【モデリングからアニメーション】3DCG制作のワークフロー覚書【資料集めからチェックまで】

3DCG制作時の全体の流れを紹介する。

工程が一通り書かれた記事があまりないので、覚書ついでにワークフローや各工程での注意点などを書き残しておく。

モデル制作工程長め。
具体的なやり方は長くなるのであまり書かない。

制作前のまえがき

参考資料探し

作るものの質感・形状・わかりやすい構造解説図・全体の完成予想図・雰囲気などの参考資料を用意する。
多ければ多いほどよい。
高解像度が好ましい。Google Chrome の画像を右クリックから画像検索機能を利用すると、より高解像度の画像や関連画像をネットから探すことができるので、自分はよく利用している。

• Pinterest
• 画像による画像検索

なぜ資料が必要か

妄想を頼りに作らず、既存の画像や現実のものを見て、よく観察しながら制作するため。

造形は「無意識の意識化」である。
人間の認識は思っている以上に漠然としており、「記号」として捉えている。
極端に言うと、「手」とは「手のひら」に「指」が「5本」生えたもの、程度の認識しか持っていない。
実物をよく観察することにより、指が生える位置、指それぞれの長さの違い、折り曲がる箇所、肉のつき方、骨の出っ張る箇所、握った場合の形状などを理解する。
「記号」ではなく構造を認識する。

絵が下手な理由は、記号でしか認識していないものを描こうとするからである。

目標とする資料を探す

世に作品は溢れており、作ろうとしているものには大抵前例がある。
その中の自分の作りたい理想図に近い出来のよい資料を探して目標に設定し、同等かそれ以上を目指す。

三面図・資料イラスト

三面図は、要素ごとの比率や、見えない部分のデザインをはっきりと描き、制作を補助するためのもの。

ここで曖昧な箇所があると制作途中で悩み、作業の手が止まることになる。
結局描かれていない部分はあるので、そこはモデラーがイメージに合うように補う。
正面図と側面図同士などでの破綻はよくあるので、下絵として使う場合は過信しすぎないこと。
あるとよりよいが、必須ではない(そもそもないことの方が多い)。

コンセプトアート

作品の雰囲気を伝えるため、完成イメージを描いたもの。
なければ既存の完成イメージに近い参考資料画像で補う。
ある程度作った制作途中のものをレタッチして、コンセプトアートとすることもある。

工程に慣れる

全体の流れを掴み、慣れること。
1つの工程だけ練習するのではなく、毎回最後まで作り上げる。
モデル制作は、大変面倒な工程を複数重ねた上で完成する。
正しく変形させるために最適なポリ割が必要であったり、テクスチャを塗りやすくするためにきれいなUV展開が必要など、それぞれの工程は相互に関係がある。

準備

1. 不明点の洗い出し
   • 実現可能かどうか調べる
   • 部位による必要時間の予測
   • 作る手順を想定
2. 下絵制作
   • ここで曖昧な箇所があると製作途中で悩み、作業の手が止まることになる
3. 充分な資料集め
   • 最低30枚
   • 制作が終わる頃には100枚以上を目標に
   • pinterestなどを利用
   • pinterestなら作る上での細かいノウハウも見つけられやすい
     • 人体のアナトミー・イラストの小技・フリーブラシ紹介・ポリゴンのトポロジー・うまく変形するポリ割りなど
       • 主な検索ワード
       • face topology  riging model Anatomy 3ds max maya Blender hardSurface Character

モデリング

輪郭・シルエットを見る

ポリゴンとは所詮テクスチャを貼るための「土台」である。
見栄えはテクスチャで表現する。
シルエットが整っていて、 正しく変形できればあとはどうでもよい。
シルエットに影響しないポリゴンは削減してもばれにくい。

モデルはまっすぐに作る

• まっすぐだとキャラクターごとの揺らぎが少なく、データ的に運用しやすい
  • 腕、まっすぐ横に伸ばす
  • 下半身、真下に伸ばす
  • 足、前
• Tスタンス
  • 腕を上げているので体の側面と腕が編集しやすい
  • 注意点として、腕をおろしたときに腕の長さなどの印象が変わるため、制作途中でも仮にボーンを入れておろして見てみること

モチベーションの維持

キャラクターであれば顔など、一番重要となる部分から作ると全体の印象もつかみやすくモチベーションも維持しやすい。

序盤は極力ローポリで作る

頂点の少なさは作業のやりやすさに直結する。
どんなに頂点をまるごと動かそうとしても、結局最終的には頂点を1つ1つを移動したりスキンを塗ったりすることになる。

トポロジー(ポリ割り)

慣れないうちは気にしないでよい。
トポロジーはきれいな方がよいが、経験してわかってくるものなので、トポロジーに悩んで立ち止まらないこと。
作っていくうちに美しいトポロジーの方がきれいに曲面ができたり、編集しやすいことに気付いていくだろう。
プリミティブから分割数を上げたり押し出していくのがトポロジー的に正しいものが作りやすい。

美しいトポロジーとは

• 物体の流れに沿っている
  • 辺ループを使ってみて、きれいに輪切りにできる
• 四角形面1つ1つに歪みがなく、平らである
• 四角形面の形が正方形に近い
• ポリゴンの密度が均一

1から作った方が早い

汚いポリ割りのものやサブディビジョン後の他人のデータを流用する時、修正するより、作り直した方が早く・きれいになることが多い。

ただ、流用できるなら積極的に利用し、時間短縮するべき。
※権利的に問題なければ

ゴミの除去

ゴミは注意していてもできる時はできる。
なので、次の工程に移る前に掃除するくらいで、頻繁に探さなくてよい。
モデリングソフトのビューポート表示だけでは見つけづらいミスもあるので、一旦ライティングのある本番のシーン内に入れてみるのもよい。

• 不要な面
• 不要なオブジェクト
• Nゴン
• 重複頂点
• ゴミ頂点
• ノーマルの反転
• 裏面が見える隙間
• プロジェクトデータ内の不要なパス
• スムージンググループの整理

データを整理

新規プリミティブに結合すると手っ取り早く初期化できる。

• 原点位置をワールド座標0、モデルの底面を縦軸0に合わせる
• 移動・回転・スケールを0(初期値)に
• モディファイアの集約
• マテリアルは極力一つに
• オブジェクトは極力一つに(編集しにくければ最終的でよい)
• わかりやすい名前を付ける(オブジェクト名・マテリアル)
• サブサーフはすべてのモディファイアの上におき、最適化表示にする

UV展開

凝りすぎないことが大事

どんなに美しくUV展開してもクオリティには直接貢献しない。
UVパッキングの隙間など、極力空白がないように配置するのがベストだが、無理にやる必要はない。
凝りすぎると時間の無駄。

画面に映りやすい箇所のUVピースを大きく取る

「最終的な画面での映りやすさ」に対するUVピースの大きさを考える。
あまり見えない部分のUVピースは小さく。

• 手書きでの修正を考えた配置
  • 同じ質感や部位のUVピースはなるべく近くに配置するなど
• ピース同士の隙間
• 歪み
• UVの重なり
• 反転UV
• ミラーで作っているオブジェクトならUV展開してからミラー適用すると労力を減らせる

3ds maxではUVWアンラップモディファイアを適用しなければメッシュに保存されない。
UV展開中に下の階層に移動するとUVデータが消える可能性があるので注意

テクスチャペイント - Substance Painter

塗りつぶしレイヤーを使う

一般的なCGペイントの手法は、塗りつぶしレイヤーを利用して、それをマスクして、マスクに描き込む、というのが一般的。
これの利点は、色を一括して後調整することができる。

テクスチャ

タイリングできるテクスチャがよい。
これも塗りつぶしレイヤーと同様に、マスクを利用して必要な場所だけ表示するようにする。
UVに依存しない質感データを作れば使い回すことができる。

• cgTextures.com などでテクスチャを探す
• Photoshopでレタッチ・色調補正・タイリング・ハイトマップ化などをする

基本的にすべてのマップを使う

あるマップだけ入れても安っぽく、質感が出てこない。
使えるなら色・金属・粗さ・ノーマル・AOなど全てのマップを使う。
ノーマルと粗さを入れると特に情報量が増える。

モデルのミスはその都度修正する

テクスチャペイント中にモデルのミスがあれば、モデリングソフトに戻って修正してメッシュの更新、これを繰り返す。

Substance Painterであれば、3Dビューで描いたものはメッシュを更新してUVが変更されても引き継ぐことができ、UVに依存しないテクスチャペイントが可能である。
ただしメッシュの更新で引き継がれるものは、「3Dビューの方でペイントしたもの」しかうまく引き継がれないため、なるべく3Dビューで作業する。

ベイク

• 最終的に小さく出力するつもりでも、作業データは大きめに作る
• 2048px程度が安定

テンプレマスクグループを作る

大抵まずパーツごと・質感ごとにフォルダを作って塗りつぶしレイヤーをマスクするので、これのテンプレデータを作っておくとよい。

1. 描き分ける部位ごとにフォルダを作る
2. なんでもいいので識別しやすい色のFillレイヤーをその中に入れる
3. フォルダにブラックマスクを追加する
4. このフォルダを必要な数だけ複製しておく
5. フォルダごとにPolygon Fill を利用して塗りつぶす
6. わかりやすい名前をつける

Fillレイヤーを追加してマスク作業の繰り返し。

1. Fillレイヤー追加
2. 必要なマップ以外非表示
3. [Add Black Mask]
4. Fill追加
5. Fill追加にプロシージャルクスチャ追加
6. 値調整、加筆修正

カラー - Color

全体的に少し暗めに設定する。
現実で実際に見えている色は、光が当たって明るくなっているものである。

ハイトマップ - Height

簡単に情報量を追加できるので積極的に使う。
スタンプやプロシージャルテクスチャを活用する。

ノーマルマップ - Normal

手書きではやりにくい
スタンプなどを利用

反射 - Roughness

均一な色や反射は基本的に不自然・作り物感を感じさせる。

金属 - Metallic

Unityで使うモデルの場合は、Substance Painterのビューポートより金属のテカリが出にくいので、強めに設定する。

AO

溝をはっきりさせ、形状をわかりやすくする。

• ローポリだと自動ベイクではポリゴン感が出てしまってうまくいかないので、手動で描き込む
  • TextureSet setting → [+]アイコン →  AOを追加
  • AOはレイヤースタイルを乗算で重ねる

スキンウェイト設定

事前にすべての関節を回転させたチェック用アニメーションを用意しておき、チェックしながらウェイト設定する。

ウェイトは影響範囲と言うより、「変形度合い」と考えた方が理解しやすい。

• 機械など一切変形しないものは1.0で完全に塗りつぶす
• 生き物など変形するものなら滑らかにグラデーションさせる

うまく変形しない場合の問題点

• ポリゴンの割り方がよくない
• ポリゴン数が足りない、多すぎる
• 伸びる面は細かく、縮む面は荒く分割するなど
• ボーンの回転位置が違う
• ボーン数が足りない

簡単なスキニング

3ds Max

まず、弱めの数値でウェイト設定、選択範囲をせばめて、少し大きい数値でウェイト設定、これを繰り返すことで、手動でグラデーションを付けることができる。

• Hipsなど大元のボーンですべて1.0にして塗りつぶし、ウェイトを初期化
• ボーンを選択
• 付けたいメッシュの真ん中をループ選択
• 「グロー」で選択範囲を拡大
  「.1（青）」など弱めのウェイトを設定
• シュリンクで選択範囲を縮めて「.5（オレンジ）」
• 数回繰り返し、ウェイトのグラデーションを作る
• 一番影響させたい所に「1（赤）」
• すべてつけ終えたら、始めにやった大元のボーンの無関係なウェイトを0.0にする

Blender

Blenderで、上記の数値入力によるウェイト設定も可能ではあるが、必要な操作が多く面倒。
なので、上記と似たような操作でウェイト設定ができるアドオンを自分で作った。
拡大・縮小選択などがツールからでき、0.0～1.0の数値を割り当てることができる。

Lazy Weight Tool - $5

スキン付けた後、リグを動かして移動した頂点位置の初期化する方法

3ds Max
一度スキンを初期化してスキン情報だけを再読み込みする。
これによりスキンを付けた後でもリグの位置調整が可能。

1. 拡張パラメータ > 保存 で、エンベロープをファイルとして保存
2. 一度ボーンをすべて除去・もしくは新規スキンモディファイアを作成し、ボーン追加
3. 拡張パラメータ > ロード

リギング

rigifyやBiped、CATなどのプリセットを利用する。
既存のリグを使用する場合でも、リグの基本的な構造は理解しておいた方がよい。

骨は現実のものの正しい位置に配置するとよくなりやすい。

• 肘の回転位置は、腕の中心ではなく肘に近く
• 膝の回転位置は、膝に近く
• 足の付け根は少し外側
• 腕、腕を上げる場合は肩・肩甲骨も含めて動く
• 手、手首の出っ張りではなくそれの少し先
• 指関節、指のシワらへんで曲がる
• 指全体が曲がる箇所はシワではなく骨のでっぱりに近く
• 肩、腕を下げた時にいかり肩や極度ななで肩にならないように

アニメーション

アニメーションは決めポーズの繰り返しとリズム。  

何度も再生し、動きの気持ち悪い点・足りない点をひたすら修正して、見ていて心地よい動きを作り上げる。 
キーフレームの間隔やモーショントレールなどを活用して、視覚的に原因を探る。

• リズム
  • 動きにリズムが取れていると心地よく感じる
• 溜め
• 余韻
  • 慣性。動くものは急に止まることはなく、必ず残った動く力がある
• 重心の場所やその移動
  • どこに重心があるか意識してキャラがしっかりと立っていること
• 接地
  • 足の接地をちゃんとする
• がくつき
  • 足がIKのせいでピンと張った状態があると、ガク付いているように見える
• 物の重さ
• 肩の角度
• 肘と胸などの位置関係

チェック

個人制作でも定期的にチェック用画像を書き出す。
最終的な完成度20%程度の、とても大雑把な段階で、短時間で、モデルを完成させて、第1チェックとする。

利点

• 制作者目線ではなくユーザー目線で俯瞰してみることができる
• 最終的な完成図をイメージできる
• 修正すべき点
• 力を入れるべき点
• 必要な時間
• などが浮き彫りになる
• あとで経過を見返すことができ、モチベーションが上がる

出し方

• 半分サイズで出力して、レンダリングに時間をかけないように
• パースはかかりすぎないように
• ライトは簡単に2つ
  • メインライト1.0影あり斜め右上
  • サブライト0.5影なしななめ左上
• 主張しないグレー背景
• 1回転した全身・顔アップ
  • モデルにルートオブジェクトを親子付けして、ルートオブジェクトに1回転アニメーションを付ける。
  • カメラの位置はなるべく動かさないでやると、過去ファイルとパカパカ比較できる。
  • 左斜めから見てポーズを付けた決め絵・前・斜め・左・斜め・後ろ・斜め・右・斜め・その他よく映る部分

レンダリング

動画をレンダリングする場合、CGソフトからは、動画ファイルではなく連番画像で書き出す。
これの利点は、複数のPCで分割レンダリングができることと、修正したい箇所が出ても部分的にレンダリングし直したりできる。

出力した連番画像をAfter Effectsなどの動画編集ソフトで合成する。

レンダリングに時間がかかる場合は、まず半分サイズ・低いサンプル数でレンダリングし、ミスがないか確認してから本番サイズでレンダリングする

レンダリング確認項目

レンダリング前に設定確認をしっかりすること。
カットごとに連番画像書き出し設定を変更する作業が大変面倒くさい。

• シーンの状態をそのカット用に変更
  • オブジェクト表示状態
  • レンダリング可否設定
  • 使用するアニメ
  • 使用するライト
  • 使用するカメラ
• 書き出しフレームの指定
• 保存先設定
  • 保存先に移動する
  • 過去テイクがあるならoldフォルダに移動させる
• レンダリングする

動画編集 - After Effects

1. 連番画像をシーケンス読み込み
   • もしくはファイルを置き換えや再読込み
2. 透過ならフッテージを変換 > アルファ > 合成チャンネルをカラーマット黒にして輪郭のアンチエイリアスの黒を消す
3. キュー
4. 動画 …… .mov h264
5. 画像 …… .png
6. 書き出しファイル名を変更する
   • 連番の場合は[##]が番号桁数
7. レンダリング