ゼロから始めるプロシージャル入門！| EGC2024 (Kazuhisa Minato)

ゼロから始める プロシージャル入門！ Kazuhisa Minato Epic Games Japan, Developer Relations 2023 Private & Confidential

プロシージャル（”手続きの”）とは？ ● “一定のアルゴリズムに従って、特定のアセットを自動生成 すること” （「ゲームメーカーズ」用語集より） ● 生成AIが創造性を人工知能にゆだねるのに対し、 プロシージャルでは手続きを人間が定めて、コンピュータ に実行させる ● 「意外な結果が見られて面白い」などはないが、 コントローラブルで工数削減に役立つ

本日の講演のねらい ● 「プロシージャル的なもの」は種類も豊富で、型もない ● 一方、背景配置などの分野では「お作法」的なものが固まりつつある ● サンプルプロジェクトやYouTube動画等、学習リソースはマジ潤沢 ● →デモ ナニイッテルノカ ヨクワカラナイ… ● 何か考え方自体が違うっぽい ● 本日はそうした学習リソースを理解していくための下地となる知識 （すなわち「お作法」）をこれからプロシージャルを学びたい人たち と共有できればと思います

本日の流れ ● プロシージャルの分類とUE5の新ツールの紹介 ● 基本３単語の解説 ○ ポイント ○ ボリューム ○ アトリビュート ● 次のステップ ● まとめ

プロシージャルテクスチャやプロシージャルサウンドを うっちゃりつつ・・・ プロシージャルを（私的に）分類したい ● プロシージャルによる組み立て ● プロシージャルによるモデリング ● プロシージャルによる配置

プロシージャルの（私的）分類 プロシージャルによる組み立て ● あの面倒なモジュラーパーツの組み合わせを自動化 出典: 『Assassin's Creed Syndicate: London Wasn't Built in a Day』(GDC2016)

プロシージャルの（私的）分類 プロシージャルによるモデリング ● パラメータに従い、オブジェクトのジオメトリ自体を生成、加工

プロシージャルの（私的）分類 プロシージャルによるモデリング ● パラメータに従い、オブジェクトのジオメトリ自体を生成、加工 出典: 『Lyra Starter Game』(Epic Games - UEサンプルプロジェクト)

プロシージャルの（私的）分類 プロシージャルによる配置 ● 規則とパラメータに従って、空間にオブジェクトを配置 出典: 『Making Assassin's Creed Unity: Part 2 - Next Generation Technology』(IGN, 2014)

このうち本日扱いますのは プロシージャル配置

*GDC講演などの公開情報からの筆者の推測に基づきます 世間のプロシージャル配置の実現例 独自のプロシージャル機能を Houdiniなどのプロシージャ 『Houdini Engine』を用い ルに強い外部DCCツールを てHoudiniの機能をゲームエ 自前実装 サポートに利用 ディタに統合

そして新たな選択肢… Procedural Content Generation Framework (PCG) UE5内で完結した汎用プロシージャルコンテンツ生成ツール

フォリッジツール（植生ペイント）と違うの？ フォリッジは3Dオブジェクト をスプレーで吹きかけるツー ル ヤバッ生やしすぎた！！（汗 その工程で 消去→設定変更→再スプレー のトライ＆エラーが必須 移動も面倒くさい…

PCGであれば指定ボリューム内にコンテンツを配置 パラメータ変更だけで再生成ができる PCGボリュームを配置して、グラフを 指定すると、一発で森が形成される例 木を減らす場合は密度パラメータを調 整して再生成するだけ 減らすも増やすも数値調整だけで済む

技術的にも十分成熟！始めるならいま！ え？プロシージャル勢の用語が分からない？ いやあ～ テングンが… 大丈夫！今日学べます！ ほー スキャッター ですなあ

プロシージャル配置の学習を始めるために 本日覚えて帰っていただきたい３単語 ● ポイント ● ボリューム ● アトリビュート

ポイント

プロシージャルの基礎知識／ポイント ゲームのマップで森を作ることを考えてみよう 木をテキトーな場所にたくさん配置す ればよいハズ！？ この手続きをコンピュータで処理する のだから...こう? // 20回繰り返す for (int i = 0; i < 20; i++) { // テキトーな位置に Locate(Rand(), Rand()); // 木を植える Populate(Tree); } ● ● ● これでもよい しかし… HoudiniやPCGで主流のアプロー チではない

プロシージャルの基礎知識／ポイント HoudiniやPCGでメジャーなやり方とは…？ 1. 地面に点を散布（スキャッター） 2. ノイズ関数で点に濃淡（確率密度）をつける 3. 一定密度以上の点をフィルタリング 4. 残った点にオブジェクトをスポーン 点を種、密度を発芽確率と置き換えると 分かりやすいかもしれない 点が群れをなすことから、 これらの点を点群（ポイントクラウド）と呼ぶ 1 2 3 4

実践…草生える

スプラインに沿って一定間隔に点を置けば 街灯設置ツールなども簡単に作れる

ポイント 結論（雑） ● プロシージャル配置をや る人はだいたい点が好き ● 点が群れをなすので、 点群と言ったりする ポイントクラウド

ボリューム

● 自然界を考えてみる ● 風や鳥が種を運び、大 地に種がスキャッター される…

● それはやがて花となり

● 枯れて ● また次の種を地面にス キャッターする ● これを繰り返す

● 季節はめぐり、時に別 の種類の種がやってく ることもあるだろう

● それは長い年月を経て 力強く成長し

● 近くの種の成長を阻み

● 結果、でかい木の根元 に花が咲かなくなるこ ともあるだろう 咲けぬ！ 咲けぬ！

● 自然界なら時間の経過 によって自然に起こり えること ● でも仮想世界では？ 発芽せず

● 植生再現のためとはい え、何世代もシミュ レーションを回せない ● 点を撒いた時点で右図 のような最終像を決定 しておくのが望ましい 発芽予定 発芽予定 発芽せず 発芽予定 発芽せず

えっ何を根拠にどうやって…？ 「点」情報だけじゃ無理では

そこでボリュームの出番です

ボリューム 点だけでは無理でも 体積付きなら！

● 点だけで考えると、全 部、発芽して育ちそう な感じがする

● しかし、育ち切ったと きのボリューム感は、 それぞれこんな感じ

● そこで、点の位置に、 そのボリューム感を重 ねてみる

● すると、ボリューム同 士が重なっているとこ ろが分かる

● ボリューム情報を根拠 に、花の点群から木の 点群と交差する点を除 去

● これなら全部発芽して オッケー 発芽予定 発芽予定 発芽予定

● 各点にオブジェクトを 配置 ● ハイ！一発でいきまし た～！

ボリュームによる交差除去

草と木だと分かりづらいので岩で… ボリュームによる交差除去

道のスプラインに沿ってボリュームを配置して道を開く ボリュームによる交差除去

ボリューム 結論（雑） ● プロシージャルやる人は だいたいボリュームも好 き

アトリビュート

（本来）点とは ● 大きさがなく位置だけをもつ図形 しかし・・・？

点でやってきたことをふりかえる 濃淡情報でオブジェクト配 置の有無を決定 ボリューム情報でほかの 点群との共存具合を決定 →位置以外にもめっちゃ 情報あるやんけ！ そう、 プロシージャル界の 「点」は付随情報をたく さん持てるのである！

属性は自由に追加できる ● 河口からの距離を属性とし て点に加えれば、点群処理 の文脈で処理可能 川上ほど石が大きくゴ ツゴツで 川下にいくほど小さくて 丸い

実践 道のそばに生えている木を切り倒し、 雑草は除草剤で枯らしたようなマップに仕上げたい 木は木の点群の位置に木のオブジェクトを置いているだけ、 草も同様だった …どうすれば切り倒したり、枯らしたりなんてことができる？

実践 木のポイントに道の点群（再近傍）からの距離を Distance属性として与えて… ● 一定距離でフィルタリング を行い… ● 一定距離内の木の点には伐 採済みのメッシュを配置！

実践 草のポイントに道の点群（再近傍）からの距離を Distance属性として与えて… ● 一定距離でフィルタリング を行い… ● 一定距離内の草の点には除 草剤浴びた系メッシュに！

結果 パスを動かすと、森の中で自由に道の位置を変えられるようになった このようなマップ調整は手配置のマップでは（作業負荷的に）不可能

ボリューム 結論（雑） ● プロシージャルやる人は だいたいアトリビュート も好き

以上、本日覚えて帰ってもらいたいこと３つでした ポイント ボリューム アトリビュート

最終形

侮ってはいけない、、 似たようなロジックでアセットを入れ替えれば 超リアルな背景が作れる 出典: 『7 Minute Photoreal Forest! Procedural Content Generation PCG in Unreal Engine』 (YouTube)

次のステップ

プロシージャル配置、何を使って学べばよい？ ● おススメは Unreal Engine 5 のPCG (もちろんSideFXさんのHoudiniも選択肢） ● UE5のPCGの利点は無料で始めることができ、UE5内で完結 ● また、ほかのプロシージャル技術も学べる ● 各種「お作法」は他のツールに通じるところがあり、 学んだことが無駄にならない

次の段階に進みましょう ● もう皆さんはPCGでプロシー ジャル配置技術に手をつける 準備ができてます！ ● YouTubeのプロシージャル系 ビデオを理解できるはず！ ● 『7 Minute Photoreal Forest! Procedural Content Generation PCG in Unreal Engine』→

PCGの学習リソースは？ ● Procedural Content Generation in UE5 | GDC2023 ● Adrien LOGUT氏のチュートリアルシリーズ

よりディープな学習に！ （要ハイスペックマシン） ● Electric Dreams 環境サンプルプロジェクト (https://www.unrealengine.com/ja/electric-dreams-environment) ● Unreal Engine 5 ElectricDreams環境サンプルにみるプロシー ジャル生成テクニック【CEDEC 2023】 ● Deep Dive into the Electric Dreams Project | Inside Unreal

• https://www.unrealengine.com/ja/electric-dreams-environment

まとめ

まとめ ● プロシージャル技術は生成AIより制御性が高く、理想的には人間が手作業で 行っていた手順／工程を自動化に貢献できる ● ● →メッシュの組み立て、モデリング、背景配置について実績がある ３つの基本を理解することが大切 ● ポイント：点（空間における位置情報）のこと ● ボリューム：点に大きさをもたせ、生成時に空間を占める面積・容積を前もって主張 ● アトリビュート：点に付随させる任意の追加情報 ● UE5を使えば無料でプロシージャルを動かし、学ぶ環境が整う ● 学習に使うプロジェクトや、学習教材は無料で公開されている ● →「PCG」でYouTubeやGoogleを検索しよう

ご清聴ありがとうございました 謝辞（ライセンス） "Low poly trees" (https://skfb.ly/opJMP) by Aditya Graphical is licensed under Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). "Low Poly Pack Oasis - Desert" (https://skfb.ly/6CGr6) by Ergoni is licensed under Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). 2023 Private & Confidential

• http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/