Configurable Joint コンポーネントのリファレンス

Configurable Joints (自由設定ジョイント) は、他の ジョイントタイプ の機能をすべて合わせ、キャラクターの動きをより細かく制御します。ラグドールの動きをカスタマイズしたり、キャラクターに特定のポーズを取らせたい場合に特に有効です。また、ジョイントを独自にデザインしたかなり特殊なジョイントに適応させることもできます。

プロパティ

詳細

他のジョイントと同様に、Configurable Joint (自由設定ジョイント) はオブジェクトの動きを制限するために使用できますが、ターゲットの速度や位置に駆動するためにも使用できます。設定オプションの数が多いので、思い通りの動作をさせるためにはいろいろと試してみる必要があります。

動きの制約

X, Y, Z Motion と X, Y, Z Rotation プロパティを使用すると、並進運動や各軸を中心とした回転の動き両方に制約をかけることが可能です。Configured In World Space を有効にすると、動きはオブジェクトのローカル軸ではなく、ワールド軸に対して制約されます。これらのプロパティは、Locked、Limited、Free のいずれかに設定可能です。

• Locked に設定された軸はすべての動きを制限します。そのため、ジョイントはまったく動かせません。例えば、ワールドの Y 軸にロックされたオブジェクトは、上下に動くことができません。
• Limited に設定された軸は、後の説明の通り、定義済みの制限の間の自由な動きを許容します。例えば、砲塔内にある砲弾の Y 軸回転を特定の角度範囲内に制限することで、砲弾の描く弧の形に制限をかけることができます。
• Free に設定された軸は、どんな動きでも許容します。

ジョイントがその起点から移動できる最長距離を定義する Linear Limit プロパティを使用すると、並進運動に制限をかけることができます。これは、各軸に沿って別々に測定されます。例えば、エアホッケー台のパック (平円盤) のジョイントを、Y 軸 (ワールド空間) では Locked、Z 軸では Free、X 軸では台の幅に合うように Limited に設定すれば、パックの動きがプレイエリアからはみ出さないように制約されます。

また、Angular Limit (角度制限) プロパティを使えば回転の動きにも制限をかけることができます。角度制限は直線の制限と違って、各軸ごとに異なる制限値を設定することができます。また、X 軸の回転角度に関しては上限と下限で異なる値を設定できます。その他 2 つの軸では、元の回転のいずれの側にも同じ角度を使用します。例えば、1 枚の平らな板に、X 軸と Z 軸方向はわずかに傾斜可能にして Y 軸回転をロックしたジョイントを付け、“シーソー台” を作ることもできます。

弾性とバネ

デフォルトでは、ジョイントは限界に達すると動きを止めます。しかし、このような非弾性衝突は現実世界では稀なので、拘束されたジョイントにバウンスの感覚を加えると便利です。制約されたオブジェクトが限界に達した後に跳ね返るようにするには、リニアと角度の制限の Bounciness プロパティを使用します。ほとんどの衝突は少量のバウンスでより自然に見えますが、このプロパティを高く設定して、ビリヤード台のクッションのように異常に跳ね返る境界をシミュレートすることもできます。

ジョイントの制限をさらに和らげるには、スプリングのプロパティを使用します。並進用の Linear Limit Spring と、回転用の Angular X/YZ Limit Spring です。Spring プロパティに0 より大きい値を設定すると、ジョイントが限界に達したときに突然動きが止まるのではなく、スプリングの力で限界の位置に引き戻されます。この力の強さは、 Spring 値によって決まります。デフォルトでは、スプリングは完全な弾性を持ち、ジョイントを衝突とは反対の方向に跳ね返します。

Damper プロパティを使用すると、弾力性を減らしてジョイントをより穏やかに限界まで戻すことができます。例えば、スプリングジョイントを使用して、左右に引っ張ることができるレバーを作成することができますが、その後、直立した位置にスプリングで戻ります。バネが完全な弾性体であれば、レバーを放した後、中心点を中心に前後に振動します。ただし、十分な減衰を加えれば、スプリングは速やかに中立位置に落ち着きます。

駆動力

ジョイントは、取り付けられているオブジェクトの動きに反応するだけでなく、Drive (駆動) 力を積極的に加えてオブジェクトを動かすことができます。ジョイントによっては、ファンブレードを回すロータリーモーターのように、オブジェクトを一定の速度で動かし続ける必要があります。Target Velocity と Target Angular Velocity プロパティを使用して、このようなジョイントに必要な速度を設定します。

空間の特定の位置や特定の方向に向かってオブジェクトを動かすジョイントを使用する必要とすることがあります。この機能を設定するには、 Target Position と Target Rotation プロパティを使用します。例えば、フォークリフトを実装するには、自由設定ジョイントにフォークをマウントし、ターゲットの高さを設定して、スクリプトでフォークを持ち上げます。

ターゲットが設定されると、 X, Y, Z Drive と Angular X/YZ Drive (または代替として Slerp Drive) プロパティで、ジョイントをターゲットに向かって押し出すための力を指定します。Drive の Mode プロパティは、ジョイントがターゲットとする位置、速度、またはその両方を求めるかどうかを選択します。 Position Spring と Position Damper は、ターゲット位置を求めるときのジョイントの制限と同じように動作します。速度モードでは、スプリングの力は、現在の速度とターゲット速度の間の “距離” に依存します。Damper (減衰させる要素) は、速度が選択された値付近で延々と振動するのではなく、その値に落ち着くのを助けます。例えば、XDrive の力の計算式は以下のとおりです。

force = PositionSpring * (target position - position) + PositionDamper * (targetVelocity - velocity)

つまり、力は現在値とターゲット値の差に比例して大きくなり、現在の速度とターゲット値の差に比例して減衰させる要素によって削減されます。Unity は、位置駆動と回転駆動の両方に力を適用します。

Maximum Force プロパティは、ジョイントがターゲットからどれだけ離れているかに関わらず、スプリングによって適用される力が制限値を超えないようにするための最終的な調整です。これにより、ターゲットから遠く離れた場所に伸ばしたジョイントが、制御不能な方法でオブジェクトを急激にスナップして引き戻すことを防ぎます。

任意の駆動力 (後述の Slerp Drive を除く) を使用する場合、ジョイントは各軸で別々にオブジェクトに力を加えます。例えば、前方への飛行速度は大きいが、横方向への操舵速度は比較的小さい宇宙船を実装することができます。

Slerp Drive

各軸に個別に力が適用される他の動力モードと異なり、Slerp Drive は、ジョイントの方向付けを行うのにクォータニオンの “Slerp” 機能と呼ばれる球状補間を使用します。Slerp 処理は、各軸を個々に扱うのではなく、オブジェクトが現在の方向からターゲットの方向に向けるのに必要な最小の総回転を求め、それを必要に応じて全軸に適用します。Slerp 動力は設定が比較的簡単ですが、X 軸と Y/Z 軸に異なる動力を指定することができません。

Slerp 動力を有効にするには、 Rotation Drive Mode プロパティを X and YZ から Slerp に変更してください。ジョイントは、 Angular X/YZ Drive の値か Slerp Drive 値のどちらかを使用できますが、両方を使用することはできません。