3Dモデリングは本当に大変です。
たとえばお気に入りのコーヒーショップを思い浮かべてみてください。そこにあるシーンをアニメーションするために必要になる、あらゆる種類のアセットを列挙してみて、さらにそれを新しいシーンごとに行う必要があることを思い出してください。アセットを使い回せたとしても、アニメ制作のプロセスは途方もない時間と労力がかかり、ようやく日の目を見る頃にはたいへんな達成感があります!
こうした環境や小物を整える人たちはハードサーフェスモデラーと呼ばれ、この記事ではプロ向けのハードサーフェスモデリングのプロセスとテクニックを紹介します。
まずは裏側で何が起きているのかを概観しましょう:
ハードサーフェスモデリングとは
3Dモデリングにおいて、ハードサーフェスとは「製造されたもの」または「機械で作られたもの」を指します。人間、動物、植物などの「自然な」対象に焦点を当てる有機モデリングとは対照的です。
変形しない剛体のオブジェクトは、通常ハードサーフェスモデリングで行います。
ゴムでできていて変形するものでも、車のタイヤのように表面が滑らかな場合は、ハードサーフェスモデリングの一種として扱われます。
別のモデルへと形が自然につながっていく滑らかなカーブを持つ場合、そのモデルは有機的だと言えます。
なぜハードサーフェスモデリングが重要なのか
ハードサーフェスモデリングは、説得力のあるアニメーション世界を作るための鍵です。車両、建物、機械、そしてシーンを彩るさまざまな小物などは、ハードサーフェスモデリングの手法を使って作られます。これらの要素は、キャラクターが成長していく中での、共感できる状況(文脈)を提供することで、物語づくりに貢献します。
制作パイプラインにおいては、ハードサーフェスモデルがアニメーションのシーケンス作りの土台になります。これらのオブジェクトはリギングを前提にモデリングされる必要があり、シーンで正確なピボットや移動範囲が得られるようにしなければなりません。
また、ハードサーフェスモデリングを理解することは非常に重要です。キャラクターモデリングとは対照的に、専門的なスキルとベストプラクティスのセットを要求されるからです。素材、反射特性、そして物理と機能の観点で異なるサーフェスがどのように相互作用するかを理解する必要があります。たとえばカーチェイスには、動き、クラッシュ、その他のダイナミックな相互作用を現実的にシミュレーションできる詳細なハードサーフェスモデルが必要です。有機モデリングにも似た要素はありますが、プロセスとテクニックは別のアプローチになります。
ハードサーフェスの要素
この記事の重要なポイントの1つは、ハードサーフェスモデリングが、有機モデリングとは異なるトポロジー――つまり3Dモデルの表面を構成する頂点、エッジ、面の配置、流れ、構造――を使うという点です。
良いトポロジーは、効率的なアニメーションやレンダリングを支えるだけでなく、モデルを簡単にリグ付けし、テクスチャを貼れるようにもします。
ハードサーフェスを語る際によく使われる主な用語は以下です:
- 頂点(Vertices) - 3D空間上のポイント。
- エッジ(Edges) - エッジは2つの頂点をつなぐ線です。ライトやシェーディングにうまく反応する高品質なサーフェスを維持するためには、クリーンなエッジ配置が重要です。
- 面/サーフェス(Faces/surfaces) - 理想的には、3Dモデルは主に4角形(quad)ポリゴンを使います。クワッドは予測可能に変形し、サブディビジョンやリギングをより良く行えるため、アニメーションでは好まれます。Nゴン(4辺を超えるポリゴン)や三角形は、変形で問題を引き起こす可能性があるため、最小限にするか、戦略的に使うべきです。
- メッシュ(Mesh) - 3Dモデルの形状を定義する頂点、エッジ、面の集合。
- ベベル(Bevel) - ベベルは、鋭くて現実味のない線ではなく、丸みのある/欠けたエッジを作る技法です。
- エッジループ(Edge loops) - モデルの輪郭に沿う連続したエッジのループ。適切に配置されたエッジループは、特にリグ付けのための関節周りでスムーズな変形を維持するために重要です。
- ロースパーツ(Loose parts) - ロースパーツとは、メインメッシュに物理的に接続されていない可能性があっても、ネジやボルトのように全体構造の一部である、モデルの別コンポーネントです。
- トリム(Trims) - グルーブ、彫刻、その他のサーフェスディテールなど、単調さを破るためにオブジェクトへ追加する装飾的または機能的なエッジの改造です。
典型的なハードサーフェスモデリングのワークフロー
ハードサーフェスモデラーは通常、同じ手順を踏みます(3Dモデルを正しく作るために、追加の反復が入ることもあります):
- リファレンスを集める—リファレンス集めとは、モデリングする対象の比率、ディテール、特徴を理解するために、画像、設計図、入手可能な素材などを集めることです。さまざまな角度、接写のディテール、各パーツがどのように接続され、どのように機能するかを読み解ける技術図面を探します。
- パーツを分ける - リファレンスを用意できたら、次は対象を分析し、より単純なコンポーネント/パーツに分解します。どのように構成されているかを理解できると、作業が大きく助けられます。その後、各パーツを個別に扱うことでモデリング工程をより管理しやすくできますが、同時に、それぞれのパーツが他とどう接続・干渉するかも考慮することが大切です。
- ブロックアウト - ブロックアウトでは、シンプルな形状を使って、モデル全体のフォームとプロポーションを定義し、さらに詳細を足す前にすべてのサイズが正しく、配置も正確であることを確認しながら、低解像度で低ディテールの基本版を作ります。望ましいプロポーションやパーツ間の関係性を得るために調整が必要な、反復プロセスです。
- ディテーリング - ブロックアウトが完成したら、モデルを洗練させ、ベベル、シワ(クレース)、エッジループ、そして現実味を高めるための他のトリムなど、ハードサーフェスの特徴をより細かく加えていきます。
- テクスチャリング - テクスチャリングは 画像を適用する工程です(テクスチャをモデルに貼り付け、色、ラフネス、メタリックなどの質感や、表面のパターン/ディテールを作ります)。
- リギング - 場合によっては、モデルはアニメーション用に作られます。リギングは アニメーション用の骨格を作成することで、モデルをポーズまたはアニメーションさせられるようにします。関節、コントロール、必要な制約をセットアップし、モデルが正しく動作するようにします。たとえば車には回転するホイールが必要です。
だいたいは以上ですが、3Dモデルはアニメーション中にさらに多くの修正が必要になることもあります。
ハードサーフェス向けのモデリング手法とツール
ポリゴンモデリング
ポリゴンモデリングは、ポリゴンから3Dモデルを作るための標準的な手法で、主に三角形と4角形を使います。これらのポリゴンは、3Dモデルのサーフェスメッシュを形成します。アーティストは頂点、エッジ、面を操作することでモデルをコントロールします。
サブディビジョンモデリング
サブディビジョンモデリングは、低解像度のベースモデルから滑らかで高解像度のメッシュを作り出します。
この手法が重要なのは、シンプルなメッシュで作業しつつ、レンダリング時には高品質な出力を得られるため、ワークフローを簡略化できるからです。
サブディビジョンモデリングは、低ポリのメッシュから始まり、各ポリゴンをさらに多くのポリゴンへ分割する一連の反復処理によって進められます。これにより解像度が上がり、エッジループやクレースウェイトによって制御された元のプロポーションやディテールを保ちながら、より滑らかな見た目になります。
ボックスモデリング
ボックスモデリングは、ポリゴンモデリングのシンプルな一形態で、有機モデルもハードサーフェスモデルも作るために幅広く使われます。
キューブ(または「ボックス」)のような基本プリミティブ形状から始めて、モデラーは面・エッジ・頂点を押し出し(エクストルード)、拡大縮小し、さらにサブディビジョンしていくことで、徐々に目的のモデルへと形を変えていきます。
キットバッシング
キットバッシングは、既製のアセットを使って複雑な構造を作ったり、モデルのディテールを強化したりすることです。アーティストはこれらの「キット」を選び、修正し、組み合わせて複雑なモデルを作れます。通常、これらのキットには、パイプ、パネル、エンジンなどの詳細なコンポーネントが含まれており、さまざまなプロジェクトで再利用できます。
締め切りが厳しい制作現場では、時間と労力を節約するために非常に重要です。また、既存のモデル部品をさまざまな組み合わせで素早く試せるため、創造性を後押しします。
NURBS
NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)は、数学的に正確なカーブとサーフェスを作ります。この手法は、自動車や工業デザインのように高い精度が求められる業界でよく使われます。
NURBSは、制御点(control points)、ウェイト、ノットベクトル(knot vectors)によってサーフェスを定義します。これらの制御点を操作することで、カーブやモデルの形状が動的に影響を受けます。
結論
まとめると、ハードサーフェスモデリングは、車両から建築的な構造物まで、詳細でリアルなオブジェクトを作れるようにする3Dアニメーションにおける重要なスキルです。この記事では、ハードサーフェスモデリングがどのように機能するのかを理解するための主要な手法とツールを紹介しました。
AIは、繰り返し作業や時間のかかる作業を自動化することで、アーティストが創造的な部分に集中できるようになり、ハードサーフェスモデリングに革命をもたらすと予測されています。しかし、熟練したモデラーの専門性は依然として欠かせません。アニメーターは、制作中に仕事をより楽にするために、常にクリーンなトポロジーと賢いリギングを必要とするからです。作り続けましょう!


