【モデリング】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。

• 参考資料は多ければ多いほどよい。
  • あらゆる角度から見た画像、各所のアップ画像があると望ましい。
• 高解像度がよい。
  • ディティールを確認できる。
  • Google Chromeなどの画像を右クリックから、画像検索機能を利用すると、同じ画像の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。

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、それぞれの比率、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、既存物と同等かそれ以上を目指して作る。

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。

三面図があるとよりよいが、必須ではない(そもそもないことの方が多い)。

正面図と側面図などとの破綻がどうしてもあったり、よく描かれていない部分はあるので、それらをイメージに合うように補間すること。
そのため、下絵として使う場合も過信しすぎないこと。

コンセプトアート

コンセプトアートは、作品の雰囲気を伝えるために完成イメージを描いたもの。
必須ではないが、あると実作業の時にスムーズに作りやすい。

おおよそでも完成予想図がわかればいいので、参考資料をツギハギしたレタッチでもよい。
制作途中にレンダリングしたものをレタッチして、最終的なイメージを想像する、というやり方もある。

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。

3DCG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
   • 技術的・実力的に実現可能かどうか調べる
   • 必要時間の予測
   • 作る手順を想定
2. 充分な資料画像集め
   • 規模によるが、最低30枚・制作が終わる頃には100枚以上を目標に
   • 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

用途を考える

最終出力する媒体に合った、適切な労力やクオリティで作成する。
ほとんど映らないところに労力をかけても最終的なクオリティには貢献されにくいことには注意。

使える労力や時間は限られているため、適切に「手を抜き」、重要な部分に労力を割くことは重要。

• 「画面の遠くや小さくしか映らない」のなら、かなりローポリに落としてテクスチャも小さくても問題ない。
• 「画面を多く占める部分」なら、他より時間をかけて作り込む。
• 「静止画でレンダリングするだけ」なら、トポロジーを気にせずハイポリのままでもいい。
  • 「アニメーションさせる」のなら、低めのポリ数で軽く、変形しやすいトポロジーにする必要がある。

早めに画面構成を決める・モチベーションを維持する

自分のモチベーションを維持するのは、制作において案外重要。

早めに仮のマテリアルでの色やライティングを付けて、まずレンダリングしてみること。
(これを後述のチェック画像とする)
早めに出すことはモチベアップにもよいし、3DCGのビューポート表示だけではわからない最終的な印象を見ることができる。
キャラクターであれば顔を作って仮の瞳を書き込むなど、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。

早めに画面構成を決めれば、どこに力を割くべきかがわかる。
より画面で目立つ箇所に力を入れ、映りにくい箇所には比較的労力を割かないこと。

斜めの印象が重要

3Dモデルは、斜めに映ることが多い。
そのため、その他の角度より斜めの印象を重視すること。

特に三面図から起こすと、正面と真横だけを完璧に作ろうとし、肝心の斜めの印象が微妙になってしまうことが初心者にはよくあるので注意。

モデリング

基礎

• 3D上のサイズは、実際の大きさに合わせる
  • 作ったモデルを今後アセットとして使い回せるようにするため。
• 接地する
  • ワールド座標の上軸0に位置を揃える。
  • 武器などの場合は、持ち手部分をワールド座標0に揃える。

シルエット・陰影・光沢を見る

よいメッシュは、どこから見てもシルエットが整っており、陰影・光沢が美しいもの。

細かなディティールはテクスチャの影響力が強いため、メッシュだけの出来を見るよりメッシュ・テクスチャの両方を考慮して作っていくとよい。

また、きれいなトポロジーがあるとよりよいが、変形もせず静止画で出すだけならスカルプトされたハイポリのままでもよい。

• シルエットが整っている。
• 陰影・光沢が美しく出る。
• テクスチャで表現する領域か考える。
• 正しく変形できる(動くモデルなら)。
• データが軽く最適化されている(他ソフト間との行き来やUV展開する必要があるなら)。

スカルプトを活用したモデリング【Blender】

ハードサーフェスモデリングの考え方・機能・注意点【Blender】

初期ポーズ(TスタンスかAスタンスか)

既に決まっているならそれに習うのがよい。
どちらもそれぞれ利点がある。

Aスタンスで作ってある程度完成してきたらTスタンスにしてボーンを入れたり、Tスタンスで早めにボーンを仕込んで腕をおろしながらモデリングしたりするやり方もある。

• 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。
  • 手が編集しやすい。
  • デメリット …… 腕をおろしたときに腕の長さなどの印象が変わる。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。
• Aスタンス
  • 一般的には腕を下ろしている姿勢が多いので、より自然なポーズで作れる。
  • デメリット …… 脇や胴体の側面・手が作りにくい。

序盤は極力ローポリで作る

頂点の少なさは作業のしやすさに直結する。

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。
ただし、必要になったらどんどんポリゴンを割っていくこと。

トポロジー(ポリ割り)

トポロジーはきれいな方がもちろんよいが、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。

慣れないうちは気にしないでよい。
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。

美しいトポロジー の利点

• ボーン変形した際、きれいに変形する。
• サブディビジョンサーフェスをかけた時、きれいな曲面になって、しわができない。
• UVやメッシュ編集などで編集しやすい。

リトポロジー

まず自動でリトポできないかを考え(ZBrushのZRemesherなど)、これで難しい部分を手動で修正する。
リトポ補助ツールはソフト問わず多く存在するので、ソフトの基本機能だけでやるよりそれらを積極的に使う方がよい。

自動リトポでは意図したトポロジーを得ることは難しいので、確実性を求めるのなら最終的には全て手動でやった方が早い。

トポロジへの理解が深まれば手動でも多少は楽な作業になる。

1から作った方が早い

汚いポリ割りのものや他人のデータを流用する時、大抵の場合は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。
自分で作ったメッシュでも、大幅にトポロジを作り直したいとなったときには最初から作り直す方がいい場合もある。

ただ、元データを流用できるならそちらを積極的に利用し、時間短縮するべき。

データの整理

メッシュのゴミの除去

ゴミは注意していてもできる時はできる。
その都度きれいにしていくことも大事だが、次の工程に移る前に今一度全体を見渡して掃除する。
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

オブジェクトデータのクリーンナップ

作業していくうちにモデルのオブジェクトには不要な情報ができるため、問題が起こらないように状態を初期化する必要がある。

対象オブジェクトを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。

• 原点をワールド座標0にする。
• モデルの底面を縦軸0に合わせる。
• 移動を0・回転を0・スケールを1(初期値)にする。
• モディファイアを適用(集約)する。
• マテリアルは極力一つにする(場合による)。
• オブジェクトは極力一つにする(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)。
• サブディビジョンサーフェス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。

ルートオブジェクトに親子付けする

エンプティ(別ソフトでのロケーターやポイント)をワールド0位置に作成し、モデルのメッシュ全てを親子付けする。

これにより、モデルをまるごと管理しやすくなる。
アニメーションする場合は、メッシュオブジェクトではなくこのルートオブジェクトに付けること。

UV展開

【Blender】UV展開のやり方【考え方・注意点・展開方法】

長くなるので、詳細は上記リンクにまとめた。
主に気をつけている点は下記。

• 自動化できる所はなるべく自動でやる。
• 目的に即したUVレイアウト・展開にする。
  • 2Dペイントか3Dペイントどちらで作るか考える。
  • 模様テクスチャを使うような場合はグリッド状にする。
• 手書きでの修正を考えた配置にする。
• 同じパーツや質感のUVピース同士はなるべく近くに配置する。
• ピース同士の隙間を詰めて、スペースを節約する。
  • UV専用ツールの高精度な自動パッキングは既にあるのでそれらを利用した方が早い。
• 大きいピースの位置を最初に決める。
• UVの重なりはNG。
• UVの反転はNG。

テクスチャペイント - Substance Painter

テクスチャペイントのやり方・作業工程・注意点【Substance Painter】

詳細な内容は上記リンクの記事にまとめた。

2D・3Dペイントの長所・短所を理解する

Substance Painterのような3Dペイントの方が利点は多いが、完全に3Dペイントソフトだけで完結できるわけではない。
そのため、アルファやパターン素材作りはPhotoshopなどで作る、というような分担は必要。
それぞれ利点・欠点を理解し、併用してテクスチャを制作する。

3Dペイント(Substance Painter)

メインのペイントツールとして使う。

利点

• 3D空間から直接描くことができる。
• UVを変更しても描いた情報を保持できる。
• 複数チャンネルを同時に作成することができる。
• モデルからベイクした情報を利用して、ディティールを付けることができる。
• Photoshopのようにレイヤー管理できる・各種フィルターが扱える。
• ビューポートが高品質。
• ほぼ完全非破壊。

欠点

• データが重い。
• ベイクする必要がある。
• 詳細な画像編集機能はPhotoshopまでとはいかない。

2Dペイント(Photoshop・クリップスタジオなど)

Substance Painterではやりにくい作業を行う。
複数チャンネルが不要で、3Dペイントする必要がないなら、Photoshopだけで完結した方が楽な場合もある。

• テクスチャ素材の調整
  • ゴミ取りや色調補正・タイリング化など
• アルファ画像の作成
• 模様の作成

利点

• 平面的なテクスチャを描きやすい
• 多用な画像編集ができる

欠点

2DのUV空間からペイント・保存し、CGソフトで画像を再読み込みして確認しながら作業する必要がある。

• 複数チャンネルを同時に作成することができない。
• 直接ペイントできないので、直感的に作業しにくい。
• すぐさまモデルで結果を確認できない。
• テクスチャ更新が手間。
• UVが変更された場合に対応しにくい。

ウェイトペイント(スキニング)

事前にすべての関節を確認しやすいように回転させた、チェック用アニメーションやなにかしらのダンスアニメーションを用意しておく。
このモーションを再生してチェックしながら、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

ボーンの位置が適切なら、それだけでも案外いい感じに動く。
まずボーン位置を確認し、ウェイトが正規化されているか見る。

• ボーンを配置している位置が不適切で、うまく回転していない。
• ウェイトが正規化されていない。
• 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 。
• ボーン数が足りない。

簡単なスキニング

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する。
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。

1. Hipsなど大元のボーンですべて1.0にして塗りつぶし、ウェイトを初期化する。
2. ボーンを選択する。
3. 付けたいメッシュの真ん中をループ選択する。
4. 「グロー」で選択範囲を拡大する。
5. 0.1(青)など弱めのウェイトを設定する。
6. シュリンクで選択範囲を縮めて0.5（オレンジ）にする。
7. 数回繰り返し、ウェイトのグラデーションを作る。
8. 一番影響させたい所に1.0（赤）にする。
9. 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操作でき、0.0～1.0の数値を割り当てることができる。

【ウェイトテーブル・数値によるウェイト設定などの多機能ウェイト補助アドオン】Lazy Weight Tool【Blenderアドオン】

Lazy Weight Tool

スキンを付けた後、リグを動かして移動した頂点位置の初期化をする方法

(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
  • 足の接地をしっかりする
• 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%程度でひとまず第1チェックとする。
最初はとても大雑把な段階かつ短時間のものでよい。

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。
• 修正すべき点がわかる。
• 力を入れるべき点がわかる。
• 完成までに必要な時間がわかる。
• 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(焦点距離 200m程度)
• 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、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こと。

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。

事前に低解像度で確認する

レンダリングに時間がかかる場合は、まず半分のサイズや低いサンプル数でレンダリングする。
これで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。

レンダリング前の確認項目

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は大変面倒くさい。

• シーンの状態をそのカット用に変更、または確認
  • オブジェクト表示状態
  • レンダリング可否設定
  • 使用するアニメーション・ライト・カメラ
• 書き出しフレームの指定
• 保存先の設定
  • 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

結果がすべて

どんなに時間を描けて細部まで精巧に作っても、レンダリング結果にそれが反映されてなければ意味がない。
作業画面で見える部分だけではなく、出力された最終的な結果を重視する。

また、セオリーに沿った正しいものを作ることは大事ではあるが、それだけに囚われすぎないようにすること。