Mote Demo (GPU Sync)

概要

Event Channelsの GPU Sync 機能のデモです。このデモでは、VariableSO型が Shader.SetGlobal~() を介して値をシェーダーに自動的に同期させる方法を示します。これにより、スクリプトとシェーダーを直接結合することなく、GPUベースのレンダリングをゲームプレイの状態に反応させることができます。

主な実演内容: GPU Syncは、グローバルプロパティを参照するカスタムシェーダーを通じて、Compute Shader と Shuriken Particle Systems の両方で機能します。

10,000個のMote（粒子）がプレイヤーの接近に反応します。

  • プレイヤーが近づくとMoteがより明るく輝く
  • 触れると反発して浮き上がる
  • バネ・ダンパー物理を使用して滑らかに元の位置に戻る
  • 距離カリングにより、近くのMoteのみを描画

足跡の波紋（Ripple）がMoteを補完します。

  • プレイヤーが歩くと波紋パーティクルが発生
  • 波紋はGPU Sync（_RippleColor）を介してMoteと同じ色を共有
  • UIでの色変更はMoteと波紋の両方に同時に影響

Mote Demo

使用している機能

機能 アセット シェーダープロパティ 説明
GPU Sync (Vector3) PlayerPosition _PlayerPosition 近接効果用のプレイヤー位置
GPU Sync (Color) RippleColor _RippleColor Moteと波紋の共有色
GPU Sync (Int) MoteCount _MoteCount シミュレートするMoteの数
GPU Sync (Float) CullDistance _CullDistance プレイヤーからの最大描画距離
GPU Sync (Float) RepulsionRadius _RepulsionRadius プレイヤーからの反発範囲
GPU Sync (Float) RepulsionStrength _RepulsionStrength 反発力の強さ
GPU Sync (Float) LiftStrength _LiftStrength 反発時の上昇力
GPU Sync (Float) SpringStiffness _SpringStiffness 元の位置に戻るバネの強さ
GPU Sync (Float) Damping _Damping 速度の減衰係数

アーキテクチャ 

graph LR
    subgraph "Gameplay Layer"
        PC[PlayerController]
        UI[MoteSettingsUI]
    end

    subgraph "Event Channels (GPU Sync)"
        V1[Vector3VariableSO<br/>PlayerPosition]
        V2[IntVariableSO<br/>MoteCount]
        V3[FloatVariableSO<br/>CullDistance, etc.]
        V4[ColorVariableSO<br/>RippleColor]
    end

    subgraph "GPU"
        CS[Compute Shader<br/>物理演算 + カリング]
        FS[Fragment Shader<br/>Mote描画]
        RS[Ripple Shader<br/>Shurikenパーティクル]
    end

    PC -->|"Value = position"| V1
    UI -->|"Value = color"| V4
    V1 -->|"SetGlobalVector"| CS
    V1 -->|"SetGlobalVector"| FS
    V2 -->|"SetGlobalInt"| CS
    V3 -->|"SetGlobalFloat"| CS
    V4 -->|"SetGlobalColor"| FS
    V4 -->|"SetGlobalColor"| RS

重要なポイント: PlayerController と MoteSimulation の間、または MoteSettingsUI とパーティクルシステムの間に直接的な依存関係はありません。VariableSOが疎結合なブリッジとして機能し、結合なしでGPUがゲームプレイの状態にアクセスできるようにします。

なぜShuriken？ GPU Syncは Shader.SetGlobal~() を使用して値を同期します。Shurikenパーティクルはグローバルプロパティを参照するカスタムシェーダーを使用できます。VFX Graphは Shader.SetGlobal~() にアクセスできません（代わりに VisualEffect.SetXXX() APIが必要です）。

技術詳細

GPUパイプライン

  1. Compute Shader (Mote.compute)
    • インプレース物理シミュレーション（バネ・ダンパー + 反発）
    • AppendBufferによる距離カリング
    • _CullDistance 内のMoteのみが出力される
  2. Fragment Shader (Mote.shader)
    • ビルボード矩形描画
    • _RippleColor を使用した近接ベースの発光効果
    • URP互換
  3. Shuriken Particles (Ripple.shader)
    • 足跡用のリング状波紋エフェクト
    • グローバルプロパティ _RippleColor を参照
    • 標準パーティクルシステムでのGPU Syncの実演

バッファ戦略

  • シングルバッファ: インプレースGPU更新（CPU-GPU同期なし）
  • AppendBuffer: 距離カリング出力
  • DrawMeshInstancedIndirect: カリング結果からの動的インスタンス数描画

主要ファイル

ファイル 説明
Scripts/PlayerController.cs Vector3VariableSOをプレイヤー位置で更新
Scripts/MoteSimulation.cs GPUバッファを管理しCompute Shaderをディスパッチ
Scripts/FootstepRippleEmitter.cs プレイヤー移動時に波紋パーティクルを発生
Scripts/MoteSettingsUI.cs VariableSOパラメータへのUIバインディング
Scripts/TPSCameraFollow.cs Vector3VariableSOを使用した三人称カメラ
Shaders/Mote.compute 物理シミュレーション + 距離カリング
Shaders/Mote.shader 近接発光付きビルボード描画
Shaders/Ripple.shader Shurikenパーティクル用のリング状波紋
ScriptableObjects/Variables/*.asset GPU Syncが有効化されたVariableSOアセット
UI/MoteSettings.uxml 設定パネルレイアウト

ユースケース

このパターンは、GPUエフェクトをゲームプレイに連動させたいシナリオに適用できます。

ユースケース 具体例
パーティクル / Mote プレイヤーが近づくと光って散らばる
魔法のオーラ プレイヤー位置に追従または反応する視覚効果
環境エフェクト ゲームプレイ状態に反応するGPUシミュレーションエフェクト
シェーダーパラメータ ゲーム変数と連動させたい任意のシェーダープロパティ

GPU Syncの使い方

プロジェクトでGPU Syncを使用するには

  1. VariableSOアセット（Int、Float、Vector3など）を作成する
  2. Inspectorで GPU Sync を有効にする
  3. Property Name を設定する（例：_PlayerHealth）
  4. シェーダーでグローバルプロパティを参照する
// シェーダーは自動的に値を受け取ります
float3 playerPos = _PlayerPosition.xyz;
float cullDist = _CullDistance;

ブリッジコードは不要です。VariableSOが自動的に同期を処理します。

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