VRコンテンツの作成方法
VRヘッドセットは、Appleのような企業が新しい方向に技術を進化させ、より手頃な価格のデバイスが多数市場に投入されるなどして、人気が高まっています。VRが主流になっていくにつれ、3Dモデルの需要も急増しています。この記事では、仮想世界に使用できる非常に現実的なVRアセットを独自に作成する方法について説明しています。
拡大し続けるメタバースからApple Vision Proヘッドセットまで、今やどこを見てもVRが人々の日常に入り込んできています。今までほとんど没入型ビデオゲームの作成のためだけに使用されてきたこのテクノロジーは、現在ではCGIだけでなく、Eコマースや学習プログラム、そして生産性向上アプリなどといったプロフェッショナルな分野にも進出しようとしています。
VRの用途が拡大し多様化するにつれて、3Dモデルの需要も増加しています。仮想世界が空っぽであれば、やはり構築しても意味がありません。実在する物体や人物、場所を再現することは、ユーザーが実際にどこか別の場所にいると感じられるような没入型の仮想現実体験を構築する上で不可欠になります。
まずは、さまざまな種類のVRアセットを見てから、独自に3Dモデルを作成できる方法を探っていきましょう。
キーポイント
VRヘッドセットの人気の高まりにより、没入型シミュレーションの作成に必要となる現実的な3Dモデルの需要が高まっています。
VRコンテンツの種類
没入型のウェブコンテンツを作成したり、VR用の環境をキャプチャする際には、主に2つの方法があります。それは、360度動画の作成とインタラクティブシミュレーションです。前者の場合、被写体はすべての方向からキャプチャされ、視聴者をカメラマンの視点に置きます。立体視レンズを使用すれば、VRコンテンツ制作のために「左目と右目」の視点からこれらを撮影することも可能です。
ビデオ体験がPC上でインタラクティブシミュレーションの隣に並んで表示される場合でも、それらの違いを見分けることはできません。しかし、VRデバイスに接続すると、ビデオカメラの撮影者がたどったルートにユーザーが制限されてしまうなど、かなり限定的になるようです。それとは対照的に、シミュレーションはユーザーが自分のペースで仮想空間を探索できるようにします。
キーポイント
360度動画の作成は、現実的なシミュレーションを作成するよりも簡単かもしれませんが、提供されるVRエクスペリエンスには限りがあります。
VR用の3Dモデルは、スケッチとリアリティキャプチャという2つのわずかに異なる方法で作成されます。「スケッチ」とは、3Dアーティストが写真を参考にしたり、フリースタイルでまったく新しいデザインを作成したりして、モデルをデジタルで彫刻する手作業のプロセスのことを指します。
このワークフローは実績があり、多くの人気映画やテレビ番組、そしてビデオゲームにスケッチされたCGIモデルが登場することがありますが、時間がかかり、高度なスキルも求められます。その一方で、リアリティキャプチャを使用すると、デザイナーは物や人、環境を現状のままデジタル化できるため、モデルをゼロから作成する必要がありません。
リアリティキャプチャは、高速なだけではなく、識別が難しいテクスチャの詳細も取得でき、習得もはるかに簡単です。これらの利点により、フォトグラメトリは強力なCGIの地位を確立しましたが、3Dスキャンやスマートフォンでのキャプチャなどといった他の技術もこの分野で普及しつつあります。これについては後で詳しく説明します。
VRコンテンツの作成方法
用途やテクノロジーに応じて、ワークフローはそれぞれの場合で異なることがあります。しかし、VRアセットを作成する方法は、一般的に主に2つあります。1つは写真を参考にして作成する方法で、もう1つは3Dスキャンを使用する方法です。
1. スケッチ
なにかコンセプトを考え出して、なにを3Dモデル化したいのかを正確に決定したら、その次の段階は従来のデジタルスカルプティングです。それには、実際にあるどこかの領域やオブジェクト、または人物の写真をさまざまな角度から集め、それをスケッチの参考資料として使用することが含まれます。これは、2Dのコンセプトアートを CGIやビデオゲームのアプリケーション用の完全な3Dモデルに変換する場合に特に便利なプロセスです。
もちろん、基本的な幾何学的形状を使用して比率を定義し、手動で詳細を追加することでモデルをゼロから作成し、有機的にデザインを考案することもできます。このアプローチは創造性を促進するものになりますが、時間がかかり、多大な労力を必要とする作業になる可能性があるのでその点にはご注意ください。
キーポイント
スケッチは時間のかかるプロセスですが、3Dスキャン等の高度なテクノロジーを利用することで作業を加速化できます。
2. リトポロジー
アニメーションやゲーム、VRなどの3Dモデルを利用する高度な用途では、通常、高解像度のメッシュスカルプトを簡略化されたベースに変換することが求められます。これは、ファイルサイズを削減するためにも重要となります。モデルが数百万の頂点から構成されている場合、市販のVRヘッドセットでは結局処理できないほど重くなってしまうからです。
リトポロジーは、手動ツールを使用することで超大作映画に登場するような驚異的ビジュアルの作成も可能になり、非常に複雑になり得ますが、効率化することもできます。ZBrushには、ユーザーに代わって3Dモデルをリトポロジ化する Zremesherが付属していますが、3DCoatを使用するとリトポロジ化が迅速で簡単になり、複雑なサーフェスでもわずか数個の頂点に簡略化することができます。
3. UVマッピング
次に、3Dモデリングソフトウェアにテクスチャをどこにマッピングしたいかを指示する必要があります。意外に思うかもしれませんが、このステップはモデルからテクスチャを「アンラップ」して2D形式に変換するプロセスから始まります。これにより、後で「UVマッピング」の使用で再適用できるようになります。
これはまるで飴玉をひとつずつ包むように機能しますが、この場合ではテクスチャがモデルの周りに慎重に包まれ、正しいジオメトリに配置されます。Blenderのような無料プログラムでは、アンラップを4つの基本ステップに簡略化しています。それはスケーリングとプロジェクション、シームマーク、そしてアンラッピングです。
また、SketchUpなどのプラットフォーム用の拡張機能をダウンロードすることで、セグメントごとにアンラップし、二重曲面の形状で作業することもできます。どのソフトウェアを使用するにしても、現実的なモデルを実現するには慎重なUVマッピングが不可欠なので、時間をかけて正しく行う必要があります。
4. テクスチャへのベイク処理
UVマッピングの後は、「最終モデルにどんな詳細のベイク処理をしたいか」を決めるとよいでしょう。それには色や細かい表面の詳細などが関わってきます。腐食や照明などの動的効果も、静的にしてモデルの表面に転送することができます。
テクスチャを転送する（またはテクスチャへのベイク処理をする）と、モデルにより現実味を持たせるためのデータを高ポリゴンモデルから取得することができ、リトポロジ化されたモデルにそれらを適用することもできます。この後にリトポロジーの意味について説明しますが、とりあえず今の時点では、モデルを軽量に保つために詳細を犠牲にする必要はないということだけは覚えておきましょう。
キーポイント
金属表面を3Dモデリングする場合、テクスチャへのベイク処理は、リトポロジーなどの後の設計段階で細かい詳細を保持するために不可欠です。
5. VRに向けた準備
モデルの用途によって、ワークフローの最終段階は異なります。VRのビデオゲームや体験用のキャラクターモデルの場合は、動作のために「リギング」を使ってスケルトンを提供する必要があります。これは、BlenderやAutodesk Mayaなどの多くの3Dモデリングプログラムや、高度なアニメーション機能が満載のHoudiniのような専用プラットフォームで実現できます。
一方、アニメーションや概念実証の目的で作成されたモデルは、3Dレンダリングが必要です。これは、フォトリアリズムのために照明やテクスチャを微調整するプロセスのことです。
このようなモデルは、シミュレーションに統合できるほど現実的な見た目になるまでに、何度か反復が必要になることがよくあります。しかし、高品質のモデルは、私たちの現実世界に非常に近い仮想世界を構築する上で絶対に不可欠なので、それらのモデルに磨きをかける価値はあります。以下に説明するように、高度なテクノロジーを使用してVRの3Dモデリングを高速化する方法もあります。
キーポイント
構造化光とLiDARスキャンを組み合わせることで、スキャン領域全体を高解像度でキャプチャし、驚異的に現実的なVRアセットの作成ができます。
VRコンテンツを3Dスキャンで作成する方法
前述のように、フォトグラメトリや 3Dスキャンなどのテクノロジーにより、3Dモデリングがますます加速しています。前者が特に活躍するのは、テクスチャのキャプチャの場合です。フォトグラメトリとは、物体やエリアを複数の角度から撮影し、キャプチャした画像をつなぎ合わせるプロセスであり、フォトリアリズムを持つVRの3Dモデルを作成するために使用できます。
しかし、フォトグラメトリは依然として、プロ仕様のデバイスやスマートフォンを使って写真を撮ることに依存しており、これにはかなりの時間がかかることがあります。一方、3Dスキャンでは、あらゆる物体や人物、空間をリアルタイムでキャプチャすることができ、しかもより簡単に、正確に、高速に実行ができます。
プロ仕様のハンドヘルド型デバイスであるArtec Leoは、体の特徴を数秒でデジタル化できるので、キャラクターのキャプチャを迅速かつ簡単にします。HDモードでオブジェクトをデジタル化すると、0.2mmの解像度で細かいディテールも取得できるため、スケッチの際の参考として使用できます。
より広い範囲をスキャンしてVR環境に変換するにはArtec Ray IIのようなLiDARデバイスを使用することもできます。Ray IIは、それ自体でも建物やオープンスペースを撮影するのに最適なツールですが、Leo と組み合わせると、また別の可能性を持つようになります。その両方でキャプチャされたスキャンは、各デバイスの最高解像度データを使用してモデルを作成するために統合できます。
これは、先進的な3Dスキャンキャプチャおよび処理用ソフトウェアのArtec Studioによる独自のアルゴリズムで実現されたものです。スキャンのグローバル位置合わせやメッシュ、そして編集を通じて、このプログラムはユーザーが詳細なキャプチャを最大限に活用するための十分なツールを提供します。また、テクスチャをさらにシャープにし、解像度を高める手段として、フォトテクスチャリングを導入することも可能です。
全体的に見て、3Dスキャンを採用することは、実際のアセットに基づいたモデルを作成し、スケッチ中に最も複雑な詳細をキャプチャしてデザインワークフローを加速することができるため、最高のVR結果を達成するために不可欠であると言えます。
キーポイント
フォトテクスチャリングを使用すると、3Dスキャンのテクスチャ品質をさらに向上させ、より現実的なモデルを実現することができます。
3DモデルをVRの世界に導入しましょう
3Dモデリングが完了したら、その3Dモデルを配置できる仮想世界を作成する必要があります。VRとビデオゲームには多くの共通点があるため、多くの開発者はUnreal EngineやUnityを使用していますが、Simlab Composerのような専用プログラムも人気があります。どのソフトウェアを選択しても、結局のところ、VR環境を構築するためには4つの重要なステップがあります。
1. シーンの作成
まず始めに、VR世界を構築するための基盤を確立する必要があります。これは、平面の形態か、もしくは３Dモデルを配置ことができる「部屋」として機能する立方体の形態になります。その後、この空間を一人称の視点から見ることができるキャラクターを作成する必要があります。
カメラの位置については目の高さに設定することをお勧めします。その理由は、ほとんどのシミュレーションはあたかもその場にいるかのように見えるように設計されているからです。ただし、これはいつでも後で調整できます。また、Simlab Composerを使用すると、VRヘッドセットを使用せずに一人称視点で仮想世界を構築できることも覚えておくとよいでしょう。これにより、長時間にわたる仮想世界の構築作業の負担が軽減されます。
キーポイント
Unreal EngineやUnity、Simlab Composerを使用すると、仮想現実でシーンを作成し、それらがリアルタイムで成長する様子を観察できます。
2. コントロールの設定
次に、それぞれのキャラクターが移動できるように設定する必要があります。これは、使用するソフトウェアによって動作が若干異なりますが、一般的には、ゲームコントローラーなどの入力デバイスを介してコマンドで視線を移動させたり、動かしたり、アクションを起こすことができるようにコントロールを割り当てることを意味します。
たとえば、Unityでは、ユーザーが構築した世界を自由に歩き回れる移動システムや、高速移動のためのスナップターン機能、さらにはテレポーテーション機能も利用できます。また、キャラクターをその場に固定する「アンカー」を組み込むことも可能です。仮想講堂を作成する場合、これらを使用することでその講堂の出席者を指定された視聴スポットに移動させることができます。
3. 照明の調整と構築の開始
新しいVR環境の構築プロジェクトを用意したら、いよいよ作成開始の時です。構築したいシーンの種類に応じて、照明を特定の方法で設定する必要があります。オブジェクトやキャラクターが望ましいレベルで照明が当たるようにする最も簡単な方法は、ランプなどの内部光源を設置することです。これにより、動きによって影がどのように影響を受けるかの確認もできます。
照明がすべて整ったら、次にVRの世界をブロックごとに構築し始めることができます。ほとんどのプログラムには一般的な3Dモデルが付属しており、基本的な形状を使用して作成できますが、SketchfabやCGTraderのようなサイトから、追加のリソースを簡単に見つけることができます。
4. 3Dモデルのインポートとスケーリング、そしてアニメーション化
鮮やかで現実的なテクスチャを備えた3Dモデルを選択したプラットフォームに取り込むのは通常迅速かつ簡単な作業で、ファイルをドラッグ＆ドロップするだけで完了します。
VRの世界を構築するプログラムでは、オブジェクトのスケーリングや向きの設定、そしてアニメーション化も可能で、ドアや乗り物などのインタラクティブな要素に変換することもできます。
キーポイント
VRの世界の作成は実は簡単です。シーンを作成し、コントロールを設定し、モデルをインポートしたら、作成を開始するだけです！
用途
没入型ビデオゲーム
ハイパーリアリズムは、長い間ビデオゲーム開発者の目指すところであり、特にVRゲームでは重要となります。幸いなことに、通常のゲーム用に作成されたモデルの多くはすでに現実世界のオブジェクトに基づいて作られているため、VRに求められるレベルの視覚的忠実度を備えています。
Creative Meshのチームは、Artec LeoとRay IIを組み合わせて農業機器や救急サービス機器をキャプチャし、リアルな農業体験が可能なシミュレーションゲーム「Farming Simulator」に使用する3Dモデルを作成しました。それと同様のアプローチは、映画やテレビ番組のリアルなCGI を開発する際にも使用できます。例えば、軽量で柔軟性のあるArtec Evaや超高解像度を提供するArtec Space Spiderを使用してキャプチャしたスキャンを利用し、VFXの専門家らはスリーピー・ホロウの不気味なほどリアルなキャラクターを作成したこともあります。
商業用VRコンテンツの制作
Eコマースはすでに3Dスキャンの革新において確立された産業です。大手スポーツ用品メーカーのASICSでは、高品質の靴の3Dモデルを製品の品質検査や、魅力的なアニメーションマーケティング向けコンテンツの作成に使用しています。
HEMOのような企業はこのアプローチをまた別の方向に進めており、Artec LeoとRay IIを使用して最大30トンの機械をキャプチャし、それらをVRの展示モデルに変換させています。同社は、展示会で来場者に向けて巨大な機械を展示する代わりに、VRのシミュレーションを通じて製品を紹介できるようになり、展示品の輸送コストを大幅に削減しています。
ファッションサイトでもバーチャル試着が導入され始めており、Eコマース分野においてVRのコンテンツ制作の成長にまだ大きな余地があることは明らかです。
キーポイント
VRは環境を仮想的にシミュレートし、ARは現実世界にインタラクティブなオーバーレイ（仮想情報の重ね合わせ）をもたらします。これらを組み合わせることで、3Dモデルを生産性の面で具体的なメリットをもたらすツールに変えることができる可能性があります。
拡張現実
ARとVRという用語は、しばしば互換的に使用されることがあります。それらは実際には異なるものの、実は密接に関連しているテクノロジーです。VRは没入型のビデオやシミュレーションのことを指しますが、ARではオブジェクトがVRの世界に統合され、現実の環境に浮かんでいるように見えます。たとえば、VRおよびARのApple Vision Proヘッドセットを使用すると、シミュレートされた部屋の周囲にあるオブジェクトをデジタルで拾い上げ、表示し、配置することができます。
3Dスキャンを行ってから、オブジェクトをARアプリケーションにモデル化して統合できる能力は非常に大きな可能性を秘めています。医療から重工業に至るまでのさまざまな業界で、人々はすでに VRヘッドセットを使用したシミュレーションによる訓練を受けています。他のプレーヤー達がどんどん市場に参入してくるにつれて、VR が現実世界と仮想世界を結びつけていく様子を見るのは興味深いことでしょう。
バーチャル鑑賞
通常はヘッドセットを通じて見ることはないかもしれませんが、VR で不動産物件を見ることができる360度バーチャルツアーは急速に新しいスタンダードになりつつあります。これらは、ユーザーが興味を寄せている居住エリアをチェックしたり、オフィス家具が特定のビジネススペースに適切かどうかを確認する場合などに最適です。
現在、多くの不動産ビデオは PCやスマートフォン、そしてタブレットで視聴できるように設計されていますが、VRヘッドセットを使用して観察することもできます。また、没入感を高めるためにそれらが立体レンズで撮影されている可能性もあります。
さらには、他にもどういった建物がこれからVRコンテンツの作成に使用されるかは誰にもわかりません。その可能性は無限大なので、この分野の技術に対する期待がこれほどまでに高まっている理由は明らかです。
キーポイント
高度技術により、3Dモデリングの実現がさらに容易になったおかげで、今ではVRコンテンツの作成が誰でもできる時代になりました。
結論
上記のワークフローからもわかるように、VR用の3Dモデリングはこれまで以上に簡単でアクセスしやすくなっています。現在、モデリングの初心者向けに設計されたものや、高度な機能セットを備えたものなど、数多くのプログラムが存在しますが、どれも素晴らしい結果を提供しています。
プロ仕様の3Dスキャンを使用することで、スケッチのプロセスを簡素化し、加速することも可能になっています。この技術が3Dモデリングを前進させ続ける中で、これから現実世界と区別がつかないVR体験が新たに生まれることは間違いありません。
3Dモデリングに向けた、Artec 3D社製品を用いたスキャンについてもっと詳しい情報をお求めですか？ビデオゲーム用3Dモデルを作成する方法についての詳細な解説については、こちらをご覧ください。
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3Dテクノロジーにおいて、3Dソフトウェアは重要な役割を担っているにも拘らず、その話題の中では大きく取り上げられることはごく稀にしかありません。よく耳にするのは高性能な最新の3Dスキャナ、3Dプリンター、若しくは画期的な3Dプリンティング用機材のことでしょう。このすべてを取りまとめる役割を果たす3Dソフトウェアは、このような会話の中では付随するものとして、若しくはほぼ補足のような扱いを受けることが多いのです。その言葉自体が話題に上ったとしても、Mac用のソフトウェアの名前を挙げるのにも苦労するはずです。圧倒的多数の3DスキャニングソフトウェアはWindowsプラットフォーム用に製作されていて、幸運であれば、WindowsとLinux向けのものもある、といった程度です。このように、Mac用のソフトウェアを探すのは大変なようですが、実際のところ、あるべき場所には出回っていて、そのような場所に詳しくなれば良いのです。そのため、この記事ではMacコンピューター用の3Dスキャニング、3Dモデリング用のベストソフトウェアの数種について、無料、有料の両方のものを含めて、要約した形でご紹介していきます。
ラーニングセンターに
さらに詳細が記載されています
あなたにとって、部屋をスキャンする目的はなんですか？また、それを実行する際に注意すべきことはどんなことでしょうか？まず第一に、部屋のスキャンに使用する3Dスキャナがそのタスクに適していることを確認することが重要です。このガイドでは、部屋をスキャンする目的、方法、それに最適な3Dスキャナ、そして他に考慮すべき事項について説明していきます。
何かを3Dスキャンするためにかかる費用は、沢山の要因に依ります。こちらのガイドでは、3Dスキャンのコストに影響を与える主な要因について説明し、果たして独自のスキャナを入手する方が理にかなっているのか、それとも専門のスキャンサービス業者を利用した方が良いのか検証していきます。
3Dモデルを作成するプロセスは、そのモデルを使う仕事に適したツールを選択することから始まります。その選択では、主にその3Dモデルがどのようなことに必要なのか、つまり、それをどのように使用するつもりなのかということが基盤になります。3Dモデルの作成に最も人気のあるツールとして、3Dスキャンやフォトグラメトリが挙げられます。こちらの記事では、特定のプロジェクトにどういったツールを選択すべきか、また、それらのツールをどんな状況ならば組み合わせることができるかについてご説明いたします。