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UV展開方式(マッピング方式)について(その2)

Smart UV Project

Smart UV Projectは、機械などの人工物のメッシュの展開に向いています。 というのも、Smart UV Projectは、隣接する両面の角度の差が大きい辺に自動的にシームを入れてUV展開します。

機械のように複数の部品で構成されているものは、部品の境目の角度が急であることが多いためシームが入りやすいのです。 もちろん、利用者が入れたシームでも切り分けてくれます。

では、前の記事で作成したテスト用ドキュメントを元に解説します。 トップバーのプルダウンメニューの"File" -> "Open"を実行してテスト用ドキュメントのファイルを開きます。

まず、UV展開の情報をリセットします。 エディットモードで全選択し、キーボードのUを押します。

上図のように"UV Mapping"というタイトルのメニューが表示されますので、"Reset"を実行します。

では、UV展開しましょう。 キーボードのU押してください。

上図のように"UV Mapping"というタイトルのメニューが表示されますので、"Smart UV Project"を実行します。

上図のようにSmart UV Projectパネルがさらに表示されますので、[OK]ボタンを押します。

上図のようにUV展開されます。 猿のメッシュだとわかっているので猿に見えなくもないですが、知らなければ展開元が何なのかは理解できないUV展開図になりました。

原因は、自動シーム(角度による自動的なシーム入れ)が強く作用し過ぎたためです。 Angle Limitが初期値の 66 だったため、隣接面の角度が66度よりも鋭くなっている辺に自動的にシームが入れられました。

これでは分割され過ぎですので、もう少しAngle Limitを緩くしましょう。 Angle Limitには、1 から 89 までの角度を設定できますので、最大値の 89 を設定しましょう。

上図のようにAngle Limitを 89 に調整します。

上図のようにUV展開されます。 先ほどよりもわかりやすいUV展開図になりました。

UV展開後に調整可能な、他の設定項目の意味を以下に掲載します。

Lightmap Pack

Lightmap Packは、文字通りライトマップ用のUV展開方式です。 実際にUV展開してみるとわかるのですが、全ての面がバラバラに分解されて隙間なく詰め込まれます。 もちろん、人間が見てメッシュの面との対応が理解できる代物ではありません。

しかし、それでも問題はないのです。 そもそもライトマップというのは、人間が見てメッシュの面との対応を理解する必要はありません。

まずは、ライトマップが何かということから説明します。 ライトマップというのは、光源からの影響による陰影を持たせたテクスチャ画像です。 つまり、陰影付きのテクスチャ画像です。 主に、アニメーション3DCGや3Dゲームで利用されます。

通常、陰影計算というのはレンダリング時に行われます。 しかし、移動しない光源と、同じく移動しない物体の組み合わせであれば、陰影をリアルタイムで計算する必要はありません。 あらかじめ、光源からの影響による陰影を計算し、それをテクスチャに描き込んでおけば、レンダリング時に陰影計算をしなくて済みます。

もちろん、1度しかレンダリングしない静止画の3DCGの場合にはメリットはほとんどありません。 しかし、アニメーション3DCGや3Dゲームのように何度もレンダリングする場合は、処理の負荷を下げることができます。

ライトマップとは、そのような目的のために使用する『陰影つきテクスチャ画像』です。 なお、元のテクスチャ画像は利用者が用意しますが、陰影をつけるのはBlenderがやってくれます。 あらかじめ1度だけBlenderがレンダリングを行い、陰影計算の結果を新たなテクスチャ画像に描き込むのです。

ライトマップを言葉で説明するのは難しいので、実際にライトマップを利用してみましょう。

ここでも、作成済みのテスト用ドキュメントを元に解説します。 トップバーのプルダウンメニューの"File" -> "Open"を実行してテスト用ドキュメントのファイルを開きます。

まず、UV展開の情報をリセットします。 エディットモードで全選択し、キーボードのUを押します。

上図のように"UV Mapping"というタイトルのメニューが表示されますので、"Reset"を実行します。

続いて、UV展開します。 キーボードのUを押します。

上図のように"UV Mapping"というタイトルのメニューが表示されますので、"Lightmap Pack"を実行します。

上図のようにLightmap Packパネルがさらに表示されますので、[OK]ボタンを押します。

上図のようにUV展開されます。 見ての通り、全ての面がバラバラにされ詰め込まれています。

次に、猿のメッシュに何らかのテクスチャを貼り付けます。 レンガ風でも木目調でもいいですので、何か画像ファイルを用意してください。 準備するのが面倒であれば、以下のファイルをダウンロードしてください。

1. texture.zip

ダウンロードした "texture.zip" を展開すると "texture.png" というファイルが作成されます。

では、用意した画像ファイルをテクスチャとして猿のメッシュに貼り付けます。 Propertiesのタブをマテリアルのプロパティを編集するためのタブに切り替えます。

上図のようにPropertiesのMaterial Propertiesタブをクリックします。

次にマテリアルのBase Colorを固定色からテクスチャに変更します。

上図のようにSurfaceパネルのBase Colorのコネクトボタンを押します。 コネクトボタンというのは、●が描かれているボタンのことです。

上図のように一覧が表示されますので、Image Textureを選択します。

上図のようにBase Color関連の項目が増えています。

次に、作成されたテクスチャと用意した画像を結びつけます。

上図のようにBase Color関連の項目として新たに増えた[Open Image]ボタンを押します。

新たにBlender File Viewウィンドウが開きますので、用意した画像を選択して、[Open Image]ボタンを押します。 ボタンを押すと、Blender File Viewウィンドウは自動的に閉じます。

ではここで、一度レンダリングしてみましょう。 キーボードのF12キーを押してください。 レンダリングウィンドウが開き、レンダリング処理が開始されます。

上図のようにレンダリング処理が終わるとレンダリング結果が表示されます。 用意したテクスチャが貼られていることを確認します。

では、いよいよライトマップの作成を行います。 つまり、レンダリングし、陰影計算の結果をテクスチャに描き込みます。

具体的には、ベイクを行います。 ベイクとは『焼き込み処理』、つまり、陰影計算の結果をテクスチャに描き込む処理のことです。

では、ベイクを行いましょう。 ベイクを行うには、レンダリングエンジンをCyclesに切り替える必要があります。 標準のレンダリングエンジンであるEeveeではベイクは行なえません。

では、Propertiesをレンダリング用のタブに切り替えましょう。

上図のようにPropertiesのRender Propertiesタブをクリックします。

上図のようにレンダリング関連の項目群が表示されますので、Render EngineをCyclesに変更します。

続けて、Bakeパネルからベイクを実行します。

上図のようにBakeパネルの[Bake]ボタンを押してベイクを開始します。

上図のようにステータスバーに進捗が表示されますので、終了するまで待ちます。

上図のようにテクスチャのイメージに陰影がつきます。 これは、Blenderによって陰影計算の結果が描き込まれたためです。

枠が邪魔ですので、枠を消しましょう。 3D Viewportの編集モードをオブジェクトモードに切り替えてください。

上図のようにライトマップが見やすくなりました。 陰影計算の結果が描かれているのがわかります。

では、作成したライトマップを使ってみましょう。 光源であるライト(ポイントライト)を削除した状態で、このライトマップのテクスチャでレンダリングしてみましょう。 光源が存在しないにも関わらずレンダリング結果に陰影がつけば、ライトマップの実験は成功です。

では、ライトを削除します。

上図のようにポイントライトを削除します。

ではここで、レンダリングエンジンをEeveeに戻しておきます。

上図のようにRender EngineをEeveeに戻します。

では、レンダリングしてみましょう。 キーボードのF12キーを押します。

上図のようにレンダリング結果が少し暗くなりました。 暗くなった理由は、光源であるポイントライト削除したためです。

レンダリング結果に陰影がついていることを確認したいのですが、暗いためよくわかりません。 かといって、光源を追加してしまうと、テクスチャが陰影を持っているかどうかを確認できません。

そこで、ベイク前の画像でもレンダリングすることにします。 もちろん、光源のない今の状態でです。 ベイク前のテクスチャでレンダリングした結果とベイク後のテクスチャでレンダリングした結果を比較すれば、陰影がテクスチャに書き込まれたかどうかがわかるはずです。

では、画像をベイク前の状態に戻しましょう。

上図のようにUV Editorのプルダウンメニューの"Image" -> "Reload"を実行します(またはキーボードのALT+Rを押します)。

上図のようにテクスチャのイメージがベイク前の状態に戻ります。

では、再度レンダリングします。 キーボードのF12キーを押してください。

上図のように陰影がなくなったように見えます。 よくわからないので、ベイク前のレンダリング結果とベイク後のレンダリング結果を並べて比較してみましょう。

上図のようにベイク後のレンダリング結果には陰影がついていることがわかります。 これで、ライトマップにより陰影が描かれていることがわかります。

ライトマップの実験は成功です。 光源がないにも関わらず陰影をつけることができました。