人柱系CGモデラーのTipsブログ

3DCGモデラーとして活動する管理人の独自解釈に基づく実践重視の解説や備忘録です。

■管理人は硝子のメンタルです。齟齬や誤字にお気づきの際は優しくご指導ご鞭撻のほどお願いいたします。

物理的に正しい!?PBR(フィジカルベースドレンダリング)基礎編!

 

 

 

最近の海外のゲーム作品は映画並みですよね。

DeadSpace2、GTASkyrimに始まり、P.T. 、TOMB RADERリブート、Outlast等、圧倒的なクオリティを持つハイエンドなゲームCGを前に息を呑むばかりです。

 

しかし残念ながら、これらのハイエンドゲームの多くは海外で開発されており日本は出遅れてしまっている現状があります。日本語の情報が非常に少ない分野でもあります。

 

ハイエンドゲーム市場が日本でも広まるように、少しでも多くの方にPBRの良さを理解して頂きく、今回の記事を執筆しました。

 

 

■PBRとは?

 

ハイエンドゲームに使われているリアルタイムCGの描画技術は【物理的に正しいPBR(フィジカルベースドレンダリング)】と呼ばれています。

 

著者がデモ用に作成し海外のCG投稿サイト【Sketchfab】にて運営公認(StaffPick)に選んで頂いた作例があるので、今回はこちらを作例に解説したいと思います。

 

 

IBUKI SUIKAby kazukisakamotoon Sketchfab

skfb.ly

 

※)表示に違和感がある場合は右下の設定よりテクスチャ解像度がをLD→HDに上げて頂けると正確に表示されます。

 

こちらが一般的なPBRのモデルになります。ドラックや中ボタンドラックでカメラ操作ができます。ぐるぐる回してご覧頂ければ幸いです。(よろしければ☆を頂けると歓喜します…)

 

 

■IBL(イメージベースドライティング)とHDR(ハイダイナミックレンジ)について

 

上記したビューをPCの場合はAltキーを押しながらドラッグ、タブレットの場合は3本指スワイプで背景画像(HDRハイダイナミックレンジ)を動かすことができます。

 

背景を動かすとキャラクターのライティングも瞬時に変化することがわかると思います。キャラクターのパーツはそれぞれに質感がペイントされています。これがリアルタイムかつ物理ベースの3Dモデルになります。

 

HDRI(ハイダイナミックレンジイメージ)は360度の写真素材で、背景に設定することで自然の光源として使用することができます。これがIBLイメージベースドライティングと呼ばれる手法です。

 

古くからある手法ですが、これをリアルタイムに反映することができるのが、現在のハイエンドゲームにおけるPBR(フィジカルベースドレンダリング)の特徴です。

 

著者はこのHDRIを収集するためにバイクで大陸横断の旅に出るという荒行まで行いました。HDRIはPBRにおける最も重要なファクターの一つです。

 

 

■2014~最先端のマテリアル

 

ライティング環境についての解説は終わりました。次はPBR向けのシェーダーマテリアルについて解説したいと思います。

 

現実世界の一般的な物体の質感は、粗さ(Roughness)、金属っぽさ(Metalness)の2つ尺度で数値化出来るという考え方があり、これがPBRの根底にある基礎理論です。

 

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著者の作成したモデルの土台に用いたヒョウタンでラフネス、メタルネスの変化を図にしてみました。

 

世の中の物質の表面質感は全て粗さと金属っぽさの数値で表現できるという訳です。

このことから、ハイエンド向けのCGモデリングや3Dペイントの手法は【ラフネス/メタルネス・ワークフロー】と呼ばれています。

 

これら2つの数値で全ての質感を決定することができるため、前時代のワークフローの様に質感のために物理的に正しくないマテリアルを選択する必要がなくなりました。

 

 

■テクスチャについて

 

一昔前のテクスチャワークフローでは、色、法線、スペキュラを、それぞれのマテリアルに割り当てて使用していました。

 

しかし、ラフネス/メタルネス・ワークフローが確立した現在、必要なテクスチャ類は以下のとおりです。

 

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一つのグループにつき、4種類のテクスチャにまとめられていることが分かると思います。

 

①色(ディフューズ)マップ

色の付いているものはディフューズマップ(カラーマップ、アルベドマップ)で、ライティングを無視した物質本来の固有色を表します。

 

PBRは表現では固有色のみで良いのですが、影色を強調するためにAO(アンビエントオクリュージョン)マップを焼き込むと効果的です。

 

②法線マップ

青っぽいマップが法線マップです。

ゲームでは表示できるポリゴン数が限られているためローポリゴンに擬似的な凹凸情報をペイント/ベイクして使用します。RGチャンネルで深度を表現しているので関係のないBチャンネルがベースカラーになっていることが多いです。

 

③ラフネス/メタルネス

黒白で0~100%を表しています。1チャンネルの情報なので、ラフネス/メタルネスをRBG等の3チャンネルテクスチャ一枚にまとめて保存、運用することも多いです。

 

しかし、ノーマルマップのようにオーソドックスなスタイルが確立していないため、スタジオやチームでどのように運用するのかは異なります。

 

今回は人間の目で確認できるように分割して保存しました。一枚のテクスチャにまとめるメリットは大量データを運用する際、セットアップしやすいということです。容量的には分けたほうが1チャンネル情報が2枚なので軽量になりますが、読み込みを分けるのでシェーダーによっては若干遅くなる可能性があります。。

 

以上の3項目をマテリアルIDがの割り振られたモデルにアサイン(割当て)します。

 

PBRの質感設定は3Dペイントでほぼ決まってしまうのでセットアップで悩むのはポスプロだけです。色、法線、ラフネス、メタルネス、それぞれの出力項目にテクスチャを割り当てれば良いだけです。

 

PBRでは質感によってマテリアルグループを分ける必要がありません(注1:例外あり)。

テクスチャを運用しやすいようにマテリアルを分けましょう。

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■例外(発光、透過)について

 

今まで解説してきたのはPBRの基本的なワークフローです。

ラフネス/メタルネスで物体の表面は数値化出来るという大法則は変わりません、しかし発光、透過という別の要素が存在しますのでこの点に触れていきたいと思います。

 

④透過

 

透過は主に二種類の使用方法があります。

 

瞳や水を表現する場合、半透明にてメタルネスやラフネスで反射質感を設定します。

 

もう一つはマスクで抜く場合です。まつ毛や葉などの細かい表現はポリゴンで作成すると非常に重いデータになってしまいます。そのため透過PNG等をマスクに割て完全に透過してしまう手法を用いることが多いです。

 

透過PNGは重いので、WebGLの際はテクスチャ類はJPEG推奨です。透過PNGを用いなくてもマスク画像を用意すれば透過Mapとして用いることも可能です。

 

リソースを取るか、作業時間を取るか、二者択一だと思います…。

 

 

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⑤発光

 

発光も質感とは異なる部分の問題です。発光には2つの定義があります。

 

一つ目は、ライティングの影響を受けず一定の輝度、彩度、明度を保ち続けるということ、

 

二つ目は、発行するオブジェクト自身が光源になり、他者に影響するということ。

こちらの定義はリアルタイム描画では非常に難しいです。

 

しかし、ポストエフェクトという手法で、レンダリング後の描画した画像自体にグロー処理を施すことで擬似的に発光のエフェクトをかけることが可能です。

 

ポスプロは描画エンジンによって異なりますが、見た目が大きく変わるので最大限に活用すべきですね。

 

画像は、目とリボン等を発光させた状態です。実はこのモデルも虹彩が瞳の反射に負けないように1%だけ発光する設定にしてあります。

 

発光させる部分が少ない場合は割当のマテリアルグループを分けてマテリアル全体を発光させれば済みますが、ロボット等で発光する部分が多い場合は発光する部分だけ特別に発光マップを作成するのが良いです。

 

 

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■最先端のローポリモデリングについて

 

Sketchfabのシェーダー上でも左下の設定からワイヤーフレーム表示ができるので試していただきたいのですが、こちらのモデルは約1500ポリゴン程度しかありません。

 

これは一般的なゲームキャラクターのポリゴンの数です。

 

最先端のローポリフローは、ZBrush等でハイポリを作り、そこからローポリに落とし込む手法が用いられます。


海外の予算が多い大手プロダクションでは実物の粘土造形をベースにスキャンした点群データを元にデジタルスカルプトをし、そこからローポリゴンにベイクする、といった手法があったりもします。

 

デジタルアート分野ではハイエンド=アナログに帰化する、と考えてほぼ間違いないです。小手先のデジタルテクニックではなく、アナログのテクニック、造形力が非常に大事になってきていると実感します。

 

以下の資料は例題モデルのヒョウタンに巻かれた縄です。

縄は実際にモデリングしていますが、単純なポリゴンメッシュに質感をベイクしています。

 

ハイポリに対して差分のローポリを作成し焼きこむ事を、私はベイクフロー(ベイキングワークフロー)と呼んでいます。

 

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■データ作成方法(3Dペイントについて)

 

PBRモデリングの難しさはテクスチャ作成の難易度だと思います。

 

テクスチャは3Dビュー上で行われるのがハイエンドの手法で、3D-CoatやSubstance、Mari等のソフトで3Dペイントを行います。

 

尚、3dsMaxやMayaはHubとして用いるのが最近の通例です。マテリアルを割り当てたり、アニメーションを付ける場合はAutodesk製品をHubにしてFBX形式で書き出しましょう。

 

この辺の細かい話はLong storyになってしまうので今後機会があれば記事にしたいと思います。

 

今回は3Dペイントに共通する幾つかのテクニック項目に触れたいと思います。以下の概念を理解しなければ3Dペイントを使いこなすことはできません。

 

①ベイク

 

まず、ハイエンドCGの特徴として、ローポリと対になるハイポリが必要となることが挙げられます。

ローポリをハイポリにする手法は非常に昔からある方法ですが、ハイポリからローポリに落とし込んだほうが効率が良いです。

 

ZBrushでは「マルチレゾリューションエメッシュディティング」といってポリゴンをカトマルクラーク方に従い4の倍数で細分化させるハイポリ、ローポリの差分作成に有用なモデリング手法が取られています。

 

ハイポリを更に極限まで肉抜きしたい場合は3D-Coatでのリトポロジーが一般的な手法です。その際、UV展開やUVセットの編集も3D-Coatで済ませておくと楽です。

 

かつて、古い方法ではベイクフローにXNormalが用いられることが多かったですが、

3D-CoatやSubstanceDesignerでより効率的にベイクすることができ、可視化してベイク範囲を見ることができるので非常に多くの利点があります。

 

②AO、曲率マップの活用

 

3Dペイントでは、墨入れや影入れ、形状に即したウェザリングが非常に有用です。

そのために用いるのがノーマルから生成するカバチャーマップ(曲率)、AOマップ(アンビエントオクリュージョン)、そして、これは必要ない時もありますが、上下左右や影の判定に用いるワールドノーマルです。

 

これらはMari、Substance、3D-Coatでペイントを始める際に共通して必要となるベースの情報(マップ)です。

 

そしてこれらのマップは最初はハイポリ、ローポリの差分ノーマルから作られます。

ペイントを進めるにあたって、ノーマルペイントをして質感を追加した場合は随時更新しないと反映されないので注意が必要です。

 

これらのマップにより墨入れや、凹凸判定を活かしたリアルなペイント、ウェザリングが可能になります。

 

例えば、曲率マップを参照元にすることで、ロボットの角の塗装が剥げて中の金属が露出するようなペイントが簡単にできます。

 

③UV、マテリアルグループ、スムージンググループの設定

 

 

■最終出力は…

 

Unity、UE4、Cryengine、Stingray、最近話題のAmazonEngine(仮)等のDirectXベースのレンダリングエンジンです。その他にもToolbagや今回私が用いたSketchfabのようなHTML5WebGLといった手法もあり、最終出力形態によってク消費メモリが変わるので、オリティラインを調整する必要があります。

 

ゲームエンジンでコンテンツを作成し、それぞれのデバイスに向けた携帯に書き出すことをコンパイルと呼びます。

 

コンパイルすることで、Web上で閲覧できる3Dコンテンツや、PS4、XBoxONE向けのコンテンツ、スマホアプリまで幅広く出力することが可能です。

 

 

■次回予告

 

 

次回は3Dペイントについて言及したいと思います。

 

著者は3D-CoatとSubstanceを愛用していますが、Substanceはもっと詳しい方がKerorin氏やもんしょ氏等、ネット上で活躍されている詳しい方が多いので

 

ネット上にあまり情報のない3D-CoatのPBRペイントのノウハウを扱う方向で考えています。

 

3D-Coatの最大の違いはモデリング機能、UV編集機能も付いている点です。また、ZBrushの数億頂点のデータを表示できるのは現状3D-Coatしかありません。

 

以前はSubstanceDesigerでしかAOマップやCurvertureマップを計算できなかったのですが、3D-Coat4.5以降は飛躍的な進化を遂げました。

 

SubstancePainterも最近は曲率AOの計算ができる様になったので非常に優秀です。

 

話が逸れました。

 

というわけで、後半は漠然とした話で非常に難解だったと思います。

日本の皆様も徐々にハイエンドCGを受け入れてくれれば良いと思います。

 

今回の記事が少しでもみなさまのお役に立てましたら、Sketchfabにコメント、☆を頂けると非常に有り難いです。

 

それではまた、次回は3Dペイント実践編でお会いしましょう。

 

iPadProってどうよ? (後編)

 
■MacProを3ヶ月=4ヶ月を使ってみた使用感レポートです。
 
■メリット
 
まずApplepencilの精度、これは現状の液タブで段違いに高いです。
 
しかし、その大画面からパソコンメインで仕事をしていると、資料や映像端末として本領を発揮します。
 
スピーカーが四方についているので音質が最高で作業用BGMを流すにも最高です。
 
その結果メインPCで遊ぶことがなくり、PCは仕事に集中しiPadは娯楽用としてきっちり役割を分けることができたのが素晴らしいです。
 
 
■デメリット
 
しかし、デュアルモニタやお絵かき機能はあまり使ってない印象…(メインの液タブで仕事をしているので)
 
iPad液タブ化の最大の弱点はサイドボタンがないことによる、左クリック、中クリックがつかえないことにあります。これはSurfaceでも同じです。
 
右クリックのみで扱えるソフトは、ペイント系のソフトとZBrushくらいでしょうか。
3dsMaxと3D-Coatはほぼ使えませんでした。これは残念。
 
 
■ケツロン
 
サブ機として買って良かったです。音良し画質よし、YoutubeやRaiko、HuluやNetflixを作業用BGMに垂れ流しにできるので、仕事中にメインPCで遊んでしまうことがなくなりました。
 
 
■アプリ紹介
 
ここからは便利なアプリ紹介です。
 
 
①お絵かきツール
 
 
【Procreate】
 
このアプリはApplePencilの精度を最大限に引き出したアプリです。
 
3Dでシーンを作るために作成したラフですが、ほぼA4サイズのiPadPro大画面とペンの精度を活かし、ほぼズームせずにこのくらいの書き込みが可能です。
 
実際の紙よりも細かく書き込める印象。
 
しかし、Procreateは手ブレ補正がないのが残念です。
 
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こちらのクリーチャーのラフ画もほぼ拡大無しで描き込めました。
先述したとおり手ぶれ補正がないのでキッチリした線は苦手ですがアナログ以上の書き込みが可能です。
 
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【MediBangPaint】
 
こちらのツールは手ぶれ補正が優秀で、SAIやクリスタに似ているかきごこちです。
先ほど紹介したProcreateがアナログ風背景に向いているなら、こちらのメディバンはキャラクター制作にむいているかもしれません。
 
両者ともかなり優秀なソフトです。
 
 
【Zenbrush2】
 
透過PNGでExportできるので他のペイントアプリとも連携可能な本格書道ソフト
Zenbrush2!!
ZBrushと名前が似ていますが書道アプリです。
 
なんと、筆の立体的な動きを3DシミュレートしてくれるのでApplepencilと連携すれば角度、筆を押し付ける強さを巧みに反映してくれます。
 
ほぼ完璧に物理的に正確な書道シミュレートアプリです。
手も汚れないしカッコいいロゴが作れて最高です。(レイヤーがないのが惜しいです)
 
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②3Dソフト
 
iPadで3D、十分にポテンシャルがあります。3Dモデリングができるだけの性能は確実にあります。
 
ソフト側がまだまだな感じもありますが…SculptrisやZBruhの簡易版、CADの簡易版が出揃った感はあります。
 
また、Webブラウザ上で動くSculptGLというWebアプリもあるので、こちらも併用すると可能性が広がると思います。
 
【SculptGL】
 
【Autodesk123D】
 
Autodeskのモバイル版スカルプトアプリで、これは昔からありました。簡単なスカルプトとペイントができます。Exportは有料版を買わないとできません。これは残念。
 
【Forger】
 
わりと本格的なスカルプトソフトで、ペイント、簡易的なライティング、シェーディングまで可能です。
複数オブジェクトを扱えるならZBrushのラフモデルをiPadで作るなんて用途もありえます。
 
今後に期待です。
 
こんな感じでざっくり形をつくります。
ZSphereに似ている昔ながらのスフィアでベースメッシュを作るスタイルです。
 
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シェーダーを選んで、ざっくり色を塗って、ライティングです。
 
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今回はやっていませんが、なんとForgerはポージングもできます。
123DSculptでも同じフローを組んでいますが、こちらのソフトはSphereベースでベースメッシュを組むとSphereがボーン化してポージングができるのです。
 
なんと、ウェイト調整もでき、本格的なスキニングができるんです。
ZBrushにも死ぬほど欲しい機能ですよね…(擬似的には可能ですが)
 
この機能だけはPCで版のどのソフトにもないので非常に羨ましいです。
 
外部ソフトとの連携強化が望まれます。
 
 
③サブモニタ、液タブ化アプリ
 
さて、これが気になっている人も多いと思います。
 
iPadProはサブモニタ化できるのか?
 
できます。完璧に。
 
iPhoneと同じ細いライトニングケーブル一本で充電しながらサブモニタ化できるなんて信じられませんよね…これは驚きです。
 
 
液タブ化アプリ【AstroPad】
 
これは、記事にまとめようとした矢先、渡が尊敬するガジェットマスターの瀬戸弘司氏に紹介されてしまったのでリンクを貼っておきます。

 

補足として私が唯一提供できる有益な情報は、ZBrushがぬるぬる動くという事実だけです。3D系のツールも使えます。

 

しかし、サイドボタンがないため中ボタンドラッグや右クリックができません。非常に残念です。同じ理由でSurfacePro3も売却してしまいした。

 
多少のジャギと遅延が発生しますが、描画をリアルタイムにするためインターレース方式ではなく、グリッド更新方式にしたためだと思います。
遅延が発生するかわりにペンの遅延はゼロになる仕組みで画面を大きく動かさなければ十分に使えます。
 
これは実際に使っている動画を見てみると良いかもしれません。
 
 
当方がレビューしたTwitterの記事はこちらです。瀬戸さんの動画と合わせて参考にしてみてください。
 
 

 

 
 
サブモニタ化アプリ【Duet】
 
Duetは良いです。インターレース方式で遅延がほぼないサブモニタ化アプリです。
ライトニングケーブルで有線接続して使うのですが、充電しながらサブモニタにもなるのが最大の利点です。
 
一般的なPCよりもiPadProの方が解像度が高いので画面領域が莫大に増えることになり作業効率アップ間違いなしです。
 
更に、バックグランドで音楽再生アプリを立ち上げておけば、メインPCのリソースを割くことなくiPadProの素晴らしい音響で音楽を楽しみながらサブモニタを活用することができます。
 
筆圧感知はしてくれないので、この辺が進化すれば最高です
 
 
■サイゴニ
 
iPadPro、最高です。買って良かったです。
今のところ娯楽用タブレットに興じてはいますが、スペックはこれ以上ないほどに高くアプリ側に今後は期待、そんな総評でした。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

iPadProってどうよ?(前篇)

iPadPro, ApplePencilでワコムを超える液タブ環境が実現!

 
 
 
先日iPad Proが発売され、Apple Pencilの精度の高さから大きな話題を呼んでいます。
 
 
私は、WacomMicrosoftAppleタブレットをほとんど乗り継いできた男です…
 
 
液タブに関しては誰よりも投資してきた気がしますし、全てが期待通りではありませんでした。不満だらけです。 
 
 
そこで、今回は辛口の私が、iPad Proの競合製品との比較、クリエーターの視点から見たレビュー、更にはiPad Proを液晶タブレット化する方法までをご紹介したいと思います。
 

 

「iPadProが発売しましたね」

 

 

 
OS Xじゃないの!? iOS.... 使い道無いじゃん。え?ペンもキーボードも別売りで5万近くするし、本体も10万もするの? 計15万とか高すぎ\(^o^)/ 
 
 
って意見が大半だと思います。でもそれは違います。
 
 
 
iPadの利点、それは、寝っ転がりながら片手で仕事ができる気楽さ、という部分にあります。
 
 
 
OSXも、Win10も、万能さ、自由度はありますが、気楽さはありません。
 
 
つまり、iPadPrpが誰向けに発売されたかというと…、
 
 
メインマシンを持っていて、バリバリ創作をしているクリエイター向けなんです。
 
 
そう断言しましょう。iPadProは、寝っ転がって仕事をしたいクリエイター向けのサブ機なのです。
 
 
ハイスペックなメインPCを持っていることが前提で、その作業の大半をiPadで肩代わりして楽して仕事しようぜ!ってデバイスなのです。
 
 
 
 
もう少し言葉を良くすると、アーティストが、複雑なソフトの操作に気を取られることなくクリエイティブに集中できるのがiPadProのコンセプト
 
なんじゃないかと思っています。
 
 
 
 
 
Appleは昔から、アナログ環境が最強だと言い続けてきました。
 
 
アナログ環境に近づけるべく、直感的なインターフェース、感覚的な操作性を実現し、印刷物に近い高解像度のRetinaディスプレイの採用など、理念は変わっていないのです。
 
 
 
そして今回の進化は、ずばり、紙とペン。
 
印刷物に近い高解像度のRetinaディスプレイのドット一粒一粒にまで思い通りに描画できます。
 
 
これは。。。。Wacomさんも長年実現できなかったことですよね。
 
 
 
感覚的であることを追求したiOS、そしてアナログ環境と同等の精度、メインマシンとの連携に優れている点…
 
 
 
これは「買い」ですよ、奥さん。
 
 
 
今回はライバル機との比較記事です。そしてこの記事の後編では、PCの液タブ化や、サブディスプレイ化する方法を紹介しましょう。
 
 
 
 
10万円で、軽くて薄くて持ち運べる、メインPCに接続すれば、Retinaサブディスプレイ、液晶タブレットにも変身する…
 
 
 
 
どうですか?
 
 
 
Wacom液タブでも20〜30万はします。
 
 
 
iPadProが上位互換なら10万円、むしろ安いと思いませんか?
 
 
 
 

競合製品との比較

 

 

 

 

 

[SurfacePro]

 

 
 
MicrosoftSurfaceについてです。
 
 
正直… 
 
誤動作が多い
 
 
ただのゴミです。
 
 
Officeを中心に、Youtubeやネットを楽しむためのマシン。
 
サラリーマン向けだと思うんですよ。
 
 
サラリーマン向けのコンセプトに、妙にクリエイティビティも盛り込んだのでダメだったんでしょうねぇ…
 
 

私はSurface3を所持していましたが、ペンやタッチ機能を使う時に手のひらが画面に接触して誤動作を起こします。
 
 

誤動作を防ぐ機能をパームリジェクションと呼ぶのですが、使いものにならない…
Photoshopを使う時などはレイヤーを勝手に排除していたりして最悪でした。
 
 

Windows10のタブレットは、メニューを画面右端からスワイプして出すのですが、これの反応性も悪く、画面横にあるウィンドウボタンと誤爆して、もうまともな操作感ではなかったです。
 
 

ペンがダメ

 
ワコムからN-Trigに変わったせいか、ペンの遅延が0.5秒くらいありました。
また、Win10のソフトがRetinaディスプレイを想定していないので表示文字が細かすぎ、そして画面の精彩さに比べてペンの精度が低いので、クリックしたい場所をクリック出来なくて別のファイルを削除してしまったりと、散々でした。

 
 
総評
 
 
 

パームリジェクションや、ペンのドライバ問題、Win10の問題から、誤動作しまくりで、画面を頻繁に触るクリエイターには向いていない…と私は感じました。
 
 

SurfacePro4も発売しましたが、ハード面が進化してもソフト面が脆弱でご動作が多いです。
 
 

ビジネス用途には良いでしょう。しかし、クリエイティブの観点から見ると…ちょっと違うかな、という感じです。
 
 
 
ただし、要注意。
 
SurfaceBookというのが今度出ますが、あれは別です。
 
 
 
40万近くしますし、モンスターマシンです。
 
 
値段も値段なので、デスクトップが買えない出張族の様な人が世界中どこでもハイスペックなPCを持ち運べるようなマシンだと思います。
 
 
 
比較対象が、ハイエンドゲームPCとか、MacBookPrp なので、また別物です。
 
 
 
 
 
 

[CintiqCompanion2]

 
 
 
 
 
WacomのCintiqについてです
 
 
 
Wacomは殿様商売に安住しすぎました。
 
 
 
精度、遅延、全部Appleの圧勝です。
 
 
 
唯一にして最大の利点はWin10に対応してるってことだけかな。
 
 
 
 
 
悪口は言ってますが、なんだかんだ言いつつ実際に仕事で使うのはWacomになります。
 
 
 
そう、iPadProがWin10の液タブにならないかぎりはワコムは必要なんです。
 
 
最近ですが、CintiqCompanionからCompanion2へ、低解像度版から高解像度版へ乗り換えました。
 
 
iPadProよりも画面が小さいのに、10倍くらい重いです。大きいです。
フルスペックで購入したのに、操作も遅いし、石版です。
 
 
 
…まぁ、アメリカ一周のお供に持って行って、多少は役に立ったんだけどね。
 
重かったよ。
 
 
きらいじゃないけど、画面が綺麗じゃないのが難点かも。
 
 
 
 
まぁいろいろ悪いところはあるんだけれど、イラスト、3Dの仕事で長年愛用してきました。
 
 
 
13インチという大きさも、指先で描くタイプの自分にはちょうどよいです。
27インチのCintiqも所持しているのですが、引きで見れる13インチを好んで使っています。
 
 
 
 
新型に乗り換えWQHD(2,560×1,440ドット)の高解像度になり、27インチディスプレイと同じ作業領域になったので、仕事自体は捗るようになりました。
 
 
しかし重大な問題が…
 
 
 
センサー解像度が上がっていない
 
 
 
 
高解像度になった13インチのCIntiq、まぁ27インチでも同じことが言えるのですが、センサー解像度と、パネルの暑さは変わっていないわけです。
 
 
 
視差と、Wacomのセンサー特有の端に行くほどズレる現象。この2つのせいでマトモなポインティングができなくなりました。
 
 
1080pの時は画面自体のドットが見えてる状態だったので、まだ良かったのですが…
2560pになってからは、狙った場所を正確に描画できない問題に悩まされました。
 
 
 
そして、よく言われていることですが、ワコムはドライバが脆弱すぎて挙動が止まる、遅延する等ひどいことが多いです。
 
 
 
 
 
総評

 

 
まぁ仕事で使えるレベルではあります。世界基準のワコムタブレットです。
しかし、これ以上この価格帯での進化は現状難しいんじゃないでしょうか。
 
 
 
視差問題遅延問題、ついでにパームリジェクション問題があります。
フラストレーションが溜まりまくりです。
 
 
 
MacProのハイエンドモデルを使っていますが、win10だとまともにジェスチャーが効くソフトは無いですね・・・
 
 
Macは快適な操作な反面、ソフト自体が少ないので仕事では使えないのですが。
 
 
 
 

[iPadPro]

 
 
 
Apple全体に言えることですが、バグ、誤動作、遅延、ズレ、これらが一切取り除かれたストレスフリーなデバイスです。
 
 
自由度が低いことが難点ですが、 前述した通りメインPCを持っていれば何も問題ないと思います。
 
 
 
ちなみに、メインのMacProよりも、サブのMacBookPro15との相性が抜群です。
 
 
 
場所を選ばずスタバでデュアルモニターなんてこともできちゃいます
 
 
…さすがにやらないですけど。
 
 
 
 
アプリも最近は充実してきて、本家のOSXよりも便利なアプリが多いですね。
 
素晴らしいです。 
 
 
 

まとめ

 
 
 
 今までCintiq、Surfaceで溜まったストレスが一気に無くなりました。
 
 
Win10で液タブとして使えるアプリが出たら、もうWacomは出番ないかも。
 
 
Cintiq13と27を所持している僕がそんなことをのたまいましたとさ。
 
 
続く〜
 
 
 
 
 

CG入門編其ノ漆~リアルタイム入門編(後編)~

リアルタイム入門編(後編)

 

リアルタイム入門編の後半では実際にモデルをゲームエンジンで動す為に必要な基礎知識をまとめていきます。

 

ゲームエンジン向けのキャラクターセットアップ、アニメーション!

 

代表的な個人使用可能なゲームエンジンのUnity、UE4、CryEngineに関してはキャラクターデータのImport(読み込み)にAutodesk社のFBX形式をサポートしています。

 業界標準のFBX形式について詳しく考察してみましょう。

 

FBX形式について詳しく

ゲームエンジンで読み込めるFBXに内包できるデータは

・ポリゴンメッシュ
・スムージンググループ
・UVセット、UV
・マテリアルの割り当て情報
・モーフターゲット
・ボーン
・ボーンとメッシュのバインド情報
・ボーンベースのアニメーション
・アニメーションのシーケンス

 

ざっとこんな感じになります。

つまり、ゲームモデルを作成するということは、これらの項目を全て埋めてやる形でモデルを作成してやれば良いわけです。

 

以下、それぞれの項目別に解説していきます。

 

3Dモデリングの項目

 

・ポリゴンメッシュ

基本となるポリゴンモデルの形状情報です。

 

・スムージンググループ

ポリゴンのエッジに折り目を付けるか、滑らかに処理するかの違いです。

3dsMaxの場合はフェースに対してスムーズに表示するグループを登録しその境目が折り目になりますが、Mayaの場合はハードエッジ・ソフトエッジと呼称しエッジに対して折り目の設定を行います。

Export(出力)先のゲームエンジンで扱いが異なるので注意が必要です。

 

・UV座標

テクスチャを割り当てる時のマッピング情報です。

UVはZBrushの自動展開を使うのが楽ですが、自分の思い通りに調整したい場合はMayaか3DCoatが便利です。

 

・マテリアルの割り当て情報

FBXの中に複数のメッシュや、UVテクスチャの異なるグループが存在している場合、異なるマテリアルを割り当てておくことでゲームエンジン上で異なるマテリアルを割り当てることが可能です。

面倒ですが、設定は必要です。

 

モーフターゲット(ブレンドシェイプ)の項目

・モーフターゲット

ベースモデルに対しての頂点の移動後の位置座標を登録でき、0~1の値を入力すると数値に応じて変形する。

同じベースに対して複数の頂点位置を登録することができ、数値を弄ることでそれぞれの頂点をブレンドすることができる。

「あ。い。う。え。お。」の口や、「悲しい目、怒った目」等を登録しておけば、「あ+お+怒った目」など様々な組み合わせで表情を作ることができます。

 

Mayaや3dsmaxでも作成できますが、ZBrushのレイヤーとMayaBlendShapeプラグインを用いて作成するのが直感的でオススメです。

 

 ボーンアニメーションの項目

・ボーン

骨です。Mayaではスケルトンと呼称します。骨に対して関節の部分を指してジョイントと呼ぶこともありますが、どれも同様に考えて良いです。

 

・ボーンとメッシュのバインド情報

ボーンとメッシュ(3Dモデル)の結びつきの情報です。ボーンがメッシュの一部分にどれだけ影響するか調整することをウェイト調整と呼称します。

3dsmaxではエンベロープと呼ばれる楕円形の影響範囲を用いて影響値を設定し、Mayaでペイントによるスキニングで影響範囲を貯精します。

とても面倒くさいしなかなかうまくいかないところです。Tips記事としてそのうちポイントをまとめようと思います

 

・ボーンベースのアニメーション

通常アニメーションを付けるときはメッシュにボーンがバインドされた状態から更にリギングといって動かしやすいようなからくりを作ります。

IKハンドルや、コンストレイン、コントローラー、選択しやすいようにダミーのロケーターを配置したり、ピッカーを作成したりします。

リギングし終わったモデルに対しては、ボーンに直接キーフレームは打たずにリグに対してアニメーション設定を行います。

 

しかし、このリギングのアニメーション情報をFBXでゲームエンジンに持っていくことはできないです。

 なので、全てのアニメーションをボーンにベイクする必要があります。

・アニメーションのシーケンス

タイムラインを複数管理することができる機能です。歩き、走り、ジャンプなどモーション別に管理できると楽ですよね。Maya2016からの新機能ということで、そのうちお実際に実験してまとめてみたいと思います。

 

 

ABC(Alembic)形式について詳しく!

Alembicはシュミュレーションの出力に強力なデータ形式で、ポリゴンメッシュと、頂点アニメーションの情報を内包できます。

 

例えばクロスシュミュレーションした結果をゲームエンジンに持って行きたい時等に使います。完全に頂点にアニメーションをベイクしてしまうので編集するのは難しいかもしれませんが、走っている時のマントのたなびき等を表現するには最高ですね。モーションブレンド機能が使えるかどうかは不明なので、ループアニメーションとして完結させて置かなければ使えないかもしれません。

 

Alembicに関してはリサーチして記事としてまとめたいと思います。

 

・ChronoSculpt

LightWaveの姉妹ソフト、ChronoSculptという2014年に新しく出たソフトを用いればタイムライン情報を持ったメッシュデータを編集することができます。Alembicの他にもAutodesk Geometry Cacheファイルを読み込んで編集することも可能です。

 

 

揺らそうスカート、なびかせよう髪の毛!物理シュミュレーション!

 

物理設定の共通フォーマットは??

残念なが現状、スカートや髪の毛の物理設定をうまくゲームエンジンや他のソフトでやりとりする方法は存在しないようです。

 

いつか誰かが物理設定の業界標準拡張子を作ってくれることを期待しますが、最終的に使用するソフト内で設定する必要があるみたいです。

 

物理コリジョン設定

物理エンジンではボーンに対してコライダーを作成します。

物理コライダーの大きさを調節し、それぞれのコライダーが物理的に接触するかどうか、固定するのか重力に従ってシュミュレーションするのかを設定することができます。

 

物理ジョイント、物理コンストレイン

コライダーの関節設定です。ヒンジやボールジョイント型、バネやスケルタルがあります。それぞれの設定項目を変えると揺れ方が変化します。

 

 

クロスシュミュレーション

旗を風になびかせたり、スカートや髪の毛を加太の動きに合わせて揺らしたりできます。コリジョンによる物理演算と上手く組み合わせて使いましょう。

 

各ソフトのシュミュレーション設定

 

・Unityで揺らしたい場合

現時点で標準のUnityで他のソフトの様に物理設定をする方法はないみたいです。ボーンベースの処理でスプリング等があるので仮想的に揺らすか、無理やりBoneにコライダーを付けましょう。

 

・UE4で使用する場合

UE4内部のPhAHで物理設定をしよう。

 

MMDで使用する場合

MMDではKinectを使ってリアルタイムでモーションキャプチャーをすることができます。 PMXエディタで物理設定をしよう。

 

 

外部モーションデータを使いたい! リターゲットについて

 

通常、モーションはBVHやFBX形式で出力されます。

オリジナルで作ったデータや、サードパーティ製のモーションデータは対象としているモデルのボーンの構造や管理名称がことなりますよね。

 

なので、一旦共通のリグを適応させて他のモデルのアニメーションを流し込みます。

言うは易しですが、モーションは多くの人が好き勝手な形式で作っていて拡張子も色々あるため、異なるソフト、異なる拡張子、異なるボーン構造でのアニメーションの受け渡しはけっこう難しいところです。

 

リターゲット可能なアニメーション特化型のソフト

・Motionbuilder
・NevronMotion
・その他

MayaやMax、ゲームエンジン上でもリグを適応させる必要はありますが、モーションの適応は一応可能です。

僕はCGアニメーションやモーションを付けるのが苦手なのでだれか得意な人がいたらお友達になって下さい。CGアニメーターやPさんがいらっしゃいましたら是非結婚して欲しいです。よろしくお願いします。

 

 

 

CG入門編最後に

 

オリジナルの世界を作って自分のキャラクターを動かしたい!そう思った瞬間から僕はCGという泥沼に嵌ってしまいました。

モデルを作ること、動かすことは全く違うノウハウが必要とされます。

モデラーとしてどこまで事故完結すべきなのか、とても悩むところです。

 

CGの分野は多岐にわたっていて1人で完結するのはとても難しいです。

しかし、世の中には自己完結型の化け物のようなCGアーティストが沢山いるのです。

その方々に憧れてこれまで勉強してきました。そしてこれからもです。

 

自分で物語を考え、絵を描き、世界を作り、人物をモデリングし、骨を入れ、リグを組み、物理設定を施し、アニメーションを付ける。

そして、印象的な一コマを実際に手に取りじっくり鑑賞する。 

最終的には自分で思い通りにキャラクター操れるようになる。

 

欲張りなようですが、これができたら最高です。

 

CGの分野は奥深く、日進月歩進化し続けております。

常に新しい技術が生まれては消えていく中で絶対的な法則はなく、皆が等しく途に迷っていると思います。

自分の知識を増やすために、そして 同志や仲間を見つけるために僕はこのブログを始めました。 一人でも多く信頼できる仲間を作り。情報や技術を交換することが我々CG屋が生き残る唯一の方法だと思っています。

 

ようやく長かった前置きが終わりました。 

次回からは、それぞれのカテゴリの中でより具体的なTipsを掲載していきたいと思います。

 

 

 

 

CG入門編ー完ー

 

 

CG入門編其ノ陸~リアルタイム入門編(前篇)~

リアルタイムCG入門編(前篇)

今回でCG入門編は最終回です。CG入門の最後はリアルタイムCG表現です。

前篇では主にリアルタイムで綺麗に描画するための最新の手法とモデリングに関してまとめていきたいと思います。

後編では実際にリアルタイムエンジンでモデルを動かすために必要な項目を抑えていきます。 

 

リアルタイム(レンダリング)とは?

皆様はリアルタイムレンダリングと聞いてどのようなコンテンツを思いつきますか?

ここでのリアルタイムとは、ビデオゲームのようなユーザーレスポンス(即時反応性)のあるCGコンテンツのことを指しています。インタラクティブメディアコンテンツ、MITではタンジブルインターフェイスなんて即時性のコンテンツとハードウェアを融合させた研究もされています。

 

リアルタイムでCGを動かす技術は家庭ゲームからスマホアプリ、ニュース番組の背景や天気予報、博物館の展示用まで色々な用途に使われていますね。

 

リアルタイム用3Dモデルについて

リアルタイム用のモデルは映像用のモデルと基本的には代わりませんが、とにかくできるだけ軽くするのが望ましいです。

 

ある程度軽くしてもスムージンググループ(ソフトエッジ)の設定とノーマルマップのおかげで、かなりリアルに見せることができるはずです。

 

ゲームモデル用のローポリを作成する際の注意点はサブディビジョンサーフェースが使えないことにあります。

 

バンプマップもほとんど使えないので、輪郭線がカクカクして目立たないことを目標にモデルを作成しましょう。

 

一昔前はローポリをはじめに作り、その後ZBrushでディティールを付ける方法が主流でしたが、

 

最近ではパソコンやソフトの性能が上がったこともあり始めからZBrushなどのスカルプトソフトでハイディティールなモデルをガシガシ作り、静止画用のハイディティールなモデルが出来た後に3DCoat等で映像用、ゲーム用のローポリモデルを作成することが主流になりました。

 

リアルタイム用の3Dモデルはゲームエンジン上で軽快に動かすことが目的になりますので、ゲームエンジンに合わせたフォーマットで作成する必要があります。

 

ゲームエンジンについて

 

ゲームエンジンとは?

ゲームエンジンと聞いて何を思い浮かべるでしょうか?ゲーム好きな方ならすぐにわかると思いますが、ゲームツクールというオリジナルゲームを簡単に作れるゲームソフトが90年台に流行しました。

 

ゲームエンジンというのはゲームを簡単に作るための開発ソフトです。

 

2010年頃まではゲーム外社が社外秘にしており企業秘密の塊でしたが、UDKやUnityというソフトが無償公開したことを皮切りCryEngine等の一部のゲームエンジンが破格の料金と使用条件で公開されはじました。

 

 

PBR(PhysicalBasedRendering)は今が旬!

CryEngineの描画は元々描画が綺麗でしたが、Unityも2015年にUnity5のアップデートを皮切りに、UDKはUE4(UnrealEngine4)と名前を変え、PBR物理ベースのライティング環境に変化しました。

 

これは、現実の世界と同じ物理法則でオブジェクトをリアルタイムレンダリングできる方法で、2015年前後からモデリングのワークフローが大きく代わりました。

 

PBR:物理ベースレンダリングとは??

物理的に正しいことに徹底的にこだわったシェーディングの仕組みです。

光の質量保存則について。

 PBRの基本原理です。光の光源(一番明るい部分)の明るさが1だとすると、物体の表面の反射光が1を超えるはずがないよねっていう仕組みです。Bidirectional Reflectance Distribution Function(双方向反射率分布関数)の概念を導入してて、現実世界と同じように跳ね返った光はどんどん減衰していきます。

 

今まではマシンのスペックが足りずに、擬似的に光らせていたためウソっぽい絵になりがちでしたが最近は現実世界と同じ方法で描画しているので実写さながらです。

PBRについて

物体の質感を表すためにオブジェクトに必ず適応する必要のある質感設定を「マテリアル」と呼びますが、PBRに対応したマテリアルは以下の4つの項目で現実世界にある全ての質感を表現することができます。

 

ディフュース(物体そのものが持つ色)、

ラフネス(ザラザラしている度合い、周囲の反射を濁す度合い)、

メタル(周囲を反射する金属っぽさの度合い)、

ノーマル(表面の細かい凹凸)

HDRレンダリングについて

ハイダイナミックレンジイメージHDRIを光源に用いたレンダリング方法です。

 

360度の パノラマ写真を球体や四面体に貼り付け、ボックスライト(光源)として使用するものです。

現実世界と同じライティングができるので実写合成等やプロダクトレベルのレンダリングで使われますが、最近ではリアルタイムレンダリングの実写的な照明の為にも使わています。

 

3Dペイントについて

PBRについて前述しましたが、PBRに対応したハイエンド機向けのゲームモデルを作成するには、複数のテクスチャを書き出す必要があります。

 しかし、金属っぽさや表面の粗さ、ノーマルマップといったヨクワカラナイテクスチャをPhotoshopで手描きで表現するのは無理がありますよね。

ここではテクスチャワークについてのお話をしていこうと思います。

 

2Dベースで行われていた第一世代のテクスチャワークについて

第一世代のCG制作ではUV展開後にUVのガイドラインを出力し、フォトショップで手作業で色を塗っていました。3Dモデルに直接色が塗れるわけではなかったため、実際に3Dソフトにテクスチャを読み込んで表示してみるまでどんな色味になるのかわかりませんでした。

 

いまだに3DモデルをUV展開後、フォトショップで手塗りしている方もいらっしゃいますが、特に意図がない限りは正直なところ非効率でナンセンスだと思います。

 

これはあくまでも僕個人の主張ですが、CGアートワークは常にアナログに近い直感的な環境でなければアーティストの本来の力を発揮できません。

 

そういった需要からZBrushやBodyPaintといった3D上でペイントするためのソフトが誕生しました。 

 

より直感的な作業環境を理念として開発されたモデリング方法がデジタルスカルプティングであるのに対し、より直感的なテクスチャワークを提供するのが3Dペイントソフトと呼べると思います。

 

ノーマルマップを中心とした第二世代のテクスチャワークについて

前回、ハイポリとローポリの位置情報の差分を用いて擬似的に凹凸を再現するノーマルマップについてお話しましたが、このノーマルマップの登場が2006年頃。

 

ノーマルマップの出現を堺にゲームのクオリティが一気に上がりました。

色みを表すディフュースマップに加え、凹凸を表すノーマルマップ、鋭い反射を擬似的に表すスペキュラマップの3種類を主に用いて軽い処理でなるべくリアルに見せるための創意工夫がなされました。

 

ZBrushやBodyPaint、3D-Coatといった3Dビュー上に直接色を塗ることができるソフトが登場しました。

 

実は先ほどバカにしてしまったPhotoshopも、実は密かに3Dペイントができるのですが、描画が重く数千ポリゴンのモデルをロードした段階でクラッシュしてしまいます。PSDの画像拡張子はCG業界でも絶対的であり、ZBrushや3DCoatとも連携できますし2Dの画像編集に関しては絶対的な信頼性を誇るソフトです。3D機能に関しては…将来に期待です。

 

ZBrush

ローポリからハイポリまで複数のポリゴン分轄レベルを保持し、カラーペイントやノーマルマップの作成に向いている。はやくPBR向けのテクスチャペイントに対応して欲しい。ちなみに頂点ペイントのみで、とても細かく分割しないと精細なペイントが出来ないのが欠点。UV画像ベースのペイントモードも実装して欲しい…。

 

第三世代は物理ベース!PBR環境向けテクスチャワークについて

2014年前後からPBR環境がリアルタイム環境で実現し、PS4やXBoxOneがリリースされコンシューマ機でもDirectX11をフルに活用した第三世代のゲームが求められるようになりました。

 

シェーダのみならず、破壊アニメーションやクロス、ヘアーシュミュレーションに至るまで何から何まで物理ベースに変化した第三世代のリアルタイム3DCG。

 

当然必要なテクスチャの種類も代わりました。そこでPBRに対応した3Dペイントソフトについて言及したいと思います。

 

カラー、ラフネス、メタルネス、ハイト、発光、透過、など数多くのチャンネルを切り替えテクスチャをペイントできるPBR対応の3Dペイントソフトは今が旬のハイエンドツールと言えるでしょう。ここで、PBRに対応したソフトを紹介したいと思います。

 

・Mari

NukeやModoを開発しているFoundry社製のリアルペイントソフト。

Nukeと連携ができPtexペイントが可能。実写合成に強いと言える。

・3D-Coat

ZBrushと同系統のスカルプトソフトだが、最新版ではPBR対応のペイントが可能でPSD形式をサポートしているためPhotoshopと行き来したり、Photoshop上でのレイヤー管理と同じ感覚でペイントすることができる。

・SubstancePainter

ノードベースでテクスチャを生成するSubstanceDesignerから派生した、物体の凹凸に合わせてパーティクルでペイントできることが特徴的な直感型3Dペイントツールウェザリング(ダメージペイント)に特化した印象。

UE4やUnityを正式にサポートしており、それぞれのゲームエンジン向けに簡単にテクスチャを吐き出せる。

元々ノードベースソフトの姉妹ソフトなため、SubstanceDesignerとも連携可能でとても複雑なことができる、しかしSubstancePainterをフルに使おうと思うと複数のソフトを経由し、一つのモデルに対して10種類以上のテクスチャ形式と格闘することになるので上級者向けと言えそう。

 

超重要!頂点ペイントUVベースPtexペイントの違いくらいは押さえとけ!

 

今までCG関連の色々な本を買ってきましたが、テクスチャペイントとマッピングに関してきちんと言及した書籍はありませんでした。効率的なテクスチャワークをする上でとっても大事なことなんですが、業界でも知らない人が多いと思います。結構重要なポイントです。

 

・頂点ペイントに関して

オブジェクトの頂点に色情報を載せていくペイント方法で、ポリゴン数をあげないと精細な描画が出来ないのが難点。

obj形式で形状と共に頂点の色情報を保存することができ、主にZBrushや3D-Coatのペイントで用いられる。SubstanceDesignerでもディフュースマップにベイクできるが、データがとても重くなるところが難点。最終的にはUVテクスチャにベイクして使用する。利点は特に思いつかない。

 

・UVベースに関して

アジの開きみたいなやつです。どんなに美人な顔もUV展開すると残念なことになります。シーム(切れ目)ができること、立体を無理やり平面に引き伸ばすため、2Dテクスチャの解像度は均一であるのに対し3Dモデル上では必ず解像度の歪みができてしまうことが難点。

UV座標に対して高解像度な解像度のテクスチャを生成すれば画像ベースで3Dにペイントできるため頂点数に依存しないところが素晴らしい。

 

Ptexに関して

UVベースのテクスチャリングの欠点を補うことを目的に開発された仕組みで、主に3D-CoatとMariで使用できる。UVにとらわれず張り子の用に小さな紙をモデルにペタペタ貼りまくる様なイメージでテクスチャリング可能。

実際の感性モデルに使われることはまだないが、製作中に3Dモデルの頂点数にも、UVの歪みにも影響を受けないことが利点。

 

モデリングやテクスチャ、シェーディングに関する入門…というか完全に上級者向けの内容になってしまいましたが、様々なソフトを使い分ける上で必要な基礎知識は以上になります。

 

新しい分野ですし、トゥーン表現が主流の日本ではあまり馴染みのない内容かも知れないですね。Ptexって聞いたことあるぞ?くらいに覚えておいて頂ければよいかな、という感じです。

 

→ 後編に続きます!ここまで来たらリアルタイムエンジンで実際に動かしたい!

 

 

 

 

CG入門編其ノ伍~映像用CG入門編~

映像CG入門編

2D的な映像編集の仕方については其の弐で言及たので、ここでは主にCGアニメーションに関して言及したいと思います。

 

映像用CGモデリング入門編!

 

CG原型と映像用CGモデルの違いは??

Q1:前回はCG原型用のモデリングソフトのお話をしましたが、原型用に作成したハイディティールな3Dモデルは映像用に使えないのでしょうか?

 

その答えは…

 

 

 

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A:そのままでは使えません!!

 

 

Q2:理由は?

 

 

 

 

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A:CG原型のデータは重すぎます!

 

 

ZBrush等の原型向けの3DCGから勉強を始めた方は驚くでしょうが、軽快にアニメーションさせられるデータというのはせいぜい15000ポリゴン前後なんです…

15000ポリゴン???多くね?って思われる方も多いと思います。

しかし考えてみましょう。ZBrushや3DCoatで編集してたのって数十億、場合によっては数兆ポリゴンですよ?

はい。無理ですよね。アニメーション用のソフトでは開こうとした瞬間パソコンがフリーズします。

そして、15,000ポリゴンって実はかなり荒削りです。

 

Q3:少ないポリゴンしか使えないんじゃどうするか?

 

 

 

 

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A1:サブディビジョンサーフェースを用いて擬似的に分割し滑らかな曲線を描画。

 

これは前回の原型入門編でも言及しましたね。前回の記事をコピペします。

 

・サブディビジョンサーフェスに関して

 

ポリゴンの場合は少ない頂点数で物体のエッジや局面を正確に表現することが可能です。

 

ポリゴンの物体を擬似的に分轄し、丸め込みをかけることをサブディビジョンサーフェスと呼び、ピクサーのアニメーション等でも用いられています。

 

尚、丸め込みをかける際にエッジを建てたい部分に物体に折り目をつける事ができ、これらの切り替えをMayaではハードエッジ、ソフトエッジ、3dsMaxではスムージンググループと呼び分ます。

 

A2:バンプマップを用い、レンダリング時のみ凹凸を再現する。

 

これは前回詳しくは言及しませんでした。

 

ZBrush等で作ったハイポリのデータに対して、なるべくモデルが重なるようにローポリのモデルを作成します。

 

ハイポリゴンモデルの上からポリゴンを貼り直していくと楽なのでこれをリトポロジー(リトポ)と呼びます。

 

すると、位置の重なったローポリゴンとハイポリゴンの距離の差分からディスプレイスメントマップやノーマルマップといった凹凸を表すためのテクスチャマップを生成することができます。

 

ディスプレイスメントマップは白黒で凹凸を表現したマップで、レンダリング時に実際に凹凸を分割しなおして計算します。

 

ノーマルマップは光の拡散方向のベクトル情報を色に置き換えて作成された青色ベースで虹色の様な色で描画されたマップで、ディスプレイスメントとは真逆で擬似的に凹凸を表現し、レンダリング時にも実際に凹凸することはありません。

 

主にゲームモデルとして処理の軽いノーマルマップは重宝します。ゲームのリアルなモデルをよく見ると輪郭線がローポリ丸出しなのがわかると思います。

 

これが15,000ポリゴンの限界で、映像用モデルの場合はディスプレイスメントマップを用いて輪郭線が潰れないように気をつけなければいけません。

 

そして、バンプマップを作るためにハイポリの情報をローポリに焼き付けることをベイクと呼んでいます。

ZBrushでもベイクは出来ますがトラブルが多いのでベイクに特化したXNormalというソフトを用いることが業界標準となっています。

 

SubstanceDesignerというノードベースのテクスチャ生成ソフトでもノーマルマップ等をベイクすることが出来ます。

 

 

総合型3DCGソフトウェアについて詳しく!

 

ハイポリゴンをベースに映像用モデルを作成する方法に触れてきましたが、実はこのやり方は多くのソフトを連携しなくてはいけないので上級者向けのやり方です。

 

ZBrushの用に特定の機能に特化したソフトを特化型ソフトと定義すると、モデリングから映像出力まで一通りこなせるソフトを総合型3Dソフトと定義することができると思います。

 

実際に一通りのことができるソフトを総合型、統合型、総合ソフト等と呼称したりします。

 

そして、映像制作の為には特化型のソフトで作ったデータを統合型のソフトに集結させて映像作品としてレンダリング(書き出し)する必要があります。

 

それでは、業界標準の統合型3Dソフトについてまとめていきたいと思います。

 

・Maya

ピクサーも使っています。世界一有名なCGソフトじゃないでしょうか。映像業界で多く使われていますが、最近はゲーム向けの機能が強化されてきました。

 

・3dsMax

Mayaと業界シェアは半々だと言われていますが、日本だと若干シェアが劣るようです。ゲーム業界で多く使われていますが、最近では映像用の機能が強化されてきた気がします。

 

・XSI(Softimage)

ゲーム業界で多く使われてきました。しかし2015年をで開発が終了しました。ICEというパーティクル制御システムが優秀で、群衆シュミュレーションや破壊、エフェクト等かなり優秀なソフトでした。

 

以上の3ソフトがAutodesk社から出ており、御三家等と呼ばれている。それぞれ60万近くする高額なソフトウェア。

 

ーーーーーーーーーー統合型ソフトとして超えられれない壁ーーーーーーーーーーー

                  ↓

・C4D(Cinema4D

非常に簡単なインターフェイスを備えた総合ソフト。大量配置やモーショングラフィックスアニメーションを得意としており、AfterEffectsと公式に連携している。レンダリング前のシーンをAEに配置、編集が可能。

映像業界でシェア率No1のAEと公式連携出来ること、基本操作が簡単なことから業界シェア率が伸びるのではないかと予想されます。

 

Modo

統合型ソフトに最近進化したが機能的にはまだまだ不足している。しかしポリゴンモデリングに特化しており、物理ベースのレンダリングは拘束で美麗。

LightWave

Modoから袂を分かったチームが作成しているソフト。統合型だが、サブディビジョンモデリングに特化したソフトとして有名です。

 

 

MMD!国産のフリーCGソフト群

ここで触れないわけにはいかないのがニコニコ技術部を中心とした国産無料3Dツール群。MMDを始めDDD、PMXエディタ、MME等、多くの関連ツールが存在します。

 

世界的に見ても異彩を放つトゥーン表現に特化したソフト群で、Autodesk社製品ではなかなかできない髪の毛やスカートのヒラヒラとした物理演算を警戒に処理し、モーションやムービーの作成に特化しています。

 

最近ではUnity等のゲームエンジンでもMMDモデルやモーションが使われ、MMDモデルを外部ソフトでも使えるプラグインが多く開発されています。

 

 

キャラクターアニメーションについて

ここで初めてふれる内容です。

CG原型ではモデルを動かす知識はあまり必要ありませんでしたが、本格的にモデルを動かしたい場合にソフトに関係なく共通の概念としていつくか覚えておかないといけないワークフロー(作業の流れ)があります。

 

モデリング

なるべく少ないポリゴンでモデルを作成します。

②テクスチャリング

モデルをUV展開します。ハイポリのベイク作業やペイント等を行います。

③リギング

ボーン(骨)を作りスキン(肌)にバインドします。

動かしやすいようにコントローラーを作成します。

④シェーディング

マテリアル(質感)とライティング、を設定します

⑤キーフレームアニメーション

カメラやキャラクターを動かしキーを打ちます。

レンダリング

書き出します

⑦コンポジット

CG素材を編集して動画として仕上げます。

 

ざっくり言うとこんな流れです。

これらの工程をレンダリングまで一通りできるのが統合ソフトの利点です。

 

コンポジットに関しては入門編其の弐で言及しているので参考にして下さい。

 

CG入門編の最後に

 

今回は主な統合型3DCGソフトの解説と、映像用CGモデルのポリゴン制限等について言及してみました。

 

今回あまり触れなかったテクスチャやボーン等に関しては次回、リアルタイム入門編で説明したいと思います!

 

→ 次回はCG入門編の最終回!リアルタイム入門編です。

 

 

CG入門編其ノ肆~CG原型入門編~

CG原型入門編

さて、ようやく本題に入れそうです、僕の本業はCG原型でもあります。CG原型に関しては特に詳しく記載していこうと思います。

 

 

CG原型とは?

 

CG原型とは3DCGによる正確で精密な複製出力可能な造形方法です。

どんなに細かい造形でもデジタルデータなら正確に行うことが出来ますし、データが残るのでいざという時にやり直しが効くことも大きな利点です。

 

理想を抱いて溺死しろ!これが3Dプリンターの現実だ!

 

家庭用3Dプリンターの登場で業界は変わる!と言われていましたが、実際は3Dデータを作成したり扱える人間が少ないことや、コスト、クオリティの問題から気軽に使えないという問題点が浮上しましたね。

 

コストの問題が解決したとしても、3Dプリンターの出力物はどのような方式でも、洗浄や磨きのフィニッシュ作業が必要となります。

着彩や組み立てを抜きに考えても手作業による仕上げが欠かせないものとなります。

 

3Dプリンターのリアルとは、ボタンを押せばお手軽にきれいな出力物が出来上がるわけではなく、3Dの高度な知識、そしてアナログ造形の高いスキルが求められるのです。

 

アナログ造形のスキルが必要だという部分が特に多くの人が見落としがちなことだと思います。お前ら舐めんにゃ(=^・ω・^)よ!

 

商業での3Dプリンターの活用方法、値段相場のお話。

 

現状では3Dプリント出力が法外に高いので3Dプリンターで出力したものをそのまま売ることは難しいです。

 

商業でよく使われるProjetシリーズやDigitalWaxシリーズで15センチ程度の一般的なフィギュアを出力してもらうと、、、およそ10万円~20万円ほどかかります。

更にフィニッシャーに塗ってもらうともう10~20万円程度かかります。

フィギュアが1体20万~40万円もしていては、とてもコンシューマ(一般向け)には販売できませんね。

 

3Dプリントした出力物は、複製するための原型を作るための手段として活用されているのが商業での今も昔も変わらない現状です。

 

 

CG原型のモデリング入門編!

 

ココからはちょっと難しい話になります。難しい話なので面倒であれば読み飛ばして大丈夫ですが、大切なのはローポリ、ハイポリの欠点と利点が分かっていることだと思います。赤字の部分だけでも読んでいただけるとそれぞれの欠点利点がわかると思います。

 

ナーブス・ベクターモデリングに関して

 

商業部品にはCADと呼ばれるベクターやナーブススプラインと呼ばれる関数を用いた曲線で正確に立体物が設計されます。

 

AutodeskCADや、工業部品のシュミレーションができるSolidWorks、Rhinoceros等のソフトがあり、工業製品やプロダクトの分野で用いられ、理工学系の頭の良い人がよく使います。

 

…僕もいずれは設計や工業製品設計等の分野は勉強したいですが、今回は特にフィギュア造形について掘り下げていきたいと思うので飛ばします(笑

 

ポリゴン・ボクセル系モデリングに関して

 

より直感的な感性が求められるアートやエンターテイメントの分野ではポリゴンによるサブディビジョンサーフェスモデリング(ローポリ)や、ハイポリゴン、ボクセルによる大量の頂点を直感的に編集するデジタルスカルプティング(ハイポリ)が行われます。

 

ベクターよりも正確さに欠けますが、直感的に造形できることは創作の分野においては何よりも大切なこととなります。

 

・ボクセルモデリングに関して

 

ナーブス・ベクターのモデルを2Dに置き換えるとIllustratorで作成されたベクターデータとなりますが、

 

ボクセルモデリングを2Dに置き換えるとPhotoshopで作成されたビットマップ(ドットの集合体)ということになります。

 

ドットで構成された絵にもう一軸追加され、立体版のビットになったものがボクセルです。

 

フィギュア造形ではビットマップ画像同様に解像度を持つボクセルや、ポリゴンと呼ばれる頂点、エッジ、フェースから構成されるオブジェクトで、より感覚的に造形がなされます。

 

・ポリゴン(ローポリ)に関して

 

ポリゴンもボクセルも、頂点、エッジ、フェースから構成され、メッシュと表現されることもありますが、基本的に同様に扱うことが可能です。

 

つまり、ボクセルで編集していたオブジェクトも、それは非常に大量のポリゴンデータです。ポリゴンがとても多いことをハイポリゴン(ハイポリ)と呼びます。

 

・サブディビジョンサーフェスに関して

 

ポリゴンの場合は少ない頂点数で物体のエッジや局面を正確に表現することが可能です。

 

ポリゴンの物体を擬似的に分轄し、丸め込みをかけることをサブディビジョンサーフェスと呼び、ピクサーのアニメーション等でも用いられています。

 

尚、丸め込みをかける際にエッジを建てたい部分に物体に折り目をつける事ができ、これらの切り替えをMayaではハードエッジ、ソフトエッジ、3dsMaxではスムージンググループと呼び分ます。

 

・ハイポリゴン(ハイポリ)に関して

 

ハイポリ、ボクセルの欠点角が立たないことなめらかな曲線が苦手なことにあります。

角を立たせたり、なめらかな曲線を表現するには非常に高解像度にしなければいけませんが、編集過程で形が崩れてしまえば大量の頂点を移動させ綺麗な形状に戻すことは難しくなります。

 

ローポリ、サブディビジョンサーフェスモデリングの欠点は、きれいな局面やエッジを少ない情報で表現できる代わりに、人肌の毛穴や洋服のシワなど、細かいディティールを表現できないことにあります。

 

ハイポリゴンとローポリゴンと分けて考えるのは、ローポリというフェチズムの存在する日本だけだと言われていますが、便宜上ハイポリゴンについて言及すると、ハイポリとはローポリゴンをひたすら分轄していき、分割数を上げまくったものです。

 

ZBrushでは「マルチサブディビジョンメッシュエディテング」といって、一つのオブジェクトを分割しても元のローポリの状態に戻せる機能が備わっています。

 

ローポリゴンをそのままハイポリゴン化し、ボクセル化せずにハイディティールな形状を作成することで、サブディビジョンサーフェスモデリングの長所を生かしつつ細かいディティールを追加できるという利点があります。

 

 

業界標準ソフトに関して!

 

前述した長くて分かりにくい話は、全ての3Dソフトに共通する概念のお話でした。

この章ではソフトのお話をしようと思います。

 

3Dを全く勉強されたことのない方は驚かれると思いますが、実は3D関連のソフトはものすごく沢山あります!!

 

始めのうちは分からないと思うので、ここでは3D原型に用いられる主要なソフトだけをピックアップしたいと思います。

 

ZBrush

 

数億、数兆に分割したメッシュに対して感覚的にデジタルスカルプトモデリングができる元祖スカルプティングソフトです。ちなみにスカルプト(彫像)する人をスカルプチャーと呼びます。

 

ハイポリとローポリを行き来しながら作業ができるので、前述したハイポリとローポリの特性を良く知っていると良いです。

 

原型ではよくDynameshというボクセルスカルプトの機能が使われますが、エッジが立たないのとポリゴン構造を破壊してしまうので僕ははじめに大まかな形を作る時か、最後の段階まであまり使いません。

 

ZBrushは他のソフトには描画できない重いハイポリデータを編集できるので、非常にリアルなモデルを作ることができます。原型用のデータだけではなくペイントする事もできます。ローポリに対してゲーム用のテクスチャーや凹凸のデータを作成できるのも利点です。

 

最近なにかと注目を浴びるZBrushですが、ズィーブラッシュと発音します。ゼットブラシとか読んでると外国の人に笑われてしまいます。僕の尊敬するZBrushの日本代表公式インストラクター和田真一さんも言ってますが、ソフトを開発したPixologicの人たちに敬意を払って正しい発音で呼称しましょう。

 

僕は経験上ゼットブラシと呼称している人とは仲良く出来たためしがありません…。

 

・3D-Coat

 

知名度は低いですが、珍しく日本語化されているソフトで結構有能です。

 

ポリゴンを貼り直すリトポロジや、ボクセルのブーリアン(体積の和や差)処理が優秀で、CG原型ではパーツ分轄(パーティング)に使われることが多いです。

 

ゲームの分野でもかなり優秀で、

 

ZBrushが頂点ペイントしか出来ないのに対して、PTexペイントやUVベースのペイント機能があります。そのため分割数を増やさずに綺麗にペイントすることが可能です。

PhotoshopのPSDデータに対応しているので連携が取れることも魅力です。

 

 

・MudBox

 

3DCGの映像ゲームで一番業界シェアが高いソフトがAutodesk社製の統合3Dソフト、Maya、3dsMax、XSI(Softimage)、通称[御三家]ですが、Autodesk版のZBrushがMudBoxです。元々はMayaの補助ツールとして作られ、Autodesk社製品との連携が抜群です。

 

スカルプトの精度だけで言えばZBrush、3D-Coatに軍配が上がりますが、これらのソフトを他のソフトと連携して使うのはかなりのテクニックとノウハウが必要になってきます。

 

それらの苦悩がなくなることを考えるとMudBoxは映像向けにはかなり有能なスカルプトソフトだと言えます。

 

CG原型では…使ってる人見たことありません。MudBox?笑wwってかんじで笑われちゃう感じです。

 

・FreeForm

 

まず個人では手に入らない年間維持費が400万近くする3DSystemsの3D入力装置+ソフトウェアです。

 

ガチ勢向けです。3D版のペンタブの様なデバイスがあり、画面の中で物体に衝突、スカルプトすると抵抗や引っ掛かりが生じます。

 

一通り勉強しましたがソフトが恐ろしく使いにくいので、僕は3D-Coatで代用できるんじゃないかと思っています。

 

高価で価値のあるデバイスだと思うので、気になる方は会社などで買ってもらいましょう。

 

CG原型入門編、最後に

 

CG原型だけで言えばZBrushと3DCoatだけで十分だと思います。

 

ゲーム用、映像用のモデル作成になるとまたMayaや3dsMaxが必要になってきますがその話は次の回でしたいと思います。

 

→ 次は映像系のCGに関してまとめたいと思います。