UV 座標は、面とテクスチャのどこを対応させるかを指定する2 次元の座標データ。
UV 座標を設定することを
UV 展開と呼ぶ。
横方向の軸が U、
縦方向の軸が V。
メッシュに対してテクスチャを貼り付けて色や質感を表現することをテクスチャマッピングという。
↓ テクスチャを、UV 座標をもとに貼り付けた結果。
テクスチャは色を指定するものではない。
テクスチャは、シェーダーの各設定値のためのデータ配列にすぎない。
たしかに画像は色の情報を持っているデータだが、3DCG では便利なデータの配列として扱う。(float[,,3]
)
具体例(作られたシェーダーの設定項目の数だけテクスチャが存在するので名称は定まっているわけではない ここで挙げているのは同様の機能を持つシェーダーで一般的に呼ばれている名称)
ポリゴンメッシュに対してこれらのマテリアルを割り当てて材質を設定するのがモデリングの第二段階
face.png
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強さ:1.0
hair.png
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強さ:1.0
suit.png
suit.png
強さ:1.0
マテリアルという箱の中にテクスチャとかシェーダーとか各設定値が入っているイメージ
3DCG で描画する"立体物"を3D モデルと呼び、これを作成する作業を3D モデリングと呼ぶ。
3D モデルは主に以下のような要素で構成される。
3D モデルを動かすことをアニメーションさせる と言う
アニメーションの設定にはキーフレームアニメーションという仕組みを用いる。
アニメーションはフレームによって表現される。
例えば TV アニメは 1 秒間に 24 枚の画像を素早く切り替えて表示することで動いているように見ている。パラパラ漫画と同じ。
この 1 枚 1 枚の画像をフレームと呼ぶ。
3DCG でもアニメと同様に、複数の画像を素早く切り替えることで動きを表現する。
しかし、動きのフレームの数だけ画像を準備しなければならない。
めんどくさい!大変!
そこでキーフレームアニメーションを用いる。
"1 フレーム目ではボールをこっちに置く"、"10 フレーム目ではボールをあっちに置く"
のように、2 つの重要なフレームだけでモノの動作を指定する。
この重要なフレームをキーフレームと呼ぶ。
2 ~ 9 フレーム目でのボールの位置はエディタ/ツールがイイ感じに補間してくれる。
この仕組みがキー(Key(大事な))フレーム(だけ指定する)アニメーション。
補間はアニメーションカーブ(ファンクションカーブとも呼ばれる)で指定する。
時刻に対する状態(位置や回転、大きさなど)を曲線で指定して補間する。
アニメーションの制作過程では、モデルの位置や回転、大きさを変化させる以外にも、モデル自体を変形させたいことがある(というかほぼ確実に必要になる)。
ポリゴンメッシュの変形にはスケルトンとブレンドシェイプを用いる。
↑ ポーズを変化させたり口の開閉を指せている例(帽子は変形せず、位置と回転を変更しているだけ)
アニメーションさせるために、ポリゴンメッシュの頂点 1 つ 1 つの位置変化を細かく指定するのはめんどくさい。
スケルトン(skeleton)を用いると、人間や動物、ロボットアーム等、関節を持ったポリゴンメッシュを楽に、イイ感じに変形することができる。
スケルトンはボーンとジョイントで構成された骨格のこと。このスケルトンとポリゴンメッシュを連動させる(スキニングする)ことで、ポリゴンメッシュを変形させることができる。
スキンウェイトは どの頂点が どのボーンに どれぐらいの割合で 追従するか を決める重み
各頂点のスキンウェイトを調整することで、変形の仕方を調整する
あとは先ほどのキーフレームアニメーションを用いて、"1 フレーム目では腕のボーンをこの角度に..."など指定するとポリゴンメッシュの変形をアニメーションできる
スケルトンのボーンとジョイントは階層構造を持っている。
親に対して移動や回転、拡縮を行うと子も連動する。
適切に親子関係を設定することで、操作を簡単にできる。
新歓ビライラストでの実例 上腕を回転させるだけで前腕から指先まで連動して動いてくれる。
→
省略
└ 左肩
└ 上腕
└ 前腕
└ 掌
├ 親指
├ 人差し指
├ 中指
├ 薬指
└ 小指
スケルトンは基本的にボーンを回転させることで変形を行うが、回転だけでは難しい表現も多々ある。
そこでFKとIKという 2 種の制御方法を状況に応じて切り替えて扱う。
スケルトンを用いた変形が難しい場合は、ブレンドシェイプ(blend shape)という手法を用いる。
これはポリゴンメッシュを頂点単位で変形させる方法で、キャラクターの表情のアニメーション作成によく使われる。
"眉毛を下げる変形"と"目を閉じる変形"と"口を開く変形"を組み合わせて表情を作る、といった感じで複数の変形をブレンドして幅広い変形を実現する。
スケルトンとその IK や FK、ブレンドシェイプによるモデルの変形も、そのままでは扱うのが意外と大変。
実際の現場では、これらをまとめて直感的に操作しやすくする仕組みやインターフェース(コントローラー)の作成が行われる。
3D モデルを動かすことをアニメーションさせると言い、アニメーションはフレーム毎に少しずつ画像を変化させることで表現する。
立体物の準備ができたら、それを撮影するカメラと、それを照らすライトを用意する。
立体物とライトとカメラの情報から、コンピューターがひたすら計算して画像が完成する。
この過程をレンダリング(rendering)という。
CG を事前にレンダリングすることをプリレンダリング(pre-rendering)という。
インタラクティブ性が必要ない場面で用いる。
事前にハイスペックなマシンでレンダリングをするので、再生機器のスペックは必要ない(画像/映像の表示さえできればよい)。
例:映画、アニメ、CM、ゲームの挿入映像(プレイヤーは操作できない)
リアルタイムにレンダリングして表示することをリアルタイムレンダリング(real-time rendering)と呼ぶ。
ユーザーの操作に対してリアルタイムに内容を変化させたい場合に用いる。再生機器が自身でレンダリングをする必要がある。
レンダリング時間を短時間で終わらせなければならない(=計算量を減らす必要がある)ので複雑な表現をするには工夫が必要。
例:ゲーム(PC やスマホがレンダリングを行う)、Vtuber の配信(配信者の PC がレンダリングを行う)
事前に全組み合わせの映像を用意するのは無理
レンダリング後の出力画像をそのまま使うのではなく、多くの場合はエフェクトを追加したり、別素材と合成する。
プリレンダリングの場合はレンダリング後の画像・映像をAfter Effectsというソフトウェアで処理することが多い。
色味の調整やレンズ効果、ブルーム、光芒等の追加などを行う。ポストエフェクトと呼ぶことが多い。
他のレンダリング結果との合成、手書きの 2DCG との合成なども行う。合成処理を特にコンポジット(composite)と呼ぶ。
リアルタイムレンダリングの場合も同様だが、あまり複雑な処理はできない(After Effects も使えない)。
制作の流れの再確認
実際の現場ではこれらの各作業を分担している。
まともな作品が完成するまでに必要な工程がめちゃくちゃ多いので一人で 0 から始めるのはかなり大変。作業を簡単にするツールはいっぱいあるので楽をすることを覚えよう。
CG(computer graphics)なのでパソコンで作る。
3DCG に必要なモノはいっぱい(モデル、マテリアル、テクスチャ、アニメーション、シェーダー、シーンなど)あるので、各データを編集するさまざまなソフトウェアを相手に作業することになる。
モデリングのためのソフトをモデラー、レンダリングのためのソフトをレンダー...みたいに呼ぶ。
ソフトウェアに関しては Wikipedia の3DCG ソフトウェアのページがめちゃくちゃ参考になるのでぜひ(というか絶対に)読んでほしい。
3DCG 制作ソフトは大きく分けて 2 種類。これらのソフトを適宜使い分けて制作する。
モデリング、アニメーション、レンダリングなどの多くの工程をまとめて行えるソフト
モデリング、アニメーション、レンダリングなどの各工程いずれかに特化したソフト
「3DCG を始めてみたい!」って人がいたら僕なら迷わず Blender をおすすめします。
まず何より無料である点が強い。「やっぱり辞める」って時に失うものが何もない。
無料であるにもかかわらず、3DCG の始めから終わりまで最低限これ一つで間に合うのも強い。
様々なソフトウェアを用いて作成する。
各作業工程を一つのソフトでまとめて行えるモノもあれば、各工程に特化したソフトも存在する。制作物に合わせて、これらのソフトを適切に選び、組み合わせて制作を進める。
3DCG の利用目的と制作方法は多岐にわたるので、自分がやってみたいことを明確にしてから勉強を始めるのがいいと思います。具体的には
「目標は決まったが次に何をやるべきか分からない」→sodan に投げてください
最低限の操作で最低限の 3DCG を作ることを目標とした資料です(新歓モデリング体験会と同じ資料)。とりあえず形あるモノを作りたい人はこれを参考にしてください。モデリング体験会と同じ内容の講習会もまた今度開催する予定です。
多くの 3DCG 教科書は「キャラクターモデルの制作を通して、各段階で必要になる機能を学ぶ」って感じだと思います。完全に初心者のうちはこれで十分だと思います(こういう記事はネットにいくらでも転がっている)。が、これだけでは完全にオリジナルの創作をしたいときにどのような機能を使っていいのかわからなくなりがちなので、僕個人としては網羅的に勉強するのが好きです。Blender の操作は全てのボタンを一度クリックして機能を知りました。その場で機能を理解できなくても、後々役立つので暇なときに適当なソフトをぽちぽち触るのは有効だと思います。
網羅的に概念を知るという点でCG 用語辞典 - CGWORLD Entry.jpやCG 用語辞典 - デジタルハリウッドの専門スクール(学校)、3DCG ソフトウェア - Wikipediaはおすすめ。単語を知っているだけでもソフトウェアの勉強のハードルは下がります。
3DCG はたくさんのソフトウェア・ツールの存在で成り立っている技術です。3DCG を極めることはすなわちソフトの使い方を極めること。ほとんどのソフトはショートカットキーによる操作の高速化や便利なプラグインによる作業の効率化ができます。作業速度の違いはソフトを上手く扱うことができるかどうかの違いであって、デザインや構図で悩み、時間をかけるのはプロも同じだと思います。さまざまなツールでの手の抜き方を知ることが大事。
#team/graphics/modeling/articleも要チェック。
トポロジーとはポリゴンメッシュにおける面・辺のつなげ方のこと。「絶対にこうするべき!」という決まりは無いので、気に入ったモデルをひたすら眺めて、共通したトポロジーの流れを見つけるのが上達の近道だと思います。暇なときにニコニ立体やsketchfab の週間人気モデルを眺めよう。
ニコニ立体ならホロライブメンバーと 774inc.の公式 MMD モデルがおすすめ。
traQ の#team/graphics/modeling/articleに 3DCG 系の良記事が勝手に流れてくるので普段僕はここから情報を得ています。3DCG は各個人の絵心も重要ですが、それよりも「知っているかどうか」が大事だと思っています。先ほども言いましたが 3DCG を極めることはすなわちソフトの使い方を極めること。知っている/使えるソフトの幅は創作の幅に直結します。特に便利なのが 2D/3DCG・VR・ツール・ニュース情報サイトの3D 人-3dnchu-です。いろんなツールやソフトの情報はもちろん、チュートリアルの紹介やイベント情報がほぼ毎日配信されているので要チェック。
あとは Twitter で好きなクリエイターをフォローしておけば完璧。
Blender の教科書的な物はほとんど読んだ事ない(Maya の教科書は持ってるけどネットで済んでる)。
CGWORLDは好きなコンテンツの話が特集されてたら買っている(booQ にあります)。
ゲームやアニメなど企業のお仕事テクニックはやはりお金を払わないと見せてくれない。
ローポリモデル(Low Polygon Model) = 面の数が少ないモデル
面が少ない → 描画時間が短く済む → ハードウェアの性能が低くても表示できる
古いゲームではいかに少ないポリゴンでいかに表現するかが大事だったりした。
...が、近年のハードウェアはよっぽどポリゴン数の多いモデルでもなければ普通に表示できるので、ローポリは表現の一つとして扱われるのがメイン。
ローポリ作成は慣れだと思います...ので、部内 256fes で勉強しましょう。
2 年前に作った鴨パーカー
約 1000△
ノードベースは、"なんらかの処理"を行う複数のノードをつなげて複数の処理を順番に実行するような仕組み。
僕は完全に慣れで習得したので言語化が難しい。...ので、講習会や勉強会を開催したいと思います。
blender にも freestyle と呼ばれるライン描画機能があります。これは設定項目がかなり面倒で、始めはめちゃくちゃ制御が難しいですが、慣れればそこそこのものができます。
新歓ビライラストの輪郭線も freestyle で描画しています。
きっかけがプリキュアなのでアニメチックな表現に興味がある&かわいいを極めたい
対象者は3DCGの初心者としていて、3DCGを用いた作品を作りたい人や、3Dを用いたゲームを作りたい人に聞いてほしい内容になっています。また、今回は3DCG制作の全体像を何となく知ることを目標にお話して行きます。基礎知識のみに焦点を当てて話すので、より詳しいことは太字で示した重要単語でひたすらググってください。また、実況チャンネルで質問を常に募集します。適当なタイミングでお答えします。今日の資料の中にはカタカナの単語がいっぱい出てきますが全部覚える必要はありません。
まず3DCGで何ができるのかを、次に3DCGは具体的にどうつくるのか、最後に3DCGを作るために必要になるもの、何で作るのかを説明したいと思います。加えて、事前に募集した質問や相談、あるいは配信中に寄せられた質問に答える時間を最後に設けています。
まずそもそも3DCGとは、{引用}である。とされています。簡単に言うと、立体物を2次元の画像に変換することです。まず、今回の講習会に参加している方にとっての3DCGや、何を知っていて/何を知らないのかを知りたいので、{アイスブレイク}実況チャンネルに投稿してみてください。タイムラグがあると思うので、先に"僕が思う3DCGを少し話したいと思います。"
![bg](./assets/3D_is_nani.png)
まず左上、これは現在放送されている『トロピカル~ジュ!プリキュア 』のエンディング映像です。プリキュアでは2009年に放送された『フレッシュプリキュア』の時代からエンディングに3DCGを利用したダンス映像を使用していて、僕が3DCGに興味を持つきっかけになった作品でもあります。
同じように右下の『プリパラ』というアニメでは劇中のライブシーンのみ3DCGで表現すると言ったことがされており、ダンスモーションの使いまわし等が行われています。
映像作品という視点では、右下のヨルシカさんの『だから僕は音楽を辞めた』という曲のMVにも3DCGが使われています。後でもお話しますがこれはBlenderというソフトで作られています。
3DCGは映画でも使われていて、アベンジャーズみたいな、実際の映像にエフェクトを追加する目的で3DCGを利用することも良くあります。
映像作品の中では少し特殊な位置にありますが、近年はVtuberという形で、動画作成者、配信者が3Dキャラクターモデルを身にまとって動画内に登場すると言ったことも増えました。これはVtuberのキズナアイですね。
3DCGはもちろんゲームにも使われます。『スーパーマリオ64(ろくじゅうよん)』をはじめとして、ニンテンドー64(ロクヨン)よかPS1の時代から3Dゲームも一般的な物になっていて、今ではほとんどのゲームで3DCGが用いられています。最近発売した有名作品としては、スーパーマリオ3Dワールドや、モンハンがあります。
さらにはモバイル機器の技術進歩に伴って、据え置きのゲーム機だけではなくスマートフォンでも3DCGを用いたゲームが一般的になってきています。ここに挙げた例では、デレステやミリシタ、最近話題のウマ娘も3Dゲームですね。
真ん中のは僕が新刊ビラように作ったイラストですが、このようにモニターに映し出されるコンテンツだけではなく、紙媒体でもイラストとして3DCGを用いることは多々あります。
ここでみんなのアイスブレイクを拾う
まず意識してほしいのは、3DCGは最終的に画像を作る技術だということです。この後にも話しますが映像も画像のあつまりです。途中の形がどんなものであれ、最終的に我々の目に届くときには絶対に画像になっています。
また、どんなことができるのかと聞かれたら、僕は何でもできる、全部できると答えています。{リスト内}もっというとコンピュータに計算できることは、全部できるという感じですが、発想次第でどんなことでもできると考えています。
分かりやすい具体例をいくつかここに上げます。 {リスト} いくらでも利点はあるのでここに挙げたものに限らず発送次第で便利な使い方はいくらでもできます
Craftopiaでは現在VRMという形式の3Dモデルを読み込んで自分のアバターとして使用できます。これはもともとVRMmodっていうmodの機能だったのですが、このmodの開発者がゲームの開発チームに合流して公式機能になりました。
先ほど定義としてお話した通り、{>3次元空間...}ことで作ります。もっとちゃんと言うと、{...}
まず3DCGは立体物を用意することから始まります。この立体物を3Dモデルを呼び、これを作ることを3Dモデリングと言います。
まず一つ目の構成要素はポリゴンメッシュです
たとえば「コップを掴む」というアニメーションをさせたいとき、まずてのひらをコップに近づける必要がある。これを表現するのに FK は不向き。なので IK を使う。次に「掴む」動作で各指を曲げる必要があるが、今度は角度で指定したほうが作業しやすい。なので FK を使う。
Blender:電脳少女シロのモデル作成
Pencil+:特にライン描画が優秀 Maya:プリキュア、ウマ娘のモデル作成 3ds Max:ゴジラS.P、ガルパンの劇場版など
Houdini(フーディニ):群衆シミュレーションなどが強いため映画や VFX で良く使われる
シネマフォーディー: 加速サトウ:初音ミクがポッキー食べるCM作った人
ズィーブラシ: スカルプトモデリングと言えばコレ
スカルプトモデリングってなんですか?→ポリゴンモデリングは各頂点や面を指定して形作るのに対し、粘土をこねたり削ったりするように形作っていくのがスカルプトモデリングだと思ってもらえれば大丈夫
Substanceはアドビが買収してる
ゲームエンジンも立派な3DCGソフトウェア
Unity: CraftopiaもUnity製
Unreal Engine: UE5から追加されたルーメンとナーナイトが特徴。ルーメンはリアルタイムに変化するグローバルイルミネーションを可能にしていて、ナーナイトは動的にポリゴンメッシュの分割や削減を行うことで数奥ポリゴンのモデルもサクサク描画できるようになる機能です。
2012: 漠然とデジタルなモノづくりをしたいと考え始める(この頃は主に「ゲームを作りたい!」って感じだった)。
2013~: 特にニコニコの技術部と MMD を見ていた PSVitaでインターネット 『リトルビッグプラネット』というゲームにはまる(ノードベースのエディタに慣れる) プログラミングをちょっとだけ勉強(PC 未所持)
2017: デレステを始める(キャラモデリングに興味を持つ)
2018: 一番の変化の年 2018年の前半から3DCGの勉強は何となくしていたが、受験勉強が合って集中していなかった が、2018年の夏にVtuberの春瀬ぽぽを見たのがきっかけで3DCGの勉強を何よりも優先した Maya の学生無償版 Vtuber が流行り始めて資料も多くなった (コイカツのmod作成で 3DCG のお気持ちを学ぶ)
これからやりたいことは2つあって、まず一つはtraPの3DCG力を高めたいです。入部した後に「traPって意外とキャラモデリングやってる人」いないなって思って、wikiにそのあたりあまり記事が無いので今年特にこの地盤を固めるって言うことをメインにしたいと思っています。新歓ビラで3DCGを利用したのもその一つです。 また、制作としてはトゥーン表現にもっと強くなりたいです。