過去5年間で、事実上すべての主要映画が、3Dモデリングを大いに活用してきました。3Dモデリングを使うことで、バーチャルなセットにキャラクターを取り付け、魅力的な特殊効果を生み出せるからです。現代のアニメーションでは、3Dモデリングは欠かせない要素です。しかし、モデリングが実際に何で、どのように機能しているのか気になったことはありませんか？この記事では、これらの疑問に加え、3Dモデリングのプロセス、手法、ツールの裏側をより詳しく掘り下げながらお答えします。
モデリングとは何か
モデリングとは、キャラクター、環境、小道具の3Dモデルを作成するプロセスです。
3Dモデルは、主に2つのカテゴリに分けられることが多いです：
- メイド（ハードサーフェスモデリング） - ハードサーフェスモデリングには、シーン中にほとんど変化しない、主に静的な“製造物”が含まれます。背景の山々、車両、建物、工具などです。
- オーガニック（オーガニックモデリング） - オーガニックモデリングでは、対象物の複雑さゆえに高度なモデリング手法が必要になります。部品が多く動くキャラクター、動物、流れる川などです。
スタジオによっては、作業を細分化してプロセス全体をスムーズにするために、追加のカテゴリに頼ることもできます。このような区分を使う主なメリットは、適切なモデリング手法を選べることです。
なぜ3Dモデリングなのか
3Dモデリングは、現代のアニメーション制作パイプラインの中心にあり、クリエイティブスタジオに3つの大きなメリットをもたらします：
- より高い効率 - モデリングアーティストは、デジタル環境上で複雑なオブジェクトやシーンを管理します。アニメーターは、最初からやり直すことなく、モデルに素早く変更を加えられます。そして、そのスピード向上により、より短い時間で高品質なアニメーションを納品できるようになります。
- リアルなアニメーション - 3Dモデリングはリアルなアニメーションを作るために重要です。結局のところ、私たちは3Dの世界に生きています。正確なモデルがあれば、より従来のアニメーション手法では高価で、難しく（場合によっては不可能）なレベルのリアリティを、アニメーターが到達できるようになります。
- より大きなクリエイティブなコントロール - 3Dモデルはまた、アニメーターにユニークで視覚的に見栄えのするアニメーションを作るためのより大きなコントロールを与えます。数日ではなく数分で、照明や質感（テクスチャ）などを含むバリエーションを簡単に作成でき、アニメーション全体の見た目や雰囲気をより良くすることができます。
3Dモデリングによって、2Dの描画時代とはまったく別の新しい波のアニメーション制作プロジェクトが始まりました。
誰が関わるのか
モデリングアーティストは、アート部門が用意する写真やコンセプトイラストといった参照資料をもとに、3Dモデルを作成します。多くの場合、オーガニックまたはハードサーフェスのモデリングに特化しており、技術要件を満たすために他の3D部門と密に連携します。
オーガニック系のモデラーは主に、ビジュアル開発、リギング、ルック開発、シミュレーション、アニメーション部門と協力して、キャラクターに命を吹き込みます。
ハードサーフェス系のモデラーは、没入感のある世界を作るために、ビジュアル開発、レイアウト、ルック開発部門との連携がより多くなります。
3Dモデリングのプロセス
モデリングは、アニメーション制作パイプラインにおける重要な ステップの1つです。キャラクターやセッティングは、リギングやアニメーションの前に完成している必要があります。しかしモデリングは、反復的なループの中で、プリプロダクション、制作、そしてポストプロダクションにまたがって行われます。そこではモデリング、レンダリング、シェーディング、特殊効果が含まれます。
3Dモデラーは通常、作業をガイドするために、プリプロダクション開始時に作られたコンセプトアートやモデルシートを受け取ります。モデルシートには、前後から見た自然なポーズなど、キャラクターの複数の角度が描かれており、モデリングプロセスを速めます。これらのリソースが常に利用できるとは限らないため、正確さのためにはコンセプトアーティストのビジョンを理解することが重要です。フォトリファレンスも活用できます。中には、ディレクターが自分のビジョンをより的確に伝えるために、フォトリファレンスのライブラリを保持しているケースもあります。
その後、コンセプトはデジタル制作ツール上でメッシュとしてモデル化されます。メッシュとは、頂点、エッジ、面のグループであり、3Dオブジェクトの形状と構造を定義します。頂点はメッシュを構成する3D空間上の個々の点で、エッジはそれらの点をつないで線を形成します。面は、複数のエッジを結びつけて作られる表面です。メッシュの頂点、エッジ、面がどのように配置されているかを呼ぶのがトポロジーです。
モデリングで最良の結果を得るには、小さなディテールに取りかかる前に、大きなスケールの形状やフォルムをモデリングすることが重要です：
- ラフ形状 - 最初の段階では、シルエット、プロポーション、輪郭、主要な形状、そしてオブジェクトの全体的なフォルムによって、メッシュ全体の構造が定義されます。これは、球、キューブ、円柱のような単純な幾何学形状を使って行うか、ライブラリからあらかじめ用意された形状をインポートして行います。
- スカルプト（彫刻） - 基本形状が作成されたら、3Dアーティストは、より多くのディテールと複雑さを加えることでメッシュを仕上げていきます。これは少し彫刻のようなものです。アーティストは、押し出し（エクストルード）、ベベル、スケールといった操作を用いて、各メッシュの頂点、エッジ、面を個別に調整し、最終的な形状を与えます。
- テクスチャリング - 次にアーティストは、オブジェクトに質感と色を与えます。通常は、テクスチャマップや画像をメッシュ表面に適用し、その後、さまざまな見た目の効果を作るために調整します。
- リトポロジー - 彫刻モデルのニーズに合わせて、リギングに適したメッシュトポロジーを生成するための工程。これにより、必要なアニメーションの可能性がすべて得られます。
- リギング - 最後にモデルをリグ付けします。つまり、アーティストがアニメーションに使用できる“骨組み”を作成するということです。これにより3Dアニメーターは、アニメーション中に個々の手足や身体のパーツを、曲げる、伸ばす、回転させるなどの操作でコントロールできます。
これらの工程は、本質的に異なるスキルと知識を必要とするため、それぞれを別の人に担当させることも珍しくありません。
他の部門が使用するいくつかのプロパティは、ポリゴンオブジェクトのトポロジーに保存されます。たとえばUVマップ（3Dメッシュの表面を2D平面に展開したもの）や、シェーディングに使う分割などです。モデリング部門がこのメタデータを生成する責任を負います。
3Dモデルを作るための技術
モデリングには通常、アーティストが、モデルを表現するために必要な各ボリュームのポリゴンメッシュについて、点（頂点）やセグメント（エッジ）を1つずつ定義していくことが求められます。この手法ではあらゆる種類のオブジェクトを作れますが、キャラクターの髪の毛や木の葉のような、より複雑な用途では、より専門的なツールや手法が必要になります。
以下は、アニメーション制作で使われるさまざまな3Dモデリング手法の、網羅ではない例です：
- ポリゴンモデリング - 頂点をエッジでつないでポリゴンを作る（通常は三角形またはクアッド）
- NURBSモデリング - 非一様有理Bスプライン（NURBS）モデリングでは、数学的な数式を使って滑らかで正確な曲線やサーフェスを作成します
- スカルプト／ボックスモデリング - デジタルスカルプトツールを使い、球やキューブのような幾何学的ボリュームのサーフェスを“彫って”3Dオブジェクトを作ります。この手法は、キャラクター、クリーチャー、自然環境などのオーガニックな形状を作るのに頻繁に使われます。
- プロシージャルモデリング - アルゴリズムを使って3Dモデルをバッチ処理で自動生成します。都市、風景、群衆、建物といった、複雑でありながら反復的な構造を作るのにしばしば用いられます。
- フォトグラメトリ - 複数の写真と専門ソフトを使って現実世界のオブジェクトや環境を撮影し、写真から3Dモデルを作成します。
- CADモデリング - CAD（コンピュータ支援設計）モデリングは、エンジニアリングやプロダクトデザインにおいて、機械部品や工業製品のパーツの正確な3Dモデルを作るために用いられます
- サブディビジョンモデリング - 低ポリゴンモデルを作ってから分割（サブディビジョン）し、より多くのディテールを追加します。キャラクターやオーガニックな形状を作る際に頻繁に使われます。
- リトポロジー - 既存の3Dモデルの上に、新しいメッシュトポロジーを自動生成します。これは、アニメーションのためにトポロジーを最適化するため、またはハイポリモデルから低ポリバージョンを作るために行われることが多いです。
- パラメトリックモデリング - 数学的な方程式やパラメータを使って、簡単に修正・調整できる3Dモデルを作成します。
- ボリュームモデリング - この手法は、球やキューブのような3Dボリュームを操作して3Dモデルを作ります。抽象的な形状やモデルを作るのに使われることが多いです。
- モーションキャプチャ - フォトグラメトリと同じ考え方で、動画フォーマットを使います。アニメーターが特殊なカメラとソフトウェアで現実世界のオブジェクトの動きを記録し、そのデータを使って3Dモデルをアニメーション化します。
モデリング工程では通常、Maya、3ds Max、Blender、Unityのような専用ソフトを使って、オブジェクトのデジタル表現を作成します。
アニメーションにおける3Dモデリングのベストプラクティス
モデリングアーティストとして、次の点を意識することが重要です：
- シンプルに保つ - アニメーション用にモデリングする際は、ジオメトリをできるだけシンプルにすること、あるいは少なくとも適切なモデリング手法を使うことが重要です。そうすることでレンダリング時間を抑えられ、モデルを簡単にアニメーション化し、リギングできるようになります。
- 適切なトポロジーを使う - トポロジーはアニメーションと変形のために最適化されているべきです。モデルが曲がったり変形したりする場所に、エッジループを配置します。
- きれいに保つ - ジオメトリをきれいに保ち、不必要な頂点を削除し、適切な命名規則を使いましょう。
- 適切なソフトを使う - ソフトウェアによって向いているモデリングの種類が異なります。適切なものを選ぶことで、チームの作業を大幅にスピードアップしたり、簡略化したりできます。
また、事前に計画を立て、チームからのフィードバックを集め、モデリングの過程でモデルを頻繁にテストして、意図した挙動になっているかを確認するために、私たちのプロダクショントラッカーKitsuの利用もおすすめします。開始前に、スケッチ、絵コンテ、参照画像などを用いてモデリングプロジェクトを入念に計画し、3Dモデルが全体のクリエイティブビジョンに沿っていることを確認してください。正確さのために参照画像の使用は非常に重要なので、望ましい結果を得るために可能な限り多く使いましょう。
最後に、モデルによりリアルな見た目と質感を与えるために、テクスチャリングとシェーディングを忘れないでください。テクスチャリングとシェーディングに関する深掘り記事を読んで、仕組みやそれが3Dモデルをどう改善するかをよりよく理解できます。
結論
この記事では、次の点を取り上げました。3Dアニメーションがどこで2Dと異なるのか、適切な3Dモデルを作るために関わるすべてのステップ、そして3Dモデルを作るために利用可能なすべての手法です。効率的なベストプラクティスでまとめます。
これで、フォトリアルな3Dモデル、VR/ARアニメーション、AI生成アートといった新しい新興トレンドに飛び込むためのすべてを知りました！3Dモデリングはここに留まり、あなたはその恩恵を最大限に活かせるはずです。
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