【Unity2D】流体計算を連成させたい！

どうもこんばんは！現実の世界よりこちらの世界が百倍楽しいあしかぺんぎんです！

本日はUnityの続きです！

前回オリジナルの流体計算ができるようになりました。

今回は流体の中で物体を移動させて、流体計算に反映させるいわゆる「連成計算」をやってみたいと思います。

あしぺん

やっと水の中で泳げるんだよ～🐧

それではいってみましょう！

物体とCanvasの座標変換
1. 座標の違い
2. 座標の変換
物体に与える作用力
計算結果
まとめ

物体とCanvasの座標変換

とりあえず前回の流体計算のCanvasに壁と物体（あしぺん君）を設置してみました。

以下は左側から右側に流速を与えたときの様子になります。

より水っぽくするためにベースの色を水色にしてみました。

当然何もコードを変えていませんので、あしぺん君は動かないし、流体にもなんの影響も与えられません。

そこで、流体と物体の相互作用を計算するコードを付け加えました。こちらのLaddのモデルを参考にしました。

ただし、これだけではだめです。というかコードを付け加える際に重要なことに気が付きました。

物体の位置とCanvas上の位置が違う！ということです。

今回の重要なポイントはここにありました。

座標の違い

流体の計算はCanvasをメッシュに切ってメッシュごとに行っています。

これの中に物体を考慮するためにはまず物体がCanvasのどのメッシュにあるのかを知る必要があります。イメージは以下のような感じです。

今回はここで言う物体が存在するメッシュ（a, b）を知りたいです。

Canvasの幅と高さはwidthとheightで設定してRect TransformでPosを設定できるためCanvas上の各メッシュの座標は把握できます。

さらに物体（あしぺん君）の座標は物体のTransformから把握できます。

そのため、物体の座標がどの位置のメッシュに位置するかは簡単だろ（鼻ほじ～）と思っていました。

しかし、これが大きな落とし穴でした。

例えば物体をCanvasの左下に配置します。このときCanvasのRaw imageのwidthとheightを500と150に設定しました。以下のようになります。

このとき物体のTransformのPositionを見てみましょう。

「？？」。私の見立てではCanvasのPositionが(0, 0)でwidthが500なのでx座標が半分の-250、y座標がheightが150なので半分の-75になる予定でした。

しかし結果はx座標が-41、y座標が-11.8で全く違う数値になっています。

この原因は物体とCanvasで座標系が異なるというところにあるみたいです。

物体の座標は「ワールド座標」、Canvasの座標は「スクリーン座標」という別々の座標があるみたいです。

ワールド座標・・・３D空間の座標のことを指すみたい。
スクリーン座標・・・解像度に一致するみたい。マウスで取得する座標はこっちらしい。
ビューポート座標・・・スクリーン座標を０～１にしたものみたい。

よって物体のワールド座標をまずスクリーン座標に変換する必要があります。

座標の変換

変換は一行で可能です。

//Unity C#
public class Water : MonoBehaviour {
public GameObject obj;
    void Start() {
       obj = GameObject.Find("ashipen");//物体のオブジェクトを取得
       Vector3 osp = Camera.main.WorldToScreenPoint(obj.transform.position);//物体のワールド座標からスクリーン座標へ
       Vector3 endLeft = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Vector3.zero);//スクリーン座標からワールド座標へ
    }
}

//Unity C#

public class Water : MonoBehaviour {

public GameObject obj;

void Start() {

obj = GameObject.Find("ashipen");//物体のオブジェクトを取得

Vector3 osp = Camera.main.WorldToScreenPoint(obj.transform.position);//物体のワールド座標からスクリーン座標へ

Vector3 endLeft = Camera.main.ScreenToWorldPoint(Vector3.zero);//スクリーン座標からワールド座標へ

}

上記コードの通り逆にスクリーン座標からワールド座標への変換も可能です。

これで晴れて物体のスクリーン上の座標が取得できメッシュの位置が把握できます。

ちなみにスクリーン座標で使う解像度ですが、以下のようにFileのBuild SettingsからPlayer SettingsのPlayerの中のResolution and PresentationのResolusionのDefault Screen WidthとDefault Screen Heightから設定できます。