ARKit (SceneKit) で Unreal Engine や Unity のようなグローパーティクルをつくる

SceneKit でグローなパーティクルのサンプルがなかったのでつくってみることにした。

つくってから気がついたが Apple 謹製のサンプルファイル Fox 2 での背景の火の粉のパーティクルがそれに当たる。

パーティクルにグローができる原理

f:id:x67x6fx74x6f:20190110190554p:plain — デフォルト / HDR + Bloom

3DCG におけるグローとは、カメラにおける光の滲みのような状態で、強い光源にレンズを向けた際に光が白っぽくかぶるフレア現象。
または、デジカメで強い光源がイメージセンサーに画素の許容量を超えた際に光が滲んだように周囲に広がるブルーミングのこと。

SceneKit では HDR 設定をオンにして Bloom の設定をいじり、ジオメトリでマテリアルの輝きの値である Emission をあげるとグローができる。

これと同様にパーティクルも輝きの値をあげるとグローの表現が実現できる。

パーティクルで追加された設定

iOS 11 の SCNParticleSystem では、パーティクルに輝度を与える以下のプロパティが追加されている。

particleIntensity
particleIntensityVariation

particleIntensity は輝度で、particleIntensityVariation 他の variation と同様にパーティクル生成時に入れた値をプラスマイナスする。

particleIntensity が 4、particleIntensityVariation 2 の場合、4 ± 2 となるので、2 〜 6 の値が生成時にランダムで設定される。

HDR の設定をしてみる

今回、作成したサンプルが ARKit のプロジェクトであるためカメラ設定をコードで書いているが、Scene Editor でカメラを設置して値をいじった方が楽だと思われる。

hdrCamera = sceneView.pointOfView?.camera
hdrCamera.wantsHDR = true

hdrCamera.wantsExposureAdaptation = true
hdrCamera.exposureAdaptationBrighteningSpeedFactor = 0.4
hdrCamera.exposureAdaptationDarkeningSpeedFactor = 0.6
hdrCamera.minimumExposure = -15
hdrCamera.maximumExposure = 15

hdrCamera.bloomIntensity = 2.0
hdrCamera.bloomThreshold = 0.6
hdrCamera.bloomBlurRadius = 30

軽く説明すると wantsHDR = true で HDR カメラ表示に変更、wantsExposureAdaptation と以下で露出の自動調整を行なっている。

その下の bloomIntensity、bloomThreshold、bloomBlurRadius でブルーム効果の設定を行なっている。
文字通り bloomIntensity でブルームの強さ、bloomThreshold でしきい値、bloomBlurRadius で光の滲み具合の半径設定している。

bloomIntensity や bloomBlurRadius を小さくしすぎたり、bloomThreshold を大きすると効果が現れないので注意。