
- デフォルトのプリセットの処理の修正。
■その他のアップデート
- ドローツールが、新しい枝を伸ばしながら既存の木のshadeジオメトリを含むようになりました。
- スピードアップ。レイトレーシングの前に、長辺三角形はサイズを小さくするために再帰的に細分化されます。これにより、レイトレーシング中のヒットが少なくなり、SURROUNDとReactでの成長がより速くなります。
- 細い枝の先端のキャップポイントを拡張し、より自然な外観とより滑らかなシェーディングを実現。以前の先端は、厳しい垂直カットオフがあり、通常は小枝で隠されていましたが、小枝なしで冬木を育てたり、枯れた小枝なしで小枝セットを使用することもできます。
- Grove Core for macOSはAppleの署名入りとなっています。
- プリセットのパネルを整理。削除ボタンを削除したことで、プリセット名の横のスペースが増えました。
- Thicken > BaseパラメータをThickenパネルからBuildパネルに移動しました。これらはシミュレーションの一部ではなく、ビルド時に適用される追加の厚み付けです。
- デフォルトの小枝メニューの選択を、シーンオブジェクト(Scene Objects)から、なし(None)に変更。Twig を選択した後、以前はグレーアウトしていた、Twig オブジェクトフィールドを編集できるようになりました。
その他アップデートの詳細はこちらから
価格とシステム要件
Grove は、Python 3.7 以降、および Blender 4.1 または Blender 3.6 LTS を搭載した macOS、Windows、Linux 上で動作します。
ライセンスは永久ライセンスで2回の無料アップデートが含まれています。Grove Core には 3 つのエディション Starter、Indie、Studio があります。すべてエディションにはBlender アドオンであるThe Grove in Blenderへのアクセスが付属しており、Studio ライセンスには The Grove in Houdiniが付属しています。エディションごとの機能比較はこちらから
価格は以下の通りです。
- Starter – 89ユーロ
- Indie – 149ユーロ
- Studio – 720ユーロ
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