シェーディング モデル

シェーディング モデル:リアルなテクスチャとエフェクトを作成

シェーディング モデルで、3D キャラクターやシーンに奥行きとリアリティを加えます。光とマテリアルの相互作用を、デジタルでシミュレーションします。


画像提供:Jake Denham 氏

Netflix『ロスト・イン・スペース』のロボットの 3D レンダリング
デジタル アーティストはシェーディング モデルを使用して、3D 作品にリアルなライト エフェクトを適用できます。画像提供:Netflix

3D シェーディングとは

3D シェーディングでは、3D オブジェクトにライト エフェクトを適用して仮想の光源との相互作用をシミュレーションすることで、奥行きとリアリティを生み出します。

さまざまな種類のシェーディング モデル

フォン シェーディングでレンダリングしたアイテム

フォン シェーディング モデル

フォン シェーディングとは 3D グラフィックスの手法で、サーフェスの視覚的外観を改善するために使用されます。ポリゴン間のサーフェス法線を補間し、スムーズなシェーディングを作成します。拡散反射や鏡面反射などの要因を考慮して、光とサーフェスの相互作用を正確にモデル化します。

 

表面が反射している金属オブジェクトの 3D レンダリング

ブリンフォン シェーディング モデル

ブリンフォン反射モデルは、3D グラフィックス手法のフォン シェーディングを強化したものです。ビューアと光源の間にハーフ ベクトルを取り入れることで、鏡面反射光ハイライトをより正確に表現できます。フォンとは異なり、ブリンフォン反射は鋭角で見ると楕円形になります。これを利用して、実際の世界のシナリオを再現します。このモデルは、精度と計算効率のバランスがよく、従来のグラフィックス パイプラインにおけるリアルタイム レンダリングに適しています。

 

さまざまなサーフェス テクスチャでレンダリングされたオブジェクト

物理ベース レンダリング(PBR)

物理ベース レンダリング(PBR)は、フォトリアリスティック レンダリングの作成に使用される、高度なコンピューター グラフィックス手法です。実際の世界の物理学に基づいて、光とサーフェスの相互作用をモデル化します。エネルギーの節約、マテリアルの特性(アルベドや粗さ)、マイクロファセット理論などの主な要素に基づいてモデリングを行います。PBR では、テクスチャ マップを使用してマテリアルの特性を定義し、映画やビデオ ゲームなどのデジタル イメージを実写のようにリアルに表現します。

 

映画『The Beauty』に登場するコンピューター グラフィックスで作成されたフグ
3D モデルのシェーディングでは、さまざまなサーフェス テクスチャに対する光の効果をシミュレーションすることで、CGI にリアリティを加えます。

シェーディング モデルとテクスチャ

テクスチャとシェーディングは、アニメーションビジュアル エフェクト(VFX)、ビデオ ゲームの開発に欠かせない技法です。リアルで魅力的なビジュアルの仮想環境、キャラクター(英語)、オブジェクトを作成できます。テクスチャには、色、粗さ、反射率などの詳細なサーフェス情報が含まれます。これらを使用して木材、金属、皮膚などのマテリアルをシミュレーションします。シェーディング モデルでは、これらのサーフェス テクスチャと光の相互作用を定義し、ハイライト、影、反射などのエフェクトを生成します。

テクスチャとシェーディング モデルを組み合わせることで、実際の世界における光とサーフェスの相互作用を正確に再現し、リアルなビジュアルを作成することができます。アーティストや開発者は、高度なシェーディング モデルと物理ベース レンダリングによって、非常にリアルな表現を実現し、本物そっくりの仮想環境やキャラクター、オブジェクトの世界にオーディエンスを引き込むことができます。

3D レンダリング ソフトウェアでは、さまざまなテクノロジーを組み合わせて、テクスチャやシェーディングをオブジェクトに適用します。 テクスチャ マッピングでは、UV マッピングの手法を用いて 3D サーフェスに 2D イメージを貼り付けます。シェーダー プログラミングでは、頂点シェーダーとフラグメント シェーダーを使用して、ライティング(英語)、テクスチャ サンプリング、シェーディングの計算を行い、サーフェスの見た目を詳細にレンダリングします。

物理ベース レンダリングでは、複雑なアルゴリズムを使用して、光とサーフェスのリアルな相互作用をサーフェスの物理特性に基づいてシミュレーションします。法線マッピングやバンプ マッピングなど、さらに他の手法を適用することで、ジオメトリを複雑にすることなく、サーフェスを詳細にシミュレーションすることができます。

シェーディング モデルの特長

3D シェーディング モデルの主な特長を 6 つご紹介します。

リアリズム

3D シェーディング モデルでは、光とサーフェスの相互作用を正確にシミュレーションし、実際の世界のオブジェクトや環境のリアルなレンダリングを作成できます。

 

魅力的なビジュアル

3D シェーディング モデルにハイライトや影、反射を加えて 3D コンピューター グラフィックスの視覚的な魅力を高め、見る人を引きつけるビジュアルを実現します。

 

奥行きと寸法

シェーディング モデルでは、光と影を操って形状や大きさの錯覚を生み出し、3D グラフィックスの奥行きと寸法を視覚的に表現できます。

 

芸術的なコントロール

アーティストやデザイナーは、シェーディング モデルを使用して、マテリアルやサーフェスの外観を正確にコントロールしながら、思い描くムードや雰囲気を表現し、目指すビジュアルを実現できます。

 

効率が向上

物理ベース レンダリングなどの高度なシェーディング手法によって、レンダリング プロセスを合理化することができます。手作業の調整は最小限で、光の挙動を正確にシミュレーションでき、効率的なワークフローが実現します。

 

幅広い用途に対応

3D シェーディング モデルは、アニメーション、ビジュアル エフェクト、ビデオ ゲーム建築ビジュアライゼーション製品設計と、幅広いメディアや業界で活用されている汎用性の高いツールです。一貫した高品質な成果を実現できます。

 

シェーディング モデル向けのオートデスク ソフトウェア

グローバル イルミネーション レンダリング ソフトウェア


映画、ゲーム、テレビ制作向けの 3D アニメーション、モデリング、シミュレーション、レンダリング ソフトウェア


ゲーム開発および設計ビジュアライゼーション向けの 3D モデリング、アニメーション、レンダリング ソフトウェア


3D モデルのシェーディングのお客様事例

Netflix 映画『トロール』の 3D レンダリング

GHOST VFX

3D アセットのスカルプティングとシェーディング

Netflix 映画『トロール』のビジュアル エフェクト チームは、Autodesk Maya と Flow Production Tracking (旧 ShotGrid) を使用して巨大な主役キャラクターに命を吹き込みました。

 


画像提供:Netflix

市松模様を背景にした巨大なサンドワームのレンダリング

CG SPECTRUM

『DUNE/デューン 砂の惑星』にヒントを得たサンドワームのリギング

ゲーム開発、VFX、アニメーション業界をリードする教育機関が、同校の優れた才能を紹介するアニメーション コマーシャルを制作しました。

 


画像提供:CG Spectrum

城の前に若い魔法使いがいる、ゲーム『ホグワーツ・レガシー』の静止画

WARNER BROS. GAMES AVALANCHE

ファンタジー RPG ゲームに命を吹き込む

ビデオ ゲーム パブリッシャーである同社は、Autodesk Maya と Autodesk MotionBuilder を使用してキャラクター、アニメーション、シネマティクスの作成や編集を行っています。

 


画像提供:Warner Bros. Games Avalanche

3D シェーディング モデルの関連リソース

Pixomondo は Maya を使用して、別世界のような生き物や動物、樹木、植物を、細部まで作り込みました。

 

Maya のモデリング、リギング、アニメーション、FX、レンダリング、モーション グラフィックスをチュートリアルで学べます。

 

Adrian Bobb 氏は、MayaAutodesk Arnold で SF ホラー短編映画に登場するスリリングなキャラクターを作成しています。

 

シェーディング モデルに関するよくある質問(FAQ)

3D のモデル シェーディングとは何ですか?

3D モデルのシェーディングとは、コンピューター グラフィックスで 3D オブジェクトにライト エフェクトを適用し、奥行きや形の錯覚を生み出すことでリアリティを加える手法です。3D のシーンで光とサーフェスの相互作用をシミュレーションし、ハイライト、影、反射、屈折などのエフェクトを作成します。3D シェーディングでは、光がどのようにオブジェクトを照らし、どのようにオブジェクトに作用するかを正確に描写することで、デジタル イメージの視覚的な魅力とリアリティを向上させることができます。アニメーションビジュアル エフェクトゲーム建築ビジュアライゼーションなどの分野におけるレンダリングに欠かせない手法です。

3D モデルのシェーディングの方法を教えてください。

3D モデルのシェーディングでは、いくつかの手順に沿って、サーフェスに対する光の作用をシミュレーションします。まず、テクスチャを適用してオブジェクトの外観を定義し、次に、さまざまな光源を使用してライティング環境を設定します。ニーズに合ったシェーディング モデルを選択したら、色や反射率などのマテリアル特性を調整し、モデルのジオメトリとライティング条件に基づいてハイライトや影などのシェーディング エフェクトを計算します。パラメーターの調整と確認を必要に応じて繰り返し、望みどおりの見た目になったら最終イメージをレンダリングします。これで、シェーディングした 3D モデルを高品質で表示することができます。

シェーディング モデルとは何ですか?

シェーディング モデル(ライティング モデルまたはレンダリング モデルとも呼ばれます)とは、コンピューター グラフィックスで使用される数学的アルゴリズムまたは一連のルールです。サーフェスに対する光の作用を、3D シーンで再現します。シェーディング モデルでは、サーフェスの向き、マテリアルの特性、ライティング条件などの要素に基づいて、レンダリングするイメージの各ピクセルの光の色と強度が計算されます。これらのモデルでは、光がサーフェスでどのように反射、屈折、散乱するかを定義することで、ハイライト、影、反射などのエフェクトを作成します。

3D モデルでマテリアルにシェーディングを施すことには、どのような意義がありますか?

3D モデルのマテリアルにシェーディングを適用することは、モデルに大きな影響をもたらします。サーフェスに対する光の作用をシミュレーションすることで、モデルにリアリティを加え、実写のような品質のデジタル表現を実現できます。シェーディングは、モデルの視覚的な魅力を高める技術です。ハイライト、影、反射などのエフェクトを適用し、見る人を引き付けるモデルを作成します。また、モデルを構成するさまざまなマテリアルの違いを際立たせるためにも役立ち、金属、プラスチック、ファブリックなどのサーフェスを正確に表現することができます。マテリアルの特性について、シェーディングが伝える重要な情報は、シーンの感情や雰囲気を盛り上げるために役立ちます。

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