3DCG初心者のためのポリゴンモデリング講座②【ポリゴンの基本的な構成法】

SDS_triangle_polygon

ポリゴンモデリングにおいて、ポリゴンの構成(トポロジー)を考えるということは避けては通れません。三角形ポリゴンと四角形ポリゴン、ローポリ、サブディビジョンサーフェイスなど、基本的なポリゴン構成の考え方について紹介したいと思います。

三角形ポリゴンと四角形ポリゴン

ポリゴンは「点を繋いでできた面」です。点を増やせば多角形のポリゴンにすることができます。

ただ、基本的に「四角ポリゴンと三角ポリゴンで構成する」という考え方があります。 モデリングの途中では多角形ポリゴンも作ることがありますが、これは色々な処理でエラーを起こしやすいので、頃合を見て三角ポリゴンか四角ポリゴンに分割しておきます。

4角形ポリゴンに分割

ローポリ、ハイポリ

ローポリゴン、ハイポリゴンという考え方があります。簡単にいえば、ポリゴン数が少ないか多いかです。

ローポリ

ゲームなど、リアルタイムで処理する媒体で動かすにはポリゴン数を少なくしなければなりません。こういう場合に、ポリゴン数を少なくしたローポリモデルを使います。

ローポリモデルはゲームなどの媒体だけでなく、映像でも使うときがあります。要は処理を軽くするために少ないポリゴン数で構成します。
例えば、人が大量に出てくる群衆シーンで使います。遠くに小さく映ってるような人までハイポリゴンで作っていたら、いくら今のPCが速くなったといってもやってられません。実際映像になるのは数ピクセルなので、こういうのはローポリで作ります。

決まったポリゴン数があるわけではなく、「動けばOK」というのがミソです。なので、ものによって制限が変わります。

ハイポリ

一般的にローポリゴンに対して、ハイポリゴンといいます。ポリゴンを大量に使った、精密で精細なモデルのことを言います。

後述するサブディビジョンサーフェイスモデリングをよく使います。

使用用途としては、リアルタイムではなく、時間をかけてレンダリングを行うプリレンダリングと呼ばれるもので使われます。映像や静止画に使われるのは、ほぼこの作り方です。

サブディビジョンサーフェイス(SDS)モデリング

ポリゴンメッシュを細かく分割して、曲面を作ることで、少ないポリゴン数でも有機的なモデルを作ることができます。簡単にいうと、計算でポリゴンを増やすことで、ポリゴンのカクカクした感じがなくなります。

とても便利で、3DCG映像のキャラクターなんかは大体使われています。 単純にポリゴン数が増えるので、ゲームなどのリアルタイムものには使いません。

ただし、モデリング時に気を付けなければならないことがいくつかあります。

基本的に四角形ポリゴンで構成する

SDSでは三角形や多角形ポリゴンを使うと、微妙ですがシワが出来てしまいます。

SDS_triangle_polygon

表面的に汚くなるだけでなく、形も微妙に変わるので、できるだけ四角形ポリゴンで構成します。

SDS_3角形ポリゴンによる破綻

ただし、全く使えないということではありません。
多角形は分割すればいい話ですが、三角形を使わずに四角形のみでモデリングするのは至難の技です。 なので、その三角形ポリゴンのシワがわからないくらい小さくするとか、目立たないところで使うとか、レンダリングして目立たないかを確認したりします。

丸まる

SDSモデリングに慣れていない方の作品によくあることなのですが、SDSをかけることで妙に丸まっているモデルを見ることがよくあります。別の言い方をすると、「エッジを出すべきところが丸まっている」モデルをよく見ます。

SDSを使っている以上、丸まることは当たり前といえば当たり前なのですが、なんとなくそれっぽく見えるので注意が行かない場合があります。

極端な例を出すと、例えば角の少し丸まった立方体を作りたいとします。それが単純に丸まってしまっている感じです。

SDS_cube

これだと作りたい形と違うので、エッジを足すことで、エッジを出します。

SDS_edge_crease

SDSはポリゴンを「制御メッシュ」と見なして、細分割しています。 つまり、制御点を増やせば、できるだけその形状を留めようとするので、エッジが出てきます。

このエッジループを足す考え方は、SDSモデリングにおいて必須です。 慣れてくると、どうエッジを作ると、どのような形になるか感覚でつかめるようになってきます。

モデリングソフトの中には、クリースという「折り目」のコントロールができるものもありますが、ソフト間の互換があったりなかったりするので、今のところはこのエッジを足す手法が安定しています。クリース機能を使った方が、ポリゴンの構成的にはきれいになるので、問題なければどっちを使ってもいいと思います。

ソフトによって若干形が変わる

一つのソフトでモデリングからレンダリングまでやっていればいいのですが、ソフト間での受け渡しがある場合の注意点です。分割法が各ソフトで微妙に違うので、ソフト間での受け渡しがある場合は形状に気を付けてください。

同じ方法を使っているソフトもあるので、一度検証することをオススメします。方法としては、

  1. モデリングする側のソフトで立方体を作って、SDSをかけます。
  2. 受け渡し先のソフトでも立方体を作ってSDSをかけます。
  3. 受け渡し先のソフトで2つを比較して、重ねて確認します。

という感じです。

サブディビジョンサーフェイスモデリングに関するまとめ

いくつか気を付けることを書きましたが、詳しくはこの動画でまとめてくれています。英語媒体ですが、絵を見ているだけでもなんとなくわかると思います。

Subdivision Topology: Artifacts from The Guerrilla CG Project on Vimeo.

リトポロジー

ポリゴン構成の最終技がリトポロジーです。

ポリゴンメッシュの構成のことを3DCG業界では「トポロジー」と呼びます。
リトポロジーはその名の通りで、「ポリゴンメッシュを再構成する」という意味です。「”リ”トポロジー」ということです。

スカルプトモデル・3Dスキャンモデルをポリゴンベースに落とす時や、ハイポリモデルをローポリモデルに落とす時によく使うのですが、要するに「既存のモデルを他の媒体で使うために、モデルの構成を作り直す」ということです。

ZBrush、3d-coat、modoなどのスカルプティング機能が付いてるソフトには、このリトポロジーができる機能が付いています。(モデルの構成を作り直すだけなので、気合を入れれば、普通のポリゴンモデリングソフトでもできなくはありませんが、オススメはしません。)

ものにもよりますが、最近では「スカルプトで形を作って、リトポする」なんていうのが早く作れるみたいです。ポリゴンの構成を考えつつモデリングしなくていいのが利点みたいです。

概念がつかみにくい方のために、2つほどリトポについての動画をピックアップしてみました。

まとめ

ポリゴンモデリング、特にSDSモデリングではポリゴンの構成(トポロジー)がキモになってきます。

トポロジーはセットアップ、アニメーション、レンダリングを行うときにも絡んできます。できるだけ綺麗なトポロジーを作るように日常的に気を付けていると、使いやすいモデルが作れるようになると思います。

細かいテクニックや、アニメーションを考えたトポロジー構成というのもあるので、これはまた別の記事として書こうと思います。

最後に、ポリゴンの構成について、北田栄二さんの記事が参考になるので、リンクを貼っておきます。

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