RenderingSandbox v03 on ながむしメモ

Foliage Modeler

Sun, 01 Nov 2026 00:00:00 +0900

学習用にAgentCodingで生成したデモです

枝と葉を含む塊を、木に取り付ける部品として制作する実験です。クラスごとに共通のIBを持ち、形状の異なるバリエーションをStorage Bufferへ保持してMassInstance描画します。

v03 Rendererでは同じ生成処理を使い、地形へのGPU配置・描画を確認できます。この画面の配置はCPUで行い、幹LODは手動選択です。枝葉は4段LODを手動選択でき、RendererではGPUが自動選択します。

操作

「実行」で開始します。ドラッグで回転、ホイールで拡大・縮小、「正面」「斜め」「上面」で視点を切り替えます。

初期表示は単木です。主幹・主要枝を管メッシュとして生成し、骨格上の取り付け位置へ枝葉を配置します。「枝葉を表示」をOFFにすると幹だけを確認できます。

プレビューを「複数樹木・Instanced Draw」にすると1〜100本を配置できます。ユニーク形状数は1〜4で、シードを変えて作った形状を順番に再利用します
「幹LOD」で3段階を手動比較できます。枝葉のLOD・距離による自動選択は未実装です
樹形プリセットを選ぶと、主要枝数と骨格・枝葉配置の初期値を読み込みます。その後は全項目を編集できます
「骨格・枝葉配置のパラメータ」を開くと、発生高さ・方位・分岐角・長さ・曲がり・下垂などを調整できます
主要枝はどのプリセットでも0〜3本。円錐形の初期値は0本ですが、追加することもできます
「枝葉シルエット」は幹と枝葉を白、背景を黒で表示します。中心線もOFFにするとメッシュの輪郭を確認できます
樹冠幅は部品のスケールを決める基準値です。枝葉の姿勢や主幹の曲がりによって外形の幅は変わります
枝葉クラスを指定すると同一クラスで配置、「全クラス」では上ほど小さな部品へ配分します。距離によるLODではありません
バリエーションは固定するか、4種類を取り付け位置ごとに選べます
プレビューを「枝葉単体」にすると、4種類の比較や単独形状の調整へ戻れます
シード、枝の広がり、葉の開き、奥行き、葉の大きさ、識別色は両プレビューで共有します
枝葉単体の目印の幹・塊のスケールは樹木配置には使いません

ビュー下に表示中の樹木の合計Tri数・1本あたりの平均、幹のTri数、ZPrePass・Forward・骨格ライン・TonemappingのDraw数を表示します。Tri数はモデルの形状数で、複数パスによる描画回数や全画面ポストプロセスは含みません。枝葉単体モードでは、目印の幹を含む表示モデル全体を集計します。

形状や樹高を大きく変えて画面から出た場合は「全体を表示」で合わせます。

枝葉の構築

枝の付け根を少しずつずらし、プリセットごとに横方向・奥行き・高さを変えています。以前の枝先に集中する配置から、枝の途中から葉を分散して付ける配置へ変更しました。

葉1枚は平面のひし形4頂点・2三角形です。葉の付け根を所属する枝の上に置き、長軸の方向と葉面のロールを別に決めます。全ての葉が同じ上向き面にならないよう傾きを変え、正面と上面のどちらからも輪郭を確認します。被覆率や性能の最適化を実測したものではなく、低Prim予算で形を詰める段階です。

クラス	枝の区間数	枝のtri	葉の枚数	葉のtri	合計tri	頂点数/バリエーション
小	2	12	10	20	32	52
中	4	24	20	40	64	104
大	4	24	52	104	128	232

小クラスは根元から2本の枝を開く構成、中・大は主枝1区間と小枝3区間です。枝は三角断面の側面のみで、1区間6三角形。端面や厳密な分岐接合は省略しています。小クラスは葉が10枚しかないため、密な樹冠をそのまま表せるものではありません。各クラスは部品の規模・構造の違いであり、LODではありません。

枝葉LOD

規模クラスを切り替えてLODにするのではなく、それぞれのクラス・バリエーションからLOD0〜3を作ります。同じクラス・同じLODの接続は全バリエーションで共通です。

規模クラス	LOD0	LOD1	LOD2	LOD3
小	32tri	16tri	6tri	4tri
中	64tri	32tri	16tri	6tri
大	128tri	64tri	32tri	12tri

LOD0の葉の位置と向きを使い、空間的に離れた代表葉を順に選びます。各代表へ近い葉を割り当て、その重心と広がりから位置・寸法・平均色を求めます。拡大はLODごとの上限とLOD0の外接範囲内に制限します。細い枝も段階的に減らします。

RenderingSandbox v03 Renderer

Sun, 01 Nov 2026 00:00:00 +0900

学習用にAgentCodingで生成したデモです

Foliage Modelerと同じ生成処理で作った樹木を、GPU上でカメラ周辺から順次配置します。v03の概要 · 版一覧

実行時の表示例（視点を調整しています）

現在の構成と制限

樹木の配置・描画の仕組みを確認する初版です。森林を遠方まで描くためのLODやストリーミングがすべて揃った状態ではありません。

項目	現在の実装
樹形	円錐・卵・しだれの3種。主要枝は各3本、枝葉の取り付けは各24個
主幹・主要枝LOD	3段。投影サイズで選択し、Mainはヒステリシス付き
枝葉LOD	4段。中クラスの64 / 32 / 16 / 6tri。幹とは独立に選択
枝葉バリエーション	広葉樹系の扇状・丸い塊・垂れ枝。同じ枝葉LODの3樹形を1 Draw/ビュー/パスへまとめる
樹木の描画範囲	カメラから水平距離256m以内。距離境界のフェードは未実装
樹木の影キャスター範囲	水平距離384m以内。画面外の木もCSM用にカリングして描画
配置キャッシュ	64mチャンクを13×13保持。スロットを再利用し、カメラ周辺から更新
CSM	4段×1024²、2048² Atlas。既定256mの近中景用設定
未実装の機能	LODモーフ、風、オクルージョンカリング、葉群単位のカリング、モデルの保存・読み込み

地形の描画範囲は従来どおり最大16kmです。樹木とCSMの検証範囲だけを狭くしています。CSMの最遠距離より先では、地形も樹木もこのShadow Mapによる影を受けません。CSMの距離を広げても、樹木の配置・影キャスター範囲は自動では広がりません。

操作とデバッグ

「実行」で開始します。WASDで前後左右、Q/Eで上下、Shiftで加速、ドラッグ・矢印キーで視点回転、ホイールでも前後移動できます。初期視点から少し下を向くと、足元の地形に配置された木を確認できます。地形との衝突判定はないため、地中へ移動することもできます。

樹木枠で表示のON/OFF、密度0〜1、1フレームの生成予算1〜8チャンクを変更します。「カリング・配置を固定」では配置生成と可視リストの更新を止め、観察用カメラだけを動かせます。

幹LOD色分け：選ばれた幹LODを表示。枝葉LODとは独立です
配置チャンク色分け：木が所属するキャッシュスロットを表示
Draw色分け：幹は茶、枝葉はLOD別の色。同じ色の枝葉は、形状バリエーションが異なっても同じDrawに含まれます
枝葉LOD色分け：幹も含め、木に選択された枝葉LODの色で表示
枝葉LOD：自動選択とLOD0〜3固定を切り替え、同じ視点で比較

幹は最大3 Draw、枝葉は最大4 Draw/ビュー/パスです。ZPrePass・Forward・各CSMカスケードは、それぞれ別のDrawです。メトリクスには未生成チャンク数、Mainの幹LOD別木数・枝葉LOD別部品数、CSM各段の木数、GPU常駐メモリを表示します。空のLODもInstance数0のIndirect Drawを発行します。

樹木アセットと共有データ

初期化時にCPUで樹木3種、幹3LOD、枝葉3バリエーション、形状別ソケットを生成してGPUへ転送します。円錐・卵・しだれは共通パラメータのプリセットです。主要枝数を3本に揃え、幹はLODごとにuint16 IBを共有し、形状ごとの頂点をStorage VBへ連続格納します。主幹と主要枝の接合は交差管で、溶接した一体メッシュではありません。

枝葉は中クラスを使い、各木の24ソケットへ取り付けます。ソケットと形状IDはLOD間で共通です。枝葉のTri数は次のとおりです。幹は独立した3段LOD（640 / 264 / 104tri）なので、合計は選ばれた幹と枝葉の和です。ZPrePassや影による再描画は重複計上していません。

枝葉LOD	部品1個	24個の合計
0	64tri	1,536tri
1	32tri	768tri
2	16tri	384tri
3	6tri	144tri

代表葉の選択と拡大により輪郭とボリューム感を近似します。規模クラスの小・中・大をLODとして流用せず、各クラス・バリエーションから専用の4段LODを生成します。Modelerの比較と生成方法も参照してください。葉群の代理形状なので、低LODでは葉や枝の接続・輪郭が変化します。遷移モーフはありません。