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LightWave 3D modeling.

LightWaveで二次元キャラ系人物モデリング奮闘記 ―髪の毛編―

最終更新：2016/09/06

本記事は初期段階での作成方法を記載したものです。新しい作り方については続・髪の毛 HairBlade編をご覧ください。

頭部最大の難所、髪の毛。実は他の部分のモデリングの記事を書きながら、ずっと髪の毛を作っていた。作っては壊し、作っては壊しの繰り返しで、これほど難航するとは正直思っていなかった。髪の毛は本当に難しい。フィギュアの原型師の方達はいつもこんなことをやっているのかと思うとまったく恐れ入る。

LightWaveで髪の毛と言えば、繊維状オブジェクトをシミュレートするFiberFXが定番で、「LightWaveを使っているのに便利なFiberFXを使わないなんてありえない」と言われそうなくらいメジャーな機能。

FiberFXも一応試してはみたんだけど、思ったような髪型にするにはガイドと呼ばれる無数のポイントを編集する必要があり、ポリゴンで髪の毛を作るのと大差がないくらいの時間と労力がかかる。顔を衝突オブジェクトに指定して重力や風などの物理演算を使用できるのは利点なんだけど、二次元キャラクターの髪型はなかば重力を無視したものも多いので魅力にはなりにくい。また、イメージ・プロセシング・プラグインとしてのFiberFX本体のパラメータ数も非常に多く、二次元キャラクター風の質感を出すのにも研究が必要で、まったく別のノウハウが必要になる。

何はともあれ、ここではFiberFXを使わずにポリゴンで髪の毛を作っていく。ポリゴンで髪の毛というと、バナナ型の髪の毛の房を作り、それを頭の周囲に並べていくという手法がよく採られるけど、それとそんなに変わらない方法に落ち着いた。

髪の毛の基礎を作る

ボックスツール（Shift+X）で髪の毛の房を作っていく。基本は眉を作った時と同じ方法。横幅200mm、奥行きを100mmで生成してある。特に決まっているわけではないけど、奥行きを横幅の半分くらいにするのを目安にしている。

Hair000

次の画像のように上下（Y軸）に6分割、左右（X軸）と前後（Z軸）に2分割する。よほどの長髪でもない限り、6セグメントくらいあれば、大抵の髪型は表現できるように思う。

Hair001

上端と下端のポリゴンを4つずつ選択し、それぞれのポリゴンを結合（Shift+Z）する。

Hair002

ポリゴンの結合で余剰になった2ポイントをDeleteキーで削除する。

Hair003

Y軸に一列に並んでいるポイントを選択し、断面が菱形になるように移動させる。前面と背面の幅が40mm、左右の面の幅が20mmになるように形成してある。菱形の角にあたる部分の幅によって髪の房を前後左右に分かつサブパッチの鋭さが決まる。もっと鋭くしたい場合は幅を狭く、丸くしたい場合は広くする。

髪の房の断面を菱形にするのは、フィギュアの原型を作っている方のブログで髪の毛の断面を半円や円形にすると1本の太い髪のように見えてしまうという記事があり、それを根拠にしている。無用にエッジを増やしたくはないんだけど、何度も試した結果、これで必要最小限という結論になった。

Hair004

先細り（Taper2）ツールで毛先に向かって細くなっていくように加工する。これも眉を作った時と同じ方法。前の記事では先細りの倍率に「0%」は指定できないって書いたんだけど、指定できた。どこで勘違いしてしまったんだろうか。

Hair005

次の画像のように、左右だけでなく、前後も先細りさせておく。

Hair006

ここまでできたところでサブパッチを適用すると次の画像のようになる。毛先の先端にある8つのポイントは統合しないでおく。何度も書いてるけど、統合してしまうと先端が丸くなってしまう。

Hair007

複製する前に、髪の房の前面、背面、両側面、毛先の部位にわけて「選択」メニューグループにあるポイントセットで次の4つの選択セットを登録する。複製後、ポイントの数が大量に増えることになるので、少しでも管理しやすいようにグループ化しておくのが目的。

  • Hair_Front
  • Hair_Back
  • Hair_Side
  • Hair_Top

Hair008

髪の房を必要数複製（Cキー）する。必要数によってヘディングの回転角度や中心位置は変わるけど、目安としては、隣の髪の房と左右が少し重なるくらいにする。今回は複製元も含めて全部で24個の髪の房を作っているけど、二次元キャラクター風をターゲットとしているものとしてはたぶん多いほう。

Hair009

複製し終わった状態が次の画像。ここから前髪や後ろ髪に必要な分を切り取って使うことになるんだけど、ツインテールやお下げ髪など特殊な髪型の場合を除き、髪の毛全体をひとつのオブジェクトとしてモデリングしていったほうが結果としてはやりやすい。

レイアウトで焦点距離の短い広角カメラで捉えた時にパースが強くかかり、モデラーのパースで見た時よりも髪の毛の量が格段に少なく見えることがよくある。髪の毛全体のボリュームのバランスを少なからず調整することになるんだけど、前髪と後ろ髪にパーツが分かれているとこのボリューム調整が非常にやりにくい。フィギュアの原型制作でも、量産や塗装する際のパーツ分割のことを考えなければ、同様のことが言えるそうだ。

Hair010

後ろ髪を作る

前髪を先に作ってしまったので、ここでは後ろ髪だけを選んでモデリングしていくけど、基本的な方法は前髪でも同じ。

まず、髪の房の根元を接続していく。サブパッチが適用されている時に込み入った箇所のポイントを選択するのはちょっと手間がかかるので、パースで表面に見えているポリゴンをクリックして選択をポイントに（Sel Points）ツールでポイント選択に切り替えながら「詳細」メニューグループにある平均統合（Weld Average）でポイントを接続していく。隣りの髪の房と向かい合わせになっているポリゴンは不要なので削除する。

余談だけど、私は平均統合をよく使うので、「Alt+W」をショートカットキーに割り当てている。Altキーを使うショートカットは基本的に空いているので、よく使うツールなのに初期設定でショートカットがないものを割り当てておくと少し省力化できる。

Hair011

次の画像がすべての髪の房を接続し終わった状態。髪の房の数だけ同じ作業を繰り返さなければならないので、先に土台を作ってから拡張プラスなどで押し出しながら髪の毛を作っていったほうが早いのではないかと思うかもしれない。もちろん、そういう方法もあるけど、頭を覆うものという性質がある以上、必ずしも髪の房が作業しやすい角度になっているとは限らないこともあり、毛先を均等に先細りさせたりする作業が難しくなる。大変な作業を後にやるか先にやるかの違いだけだったりする。

Hair012

土台と髪の毛の房を別に作って根元をブリッジで接続するという方法も書いてて思いついた。失敗した髪の毛の房を切り取って別の房をつなぎ直したい時には使える手段かもしれない。

髪の分け目を作るために、髪の房の裏面のポリゴンを次の画像のように選択する。

Hair013

「構造」メニューグループにあるブリッジ（Bridge）で接続すると次の画像のようになる。上端のポリゴンはすでに3つに分割されているけど、本来は分割されないまま残っている。

Hair014

上端のポリゴンを髪の流れと同じ方向になるように分割（Ctrl+L）したけど、必要なかったかもしれない。

Hair015

まだ上が解放している後ろ髪の上端のポリゴンを削除し、裏側のポイントをブリッジで生成された部分の下に接続し、表側のポイントを上に接続する。ちょうどヘルメットの内側と外側を作っていくような感じ。

Hair016

角の部分などいくつか必要ないポリゴンができたので、それらを削除しながら前方も後ろ髪との曲線に沿うように形成していく。髪の分け目を作るのには明らかにエッジが足りないことに気付いたので、頭頂部の3ポイントのポリゴン群をぐるっと選択してカットツール（Shift+U）でエッジを増やす。前側のほうはバンドソープロも使える（3ポイントのポリゴンにはバンドソープロは使えない）。

Hair017

これで後ろ髪の基礎は完成。あとは、目的の髪型になるように変形させていく。平面的に移動させるよりは、回転ツール（Yキー）や拡大縮小ツール（Shift+H）などを使って断面が太くなったり細くなったりといった変化が少ないようにしていくとうまくいきやすい。

上で登録した選択セットの前面や毛先のポイント（Hair_Front や Hair_Top）で髪の流れを作り、側面のポイント（Hair_Sides）で流れに沿った髪型を、背面のポイント（Hair_Back）でボリュームを調整する。前面側のポイントだけで髪型を作ろうとすると極端に前に張り出した髪の房になりやすいので、前後方向に拡張したら左右方向もバランスをとるようにする。隣りとぶつかってしまって左右方向を拡張できないようなら、モデルに無理がきていることも考えられるので髪の房を分割することも検討する。

髪の毛はとにかくポイント数が多いので、最初は対称モード（Shift+Y）で大体の形を作ってから細部を作り込むようにしていくといい。レイアウトに移して思ったような髪型になっていなかったことに気付いた時に戻り作業が発生すると、細部まで作り込んでしまった後だと苦労が無駄になってしてしまうので、とにかくボリューム調整を最優先でやっていくほうが効率は良い。

あと、この後ろ髪のオブジェクトひとつでは髪の房がまばらすぎて後頭部がスカスカになってしまうので、毛先のほうを切り取り、二重か必要なら三重以上にしておく必要が生じる。すると管理すべきポイントは更に増えるので、ポイントの選択に苦労しないように逐一整理していく。

前髪

前髪は後ろ髪とはまったく異なるアプローチで作っていて、あまり記録も残っていないので失敗作供養も兼ねてデータが残っていた主な失敗の紹介に留める。

次の画像は、髪の房の断面を半円形にしようとして失敗したもの。正中線で髪の毛の流れを制御しようとしたところまでは良かったものの、太い房がどうにも大根か何かの棒状のもののように見えてしまい、髪の毛にはとても見えなかった。

Hair018

次の画像は、上を改良したもの。分割数を多くして髪の房を細くすれば改善するのではないかと考えたけど、その目論見が見事に外れた失敗例。半円形の断面にこだわっていたため、やはり大根のように見える印象は変わらなかった。拡張プラスで無理矢理枝分かれさせて髪のボリューム不足を補おうとしたけど、エッジの管理が面倒になるだけで大した効果もなかった。房が分かれている分岐点も下のほうにあったため、角度の広い分け目を作ると谷間が鈍ってしまい、シャープさもなかった。

Hair019

次の画像が現在のものに最も近い状態。一度髪の毛の房ごとにパーツを分割して側面の穴を塞いだ上で、フォルムを優先して大幅に改変した。フィギュアの原型では髪の毛の断面を菱形にすることもあるという情報を仕入れたので、正中線に沿ってバンドソープロでエッジを追加し、大根に見えて仕方がなかった髪の房のシルエットを改善した。ボリューム不足は背面のポイントを中心に調整するようにしたところ、だいぶ改善した。

Hair020

前髪のモデルは以上のように新しい方法を思いつくたびにポリゴンの分割方法などが二転三転していったため、計画的にモデリングしたところがとても少なく、手順を説明しづらい。眉や後ろ髪のモデリング方法は断面を菱形にする手法を知った時に考えた。

途中経過

まだ直したいところもたくさんあるけど、ひとまず現時点の途中経過。

Hair021

髪の毛のマテリアルは仮に設定してあるものだけど、詳細はまた別の機会に書くことにする。テクスチャーを用意している時間がなかったので、画像マップは一切使っていない。

関連記事

参考記事

LightWaveで二次元キャラ系人物モデリング奮闘記 ―顔編2―

最終更新：2016/09/06

顔のモデリングの続き。目と耳と眉を作る。あと、まつ毛をモデリングで作る方法も少し考えてみた。髪の毛はまた次回。

目を作る

人物モデルに限らず、目には球体を入れるのが定石。理由はIK（インバース・キネマティクス）などを利用して視線をコントロールするのが容易になるからだけど、二次元キャラクター風の扁平な顔に眼球を入れると目が前に出っ張り、斜めや横からのアングルに極端に弱くなってしまう。

横から見て前に出ないように眼球を後ろに移動させると、今度は正面寄りのアングルで眼窩の奥が見えてしまったりする。眼窩をモデリングしていないと、後頭部の裏側が透けて見える。

そうかと言って、眼窩をぴったり塞ぐように曲率を下げると眼球が頭の中に入りきらないくらいの直径になってしまうジレンマに陥る。機械工学の問題で、与えられたモーメント（トルク）に耐えられるように設計すると、計算上は歯車の直径よりも回転軸のほうが太くなってしまうといった意地悪問題のようなものだ。

したがって、二次元キャラクター風の人物モデルに眼球を入れるためには、顔のほうを眼球に合わせて工夫しなければならなくなる。不可能ではないかもしれないけど、目を球体にするためだけにそこまでするのはあまりに労力がかかりすぎる。どうせなら、作業効率を考えると眼球を最初に作り、目の周囲から順に顔をモデリングしたほうがいい。

ここでは、あえてその定石を無視して眼窩の形から目を作る。二次元キャラクターを模ったフィギュアの目は扁平か、むしろへこんでいることが多いからだ。視線のコントロールのことは後で考える。目のテクスチャーにUVマップを使うなら視線のコントロールは至難の業だけど、通常の平面マッピングでローカル座標を与えておけば首を回しても瞳が置いて行かれることはないし、フレームの進行に従って瞳を移動させるくらいのことはできそうだ。

次の画像のように眼窩の周囲のポイントを選択し、ポリゴン作成（Make Poly）ツール（Pキー）でポリゴンを生成する。サブパッチ・モデリングでは3ポイント又は4ポイントのポリゴンを使うという定石はここでは考えず、ポリゴンの分割はしない。

Face010

切り取り（Ctrl+X）で顔のモデルからいったん切り離し、同じ位置に貼り付ける（Ctrl+V）。新しく作成したポリゴンだけを選択してTabキーを押してサブパッチを適用すると眼窩より少し小さいくらいの面ができる。

Face012

別のレイヤーにポリゴンを移し、押し出し（Extrude）ツール（Shift+E）でごく短く後ろに押し出す。元のポリゴンは眼窩の周囲を無理矢理つないで作ったものなので平面性が極めて低く、押し出した時に元のポリゴンと押し出したポリゴンの法線が逆転して裏返ってしまうことがあるけど、それ以外は正常なので、ふたつのポリゴンを選択して反転（Fキー）で向きを変えてしまえば問題ない。

Face013

押し出したポリゴンを選択して拡張プラス、移動で厚さを増す。必要に応じてストレッチ（Stretch）ツール（Hキー）で垂直、水平ともに10%増しくらいに拡大しておくと眼窩をぴったり塞ぐことができる。目の表面に見えているポリゴンは後ろに拡張したポリゴンに引っ張られ、中央方向にサブパッチが作用しているので前に膨らまず、むしろややへこむ。ちなみに、眼窩を塞ぐだけで良ければ、最初のポリゴンを作成したところでやめても特に問題ない。

耳を作る

耳の位置は、目の高さよりもやや下に作る。眼鏡をかけた時に、つる（テンプル）がちゃんと耳にかかるくらいの位置と考えると決めやすい。前後の位置は顎と頬をつなぐラインからの延長線上が大前提。人物デッサンで緻密に描いた場合でも、二次元の漫画・イラストなどでデフォルメして描いた場合でも同様のことが言え、3DCGモデルでも顎から耳への線がひと続きになっていないと不自然になる。髪で耳が隠れてしまうことがわかっていても、頬のラインを正しくモデリングできているかどうかを確認する意味でも耳を作っておくことは重要。

次の画像のように、4ポイントのポリゴンを4つ選択してそこを土台にして耳を作る。作り方によってはふたつやひとつのポリゴンからでも作れるけど、4ポイントのポリゴン4つなら周囲のポイントは8つになるので、他のモデルに移設して接続する場合にも容易になる。

Face009

拡張プラスでおおまかに耳の形を作る。二次元キャラクター風にする場合はあまりリアルにモデリングする必要はないけれど、耳輪は意外に複雑な形をしているので、拡大縮小しながら拡張プラスを5回繰り返した。4回でもできるかもしれないけど、耳をモデリング中に左右対称にならなくなった時に鏡面コピーができるように顔側の頂点を動かしたくなかったので、5回になった。

Face017

耳輪の内側にある対耳輪をモデリングする時にエッジが足りなくなったので、次の画像のようにエッジを選択し、エッジベベルツール（Ctrl+B）でエッジを増やす。

Face018

エッジベベルでエッジを追加した直後の状態が次の画像。どこまでの範囲をエッジベベルで開くかはどのくらいリアルなモデルにしたいかによる部分もあるけど、少しやりすぎなくらいモデリングしておいたほうが後々の応用はきく。ファンタジー用語で言うところの種族が「人間」なら、耳ほどキャラクターによる違いが少ない部分もないのでできれば使い回しをしたい。エルフや妖精のようなとがった耳の場合はそのキャラクターが何者であるかを雄弁に語る部分のひとつでもあるので、使い回しを考えずに最初から専用に作ったほうがいいと思う。

Face019

対耳輪がうまく盛り上がってくれなかったので、もう1回エッジベベルを使用し、横方向のエッジを追加した。本来は外耳道（耳の穴）がある耳の下の部分は顔となめらかにつながっていて欲しいので、ポイントが密になっていて影ができるほど段差ができているのは都合が悪い。そこで、ポリゴンをひとつ除去してポイントを統合（Ctrl+W）し、5ポイントになってしまったポリゴンを分割（Ctrl+L）してある。

Face020

顔の他の部分と比べても、耳は存外に緻密なモデリングが必要になることがわかると思う。耳の角度は好みの問題もあるけど、少し大袈裟なくらい開き気味りにする。顔と平行にしてしまうと、レイアウトのカメラで正面から捉えた時に耳がまったく見えないということになる。

眉毛を作る

ポーズや表情が固定されているフィギュアなんかでは額に眉を直接塗装（印刷）してしまうけど、3DCG人物モデルではモーフを使って表情をつけられることを見越し、顔とは別のパーツで作る。表情を変えるつもりがない場合はテクスチャーに直接描いてしまってもいいけど、レンダリングの結果が気に入らなかった時にテクスチャーを描き替える手間が逐一発生し、画像ファイルを介してソフトウェアを切り替えて行ったり来たりすることになり、作業効率が落ちるばかりか微調整に苦しむ原因にもなるので、最初は面倒でも眉毛をオブジェクトで作ってしまうのをおすすめしたい。

眉毛の作り方にも色々あって、裏側を見ることがないのを前提として1枚ポリゴンで作る方法もあるけど、ここでは例によってボックスから作ることにする。次の画像のように左右（X軸）に4分割、前後（Z軸）と上下（Y軸）に2分割のボックスを作る。Z軸とY軸の長さは同じにしておく。

Face022

X軸の分割数を多くしたほうが眉毛に様々な表情をつけやすくなるけど、増やすのは後でいくらでもできるので、今は必要最小限にしておく。いずれにしても、偶数にしておいたほうがモデリングはやりやすい。

次の画像のようにボックスの両端の4つのポリゴンを選択し、ポリゴンを統合（Shift+Z）する。8ポイントのポリゴンができることになるけど、ここではあえてそのようにしている。

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統合したポリゴンの中央に次の画像のように浮いたポイントがひとつずつできるので、それらのポイントをDeleteキーで削除する。

Face024

わざわざ統合するくらいなら、分割していないボックスからカットツール（Shift+U）で両端のポリゴンのポイントを増やすだけにしておきたかったんだけど、カットはバンドソープロほど精度が良くなく、終端の処理が実行する度に変わったりすることがあるので、確実に分割できる方法を選んだ。

X軸方向に一列に並んでいるポイントを選択し、次の画像のように断面が菱形になるように移動させる。Z軸とY軸方向の大きさを100%とすると、断面の角になる部分は10%くらいの幅にする。ここではボックスを40mm角で作ったので、前後上下のポリゴンは4mm幅になっている。

Face025

次に、菱形の前後を最初の大体半分くらいの厚さになるまでつぶす。ストレッチツールを使うよりは、移動ツールを使って角の部分のポリゴンの大きさが変わらないようにする。

Face026

「変形」メニューグループにある先細り（Taper2tool）ツールを使って眉尻を細くする。適用範囲は「自動」ではなく「固定」を使用するため、右ドラッグで先細りの開始点と終了点を指定する。次の画像のように開始点は眉の中央あたり、終了点は眉尻あたりを狙う。

Face027

先細りのフォールオフを次の画像のように設定すると、眉の中央が一番太く、弧を描いて眉尻に向かって細くなっていくように変形できる。倍率は本当は0%にしたいんだけど、先細りツールでは0%を指定できないので、とりあえず「1%」にしてある（勘違いがあり、実際には0%を指定できる）。軸を切り替え、前後方向も先細りさせておく。

Face028

右ドラッグで終了点を眉頭に移し、次の画像のように同様に先細りさせる。これで眉毛の基礎ができた。

Face029

ここまでできたところでサブパッチを適用する。極太だけど、次の画像のような眉毛らしきものができている。両端のポリゴンを8ポイントにしたのは、眉頭と眉尻の先端の処理をサブパッチに任せるため。ポイントを多くしてまで断面を菱形にしたのは毛の束を意識した形状にしたいため。ボックスの角を1本のエッジにしてしまうと全体が丸まって棒状になってしまい、毛の束のように見えなくなってしまう恐れがある。

Face030

眉頭と眉尻のポイントをそれぞれ8つ選択し、アクションの中心モードを「選択範囲」に切り替えておく。ストレッチツール（Hキー）を選択し、左ドラッグで大体の中心位置を掴まえてからいったんアンドゥ（Ctrl+Z）し、次の画像のように水平・垂直ともに「0%」にしてポイントの位置を揃える。軸を切り替え、3軸とも完全にポイントの位置を揃える。

Face031

同じ座標のポイントがたくさんできることになるけど、ポイントの統合はしない。ポイントを統合してしまうと先端が丸まってしまい、眉全体も短くなってしまう。眉の先端を鋭くしたくない場合は、別のレイヤーで加工し、統合前の基礎はとっておく。一度丸めてしまった先端を再び鋭くするのは微細すぎて加工するのが難しく、最初から作り直したほうがむしろ早いから。

主に移動ツールを使って紡錘形のオブジェクトを眉毛らしい形に整えていく。上から見たとき前後も紡錘形になっているので、背面が平らになるように調節する。

Face032

大まかに形が整ったら、ストレッチツールなどで全体を細くしていく。上下の幅だけでなく、前後の幅とのバランスもとりながら調整していく。顔の形にフィットさせるのは後回しにし、この段階では目的の太さにすることを優先する。

Face033

眉が完成したら、「選択」メニューグループにあるポイントセット（Picksets）で眉毛のポイント全部をグループ化して「選択セット」として登録しておく。新しい選択セット名を入力し、「作成」ボタンをクリックすると、モデラーのウィンドウの右下にある頂点マップ選択ボタンが「S」に切り替わり、登録したセット名が表示される。

Face034

非常に細かい部分や立体的に入り組んだ部分になってしまい、ポインティング・デバイスで個別に選択するのが難しくなってしまった場合は、選択セットで一度にまとめて選択してから減らすようすると効率がいい。管理できる自信があれば、眉毛の前面、背面、上面、下面、眉頭、眉尻にわけて登録してもいい。

選択セットを活用して再度選択するには、「選択」メニューグループにあるマップで選択（Select by Map）を使うか、ポイント選択モードの時に「状態」（Wキー）を押し、「ポイント状態」ウィンドウの一番下の逆三角形がある欄をクリックして選択セット名を選択し、「+」をクリックする。前者はオブジェクトに登録されているすべての頂点マップの一覧が出てきてしまうので、モデリング目的で使うには後者のほうが実用的。

なお、すでに登録されている選択セット名を選び、別の新しいポイント群を選択した状態で「作成」ボタンをクリックすると既存の選択セットにそのポイント群が追加される。

顔のレイヤーを下地にして、次の画像のように眉毛を顔にフィットさせる。この時、回転ツールなどを使って眉毛の断面が極力変わらないように工夫すると綺麗な眉を作れる。

Face035

片方の眉が完成したら、反対側に複製する。鏡面Xツールを使いたいところなんだけど、鏡面Xを使うとなぜだか眉頭と眉尻のポイントが自動的に統合されて先端が丸まってしまうので、複製（MirrorTool）ツール（Cキー）を使う。複製の中心を原点にして、次の画像のように「スケール X」を「-100%」にするとポイントが統合されないままで鏡面複製したように複製される。

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眉毛の完成。

Face036

まつ毛を作る（オプション）

すでにキャラクター・デザインが決まっていて明確なターゲットがある場合は、まつ毛はテクスチャーで描くのが基本だけど、オリジナル・キャラクターの場合はある程度融通がきくのでモデリングで作る方法もある。

眼窩の上半分のエッジを選択し、拡張プラスで前にごくわすがに押し出す。頭の大きさが1mくらいだとすると、10mmくらい（すごくおかしいことを書いているのはわかっている…）。拡張プラスはポリゴンだけではなく、エッジからポリゴンを拡張することができる。2回押し出した後、必要であればポリゴンを裏返し、前方に解放しているポイントを眼窩の周囲にあるポイントに統合（Ctrl+W）する。まつ毛のポリゴンにマテリアルを設定すると次の画像のようになる。

Face021

この方法の最大の利点はテクスチャーを描かなくてもまつ毛を作れることなので、二次元作画力に自信がない人に向いている。また、アニメのキャラクターのように色の境目がハッキリしていているデザインに適している。エッジを更に前に伸ばしていけば立体的なまつ毛を作れるのも長所と言える。

欠点は、眼窩周囲の適当な距離に接続できそうなポイントがないとまつ毛を作れないことと、まつ毛の量の調整のためにモデルを直接編集しなければならないこと。テクスチャーを編集するのとどっちが楽かと考えると微妙だけれども。当然ながらポリゴンの数も増える。漫画やイラストのキャラクターにあるようなグラデーションで肌色に溶け込むようなまつ毛を作るのが難しいのも弱点。

途中経過

細かいところばかりだったので、なんかいまひとつ進んだ気がしないけど、目と耳と眉を作った。

Face038

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LightWaveで二次元キャラ系人物モデリング奮闘記 ―顔編1―

最終更新：2016/09/06

次はいよいよ顔のモデリングに取りかかっていく。雛人形は顔が命っていうCMがあるように、フィギュアや3DCGの人物モデルの出来映えも顔次第と言えるくらい大事な場所だけど、それだけモデリングが楽しいところのひとつでもある。

頭を作る

ポリゴンがたくさん必要になるだろうと思い、深く考えずにボールから作成してしまったけど、24面12分割はさすがに多かった。やはり8面6分割くらいから始めてポリゴンとエッジを増やしながらモデリングしていくのが能率的だと思う。それからY軸中心で生成したのが良くなかった。頭頂と顎の部分で3ポイントのポリゴンが集中してしまい、制御に苦労する羽目になった。

Face000

次の画像のように首の高さあたりにボールを生成した。おおまかにでも大きさを把握しておきたかったというのもあるんだけど、最初から体とのバランスがピッタリってこともないから、モデリングのしやすさを考えたら原点に生成してもよかったと思う。

Face001

顔はシステマティックにモデリングできるところがほとんどなく、最初からポイントの位置を修正していく作業になる。対称モード（Shift+Y）にしておくのを忘れないように。

鼻は拡張プラス（Eキー）でひと段階前に押し出してエッジを増やし、鼻先のポリゴンを縮小して形を整えていく。ポリゴンのサイズがかなり小さくなってしまったとしてもポイントの統合はしないようにする。統合してしまうと鼻が低くなる上に制御できるポイントが減り、思い描いたような形への形成が難しくなる。

それから、サブパッチ・モデリングの初心者がやってしまいがちなんだけど、鼻を高くしようとして鼻先になる予定のポイントを顔から遠くしても、ピノキオの鼻のように前に伸びるばかりで思ったように小高くはなってくれない。むしろ遠くなるほど鼻が高くなっていく度合いは鈍くなっていく。サブパッチの特性でポイント間の距離が離れれば離れるほど曲面はなだらかになっていくためだ。

また、鼻の周囲に変なシワが寄ってしまった場合はどこかのポイントが鼻を構成するポイントを追い越してしまっていてポリゴンの形が破綻していることがある。サブパッチを一時解除して極端によじれてしまっているポリゴンがないか適宜確認するようにしよう。人間の顔、特に二次元キャラクターの顔は凹凸が少ないので、肌を綺麗にレンダリングさせるためにはポリゴンのよじれを許容できないことが多い。

目が入る眼窩の縁や唇には小さい半径で直角に近い急角度をつけておきたいので、次の画像のように拡張プラスをごく短距離で2～3回くらい使用してポイントの密度が濃い部分を作っておくと制御しやすくなる。特に、目を入れた時に眼窩の奥が見えてしまうのを避けたいので、鼻筋から目に至るラインがまっすぐに眼窩に落ち込んでいないように注意する。

ポリゴンを作りすぎてしまってポイントの制御が手に負えなくなってきた場合は、「構造」メニューグループにあるバンドグル（BandGlue）ツールやポリゴンの統合ツール（Shift+Z）を使ってポイントを減らす。特に、後頭部は髪の毛で隠れてしまうため精緻なモデリングを要求されないから、極力ポイントを減らしておくとモデリングの過程でボコボコになってしまった表面をならしやすくなる。

バンドグルはバンドソープロとは反対に、選択ポリゴンをループしてポリゴンを自動的に統合してくれるツール。似たような動作をしながら分割ほど簡単ではないようで、うまく統合されないことも頻繁にあるため、ほとんどの場合手動でポリゴンを統合していくことになる。ポリゴン統合後に浮いてしまったポイントは単純にDeleteキーで削除してしまっても構わない。もし、ポイントを削除することで近傍のポリゴンが消えたり形が変わってしまったりしたら統合の仕方に問題があるのでアンドゥして再検討する。

サブパッチを適用してみると次の画像のようになる。後でまつげや唇にしようと思っていた部分を拡張プラスで押し出しながら作ったけど、さすがにちょっとやりすぎだったようで、だいぶ前に突き出してしまっている。

Face003

次の画像のような、なんとなく顔らしきものにはなったけど、何かが違う。人間の顔というよりは某宇宙人か人面岩のように見える。何が変なのだろうか。目か、鼻か、口か、それとも顔の輪郭か。ちなみに、目と口の色が違うのは、ポリゴン選択を容易にして形成をやりやすくするために仮のサーフェースを割り当ててあるから。使いようによってはテクスチャーを描く時の目安にもなる。

Face004

自分ではどこが悪いのかわからなくなってきてしまったので、二次元キャラクターの顔やMMDモデルの顔などを注意深く観察してみると、すべての要素がまずいことがわかった。

顔の輪郭は正面から見たとき、額から逆三角形になるほどの結構な角度をつけ、鼻の高さを過ぎたあたりから徐々にアールをかけ始めていき、顎の頂点で緩く合流するようにする。目は鼻筋から少し離し気味にしておき、かつ斜めから見た時に目が出っ張って見えないように輪郭から一定の間隔を確保しておく。鼻は本当にちょこんと出っ張っている程度でよく、頬のラインの一部になるように調整する。

要するに、次の画像のように改善した。

Face005

figmaなどのフィギュアで表情を変えるための交換用の顔パーツが付属しているものがあるけど、それを見ると驚くほど扁平なのに気付く。それでどの方向から見ても二次元キャラクター風の顔に見えるのだから不思議としか言いようがない。長年のフィギュア原型制作で培われてきた技術なんだろうけど、最初にこの造形を考案した人がいたとしたら大発見だと思う。

3DCGの人物モデルでも考え方はほぼ同じで、顔の要素をとにかく前に寄せていって、平らに近い形に形成していく。鼻から頬を経由して耳につながっていく横のラインはかなり極端になってしまっていて、丸みはありながらもほぼ直角と言ってしまってもいいくらいになっている。

顎から耳に至るまでのシルエットをラインレンダーではっきり表示させたいので、パースに表示される影を頼りに、顎から頬の後ろを次の画像のようにかなり思い切って絞り込む。サブパッチを解除した時にガタガタになってしまうけど気にしない。そういう無茶ができるのもサブパッチのいいところ。うなじの部分は首を接続するために残してあるだけで、形はかなり適当。なお、選択してあるポリゴンは耳の予定地。

最初は正面から見た形を整えることから始め、次に横から見た形を調整した後、斜めから見た時にも不自然にならないように微調整していくのがいいように思う。

極端な煽りや俯瞰のアングルに弱くなってしまうのは二次元キャラクター風3DCGモデルの宿命のようなものなので、個人レベルではある程度は仕方がない。『蒼き鋼のアルペジオ』のような最先端クラスの商業3DCGアニメーションでは、煽り構図の時は顎を細く、俯瞰構図の時は下ぶくれになるようにモーフで変形させて顔が不自然にならないように調節しているそうだ。

参考にした資料にだいぶ引っ張られて下ぶくれ状態になってしまったので、ターゲットとするキャラクターのデザインに合わせて輪郭を調整する。しかし、ある程度モデルの形が決まってきてからの変更は勇気がいる。そこで、ポイントを直接移動させるのではなく、「変形」メニューグループにあるスプラインガイド（SplineGuide）ツールを使うと元の形を極力崩さずに修正できる。左クリックかNキーを押すとデフォルトでは次の画像のような8つの制御点を持つスプライン曲線と制御点のハンドルが表示されるので、パースを見ながら少しずつ調整する。

Face006

「Operation」は次の画像のようにデフォルトで「Scale」になっていて前後左右に均一に変形されるので、特定の軸方向にだけ変形させたい場合は「Stretch」に切り替える。

Face007

途中経過

輪郭の修正が終わってひとまず完成したのが次の画像。次はこれに目や耳や眉を追加していく。髪の毛という大物も待っている。

Face008

今回はY軸中心のボールから作ったけど、X軸中心でボールを生成して横に倒した状態でモデリングを始め、3ポイントのポリゴンが集中する部分を切り取って耳にするという方法を採ると、頭頂や顎にポイントが集中しないという利点がある。また、ボールを使わずに顔の要素に合わせて分割したボックスを用意し、眼窩、鼻や口を先に作ってしまってからポリゴンを細分化しながらモデリングしていく方法もある。3ポイントのポリゴンをできるだけ避けたいという意図があるのはどちらの方法も同じだけど、一長一短あって「この方法なら誰でも間違いがない」という方法はない。一度は失敗してみるつもりでどの方法が自分に合っているのか試していくのがいいだろう。

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LightWaveで二次元キャラ系人物モデリング奮闘記 ―手編―

最終更新：2016/09/06

体がおおまかにできあがったので、次は手を作る。人間の手の特徴は決まり切っているので、前後（Z軸）に8分割、左右（X軸）に3分割、上下（Y軸）に2分割のボックスを手の位置に合わせて作成する。ここで作ったボックスが手のひらになっていく。位置や大きさは大体で構わない。

Hand000

次に、エッジ選択モードにし、指の分かれ目に相当する部分のエッジを選択する。ここでは2本のエッジを選択している。

Hand001

この状態で「マルチ加工」メニューグループにあるエッジベベル（EdgeBevel）ツール（Ctrl+B）を選択すると、エッジを分割した後のプレビューが表示されるので、「右クリック」で確定する。LightWaveでは右クリックも左クリックと同様に決定として使われることがある。インターフェースが統一されていないと言われてしまえばそのとおりだけど、エッジベベルは特殊な挙動をするため致し方ない処置なのだと思う。「エッジベベルは右クリック」と覚えるしかない。

Hand002

エッジベベルは、選択したエッジを開いてふたつに分割した上で、その間に4ポイントのポリゴンと枝分かれしたエッジに合わせて3ポイントのポリゴンを補間してくれるツール。ポリゴンを選択してエッジベベルを使っても選択範囲の周囲にエッジを追加してくれる。エッジベベルを使うとポリゴンを破綻させることなく、モデルを途中から枝分かれさせることができる。メカ物などのモデリングをやっているとエッジベベルを使う機会はまったくなく、何に使うツールなのか疑問に思っていたけど、サブパッチ・モデリングをやるようになってからその有用性を理解できた。

次の画像が4本の指の分かれ目を分け終わった状態。

Hand003

例によって、指の根元の部分が都合八角形になったので、角の部分にあるポイントを選択して次の画像のように指の断面を形成しておく。

Hand004

指を作る

どの指でもいいんだけど、人差し指はエッジベベルの都合で左右対称になっていないので、作業しやすい中指の根元のポリゴンを選択し、別のレイヤーにコピーする。コピーしたら次の画像のように移動ツールで少し前に出しておき、後でブリッジツールを使って手のひらと指を接続する時に作業しやすくする。

Hand005

コピーしたポリゴンを「詳細」メニューグループにある反転（FlipIt）ツール（Fキー）でポリゴンの向きを反対にしておく。

Hand006

反転したポリゴンを選択したまま押し出し（Extrude）ツール（Shift+E）で指を伸ばす。拡張プラスを使わないのは、後でブリッジを使う時に接合するポリゴンがないと困るから。1回押し出したら、あとは拡張プラスで指先まで3段階に分けて伸ばす。指先は拡大縮小（Size）ツール（Shift+H）で小さくして細くしておく。

Hand007

爪を作る

次に爪を作る。爪を作るかどうかは好みの問題もあるだろうけど、手が完成してしまってから後で爪を作ろうとすると、反対の手は鏡面複製するとしても、5本の指の分だけ同じ作業を繰り返さなければならなくなるので、汎用性を重視するならとりあえず作っておくことをおすすめする。指全体を肌色のままにしておけば爪の有無はわかりにくいし、マニキュアを塗ったキャラクターを作る際にテクスチャーを描く目安になるものがなくてむしろ問題になるかもしれない。

爪を作らないことにした場合は、「指の複製と接続」に進む。

第一関節までの部分の途中をナイフツール（Shift+K）などで分割しておいて、次の画像のように上の面のポリゴンだけを選択する。

Hand008

選択したポリゴンに拡張プラスを使用してエッジを増やした後、移動ツールで一度押し下げ、次の画像のように拡大縮小ツールで少し小さくしておく。

Hand009

押し下げたポリゴンに更に拡張プラスを使用し、次の画像のように元の位置よりも上まで押し上げる。押し上げた部分の指先側のポリゴンを選択し、拡張プラスと移動で爪の先を前に出す。指先のポリゴンと接触してしまっていても問題ない。

Hand010

ひとまずここまでできたら、Tabキーを押し、サブパッチを適用してみる。加工した場所が次の画像のように爪のような形になっている。指先と爪の先がやや平たいようなので、後で丸くなるように形成する。

Hand011

指の複製と接続

人差し指、薬指、小指の分のモデルを「マルチ加工」メニューグループにある複製ツール（Cキー）で次の画像のように複製する。間隔はお互いに接触しない程度であれば大体でいい。

Hand012

スクリーンショットを撮る順番を間違えてしまったけど、複製する前に「変形」メニューグループの先細り（Taper2）ツールなどを用いて次の画像のように指先に向かうにしたがって細くなるようにしておく。ついでに関節の節をナイフツールで追加してある。

Hand013

次の画像のように4本の指を手のひらがあるレイヤーにコピーする。

Hand014

次の画像のように手のひら側の指の根元と指側の根元のポリゴンを選択する。

Hand015

この状態で「構造」メニューグループにあるブリッジ（Bridge）ツールを選択すると、次の画像のように手のひらと指が接続される。接続に使用したポリゴンは消滅しているのでサブパッチには影響しない。同様に4本の指をすべてブリッジで接続する。

Hand016

ブリッジは、お互いに向かい合った同じ形状のポリゴン同士を自動的に接続してくれる便利な機能。ただ、いつでも思ったとおりにうまく接続されるとは限らないので、最悪の場合はポリゴン作成（Make Poly）ツール（Pキー）でひとつずつポリゴンを生成しながら接続する。

親指は人差し指の第二関節までの部分をコピーして回転（Rotate）ツールで90度横に倒してから接続する。親指の根元は拡張プラスを使って手のひらの横から伸ばしておく。手のひらのポリゴンが多いので、ポイントの統合（WeldPoints）ツール（Ctrl+W）を使って少々強引にでも手首と接続する場所を作っておく。その過程で線ポリゴンができてしまったら削除しておく。

次の画像のような、ひとまず不格好ながら手の最低限の特徴を持ったものができた。

Hand017

手の仕上げ

小指や薬指を小さくしたり、親指を太く短くしたりなどして手の形に整えていく。自分の手の特徴を観察しながら形成していけばよく、想像に頼る部分がほとんどないので見た目ほど難しくない。指の太さの調整は「変形」メニューグループにあるトランス（Translate）ツールを使う。右ドラッグすると選択したポリゴンのノーマル（法線）方向に移動させることができるので、形状を変えずにボリュームを調整したい時に便利。ただし、左ドラッグは通常の移動ツールのように動作するので間違えないように。

手が完成したら、手首の太さに合わせて拡大縮小ツールで縮小しておく。

Hand018

次の画像は完成した手を手首側から見たもの。八角形の断面を持つ手首と接続するために八角形に整えてある。

Hand019

体のあるレイヤーに手をコピーし、ブリッジで接続する…予定だったけど、うまくつながらなかったので手動でポリゴンを作成して接続した。反対側の手は、接続部のポリゴンも含めて鏡面 X（mirrorX）ツールで複製し、ポイントの結合（MergePoints）ツール（Mキー）で接続する。反対の手首側のポリゴンは必要ないので削除する。

Hand020

接続完了後、サブパッチを適用した状態が次の画像。

Hand021

途中経過

体と手が完成した。ついでに足首から下の足を作ってある。足首の前側のポリゴンを拡張プラスで押し出して形成すればいいだけなので特に詳しい説明はしない。自分の足よりも靴の形を参考にすると靴を履かせる時にも容易になる。

Body016

もし、ミュールやサンダル履きなど素足のキャラクターを作る予定なのであれば、手と同じ要領で指と指の間をエッジベベルで作り、拡張プラスで押し出して足の指を作る。手と異なり、全部の指が大体同じ方向を向いていて関節らしい関節も少ないので手よりは簡単なはず。

この時点で高さが10.35mもあり、頭とのバランスが少し心配だけど、頭を作ってからまた考える。LightWaveは「後でなんとかする」という先送りが割と許されてしまうツールなので、若干気になるところがあっても今は手を着けないでおく。

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LightWaveで二次元キャラ系人物モデリング奮闘記 ―体編―

最終更新：2016/09/06

そのうちいずれは作ってみたいとは思いつつ、メカ物のモデルとはまったく異なる技法や経験を必要とする人物モデル。可動部が比較的少なく、関節部分も何かの軸を規準に全体を単純に回せばいいメカとは違い、モデルを作ったらそれでおしまいではなく、ポーズをつけるために人間の骨格に相当するボーンを組み込んだり、皮膚や筋肉の伸縮も加えた関節の曲がり具合を決めるボーン・ウェイトを設定したりといった「リギング」と呼ばれる作業が必要になる。リグを組む作業はモデリングと同等かそれ以上の根気が要る。また、顔の表情を作ったりするモーフ・マップも今では普通の技術で、人物モデルではやることが山ほどあるのだけはわかっていて、なんとなく気が重く先延ばしにしていた。しかし、得意ではないからといって逃げてまわっていても経験は積めないし一向に上達しない。何より、大枚をはたいて買ったLightWaveの性能をまったく活かし切れていないことになる。

人物モデルはたくさんの人が作っていて、中にはネットで無償配布されているものさえあり、わざわざ自分で作る意義があるのかどうか考えてしまったりもする。一方で、プログラミング言語のソースコードをはじめとしてスクリプト言語やCSSなんかのコードと同じで、他人が作った完成品を詳細に解析した上でカスタマイズして自分用に作り直すというのは非常に難しい。最終的な目的は同じでも使用するソフトウェア、技術や方法は人それぞれだからだ。場合によっては機能や性能は劣るものの自分の知りうる範囲の技術で自作してしまったほうが早いこともよくある。

それに、自分ですべて最初から作ったモデルをひとつ持っておくと、どうやって作ったのかぼんやりとでも頭の中に残るので改善しようとする際にどこをいじればいいのか見つけやすい。カスタマイズのための余地を残しておけばベース・モデルを転用して途中から別のキャラに作り替えることもできる。完成度が高い代わりに手のつけようがないレディ・メイドよりも、出来が悪くともオーダー・メイドのカスタム・モデルのほうが愛着も湧くし、「もっと良くしたい」という動機にもなる。そして何より、自作のオリジナル・キャラクターであれば著作権絡みの問題は一切発生しない。

前置きが長くなったけど、これから人物モデリングを始めていく。リアル系の人物モデルは海外はともかく日本国内ではあまり需要がないし、私自身があまり作りたいと思わないので、二次元キャラクターをフィギュアにしたようなモデルを目指す。もちろん、作るからには女性キャラクター。難易度はむしろ女性キャラクターのほうが高いので、女性が作れれば標準的な体型の男性を作るのはそんなに難しくはない。ガチムチの筋肉質の男性となると話は別だけれども。

準備

さっそくモデリングに取りかかりたいところだけど、最初に準備。

LightWaveモデラーのパースペクティブ・ビューに表示されるプレビューは初期設定ではかなり強くパースがかかっている。そのままモデリングを始めてしまうと、後でモデルをレイアウトに移した時にまったくの別人になってしまったりするので、次の画像の「表示オプション」ウィンドウ（Dキー）を開き、パースが一番弱くなるように「パースペクティブ画角」のスライダーを一番左まで動かしておく。ガイドとケージは基本的には無効にしておく。どちらもサブパッチを適用した時の補助線を表示するものだけど、かえって邪魔になることが多い。いずれにせよ表示の問題だけでモデルには影響を与えないので、試しに表示させてみて自分に合っているようならば有効にしてもいい。

Option000

もうひとつ。次の画像の「一般オプション」ウィンドウ（Oキー）を開き、アンドゥの回数を最大の「128」に設定する。LightWaveのアンドゥは、Adobe Photoshopのヒストリー機能ほど強力ではないけど、可能な限り戻れるようにしておいたほうがいい。一部のツールはバッチ・コマンドのように複数のツールを何回かに分けて実行していることがあるので、1手順戻るのにアンドゥが数回必要なことがあり、あまり少ないと戻りたいところまで戻れなくなる可能性もある。

Option001

何はなくともボックスから

準備ができたら、何はともあれ、モデリングの第一歩はボックスから。人間の身長は大きくても2mくらいだけど、大きさは後でなんとでもなるので、作業のしやすさを優先して1辺が1mのボックスを作る。

Body000

ただの立方体なので、プレビューの画像を示す必要があるかどうかさえ微妙だけど、すべては1個のボックスからスタートということで。

Body001

次に、モデラーの下にある「対称」ボタン（Shift+Y）を押す。以後、Y軸を中心にして左右対称にモデリングしていく。対称モードはY軸中心でしかできないので、必然的にX軸が左右、Y軸が上下、Z軸が前後になる。なお、対称モードはLightWaveのコンフィギュレーション・ファイルなどには保存されないので、PCを再起動などしてからモデリングの続きをする時は必ず対称モードになっているかどうか確認してから始める。

ポリゴン選択モードにし、ボックスの左右のポリゴンのどちらか一方を選択する。反対側のポリゴンも同時に選択されているのに気が付くと思うけど、これが対称モード。ポイントでもエッジでもポリゴンでもY軸を挟んで左右対称の位置にあれば常に両方選択されるし、選択を解除すれば同時に解除される。

こんなに早いうちから対称モードにしなくてもいいんじゃないかと言われそうだけど、何事も慣れが必要なので、一貫して対称モードで進めていく。

Body002

背中合わせの2つのポリゴンを選択した状態で、拡張プラス（Eキー）を使用する。見た目には何も変わっていないように見えるけど、くれぐれもポリゴンの選択を解除したり、Eキーを2回以上押したりしないこと。続けて「変形」メニューグループにある移動（Move）ツール（Tキー）を選択し、数値入力ウィンドウを開くためにNキーを押す。X軸方向に1m移動させる。正確に移動できるならマウスでドラッグしても構わない。

Body003

「適用」ボタンを押し、Enterキーで移動ツールの実行を確定する。次の画像のようになっているはず。片方のポリゴンしか動かしていないのに、反対側のポリゴンも同時に反対方向に動くので最初は少し戸惑うかもしれないけど、いずれ慣れていく。他の変形などのツールの適用範囲も選択したほうに限定されるので、鏡で映したように反対側にも同じ効果が現れる。

ちなみに、前回のおさらいでもあるけど、拡張プラスを使用したので、分割されたエッジに囲まれた面にはポリゴンはない。

Body004

左右の端にあるポリゴンを選択し、更に同じようにしてボックスを横に5つまで増やしたら、真ん中の3つのボックスの下面のポリゴンを選択して拡張プラスを押してから移動ツールでY軸に下方へ1ｍ伸ばす。

Body005

次の画像のような形になっているはず。5つのボックスが並んでいるところが肩から腕になる部分で、3つのボックスの部分が胴体になっていく。

Body006

拡張プラスと移動ツールを繰り返し、胸、胴、腰の順に作っていき、最後は脚を伸ばしていく。腕をもう一段伸ばし、脚になる部分を3回に分けて作り、次の画像のような形になるまで形成していく。なんとなく人のような形になってきた。

Body007

この程度なら最初からボックスツールで直方体を分割して作ってしまえばいいような気もするかもしれないけど、最初に何分割するかあらかじめ決めておかなければならないので、分割数を間違えると最初からやり直しになってしまったり、結局ポリゴンを追加したり減らしたりしなければならなくなる。イラストや漫画で人物を描く時の「アタリ」に相当するものなので、この段階からいきなり厳密にすると修正に無駄な労力を使う羽目になる。それから、このくらいなら頭を使わなくても手が勝手に動いて作っていけるようにならないと、モデリングを始めるのにいちいち気が重くなってしまう。

地面に立たせよう

ここまでできたら、とりあえずモデルを地面に立たせる。「地面」というのは、Y軸座標でゼロのことを言う。「変形」メニューグループにある「その他」から接地（Rest-On-Ground）ツール（F3キー）を使う。「Rest Axis」を「Y」に設定して「OK」を押す。

Body008

次の画像が地面に立った状態。別に地面に立たせなくてもモデリングそのものはできるけど、Y軸のゼロ座標を地面と決めておけば、モデルをレイアウトに移した時に上下に移動させなくて済むので、人物が地面から浮いてしまったり、逆に地面に埋まってしまったりすることを避けられる。また、実際の地面に相当するオブジェクトを作る時の高さの基準になる。

Body009

強力な分割ツール「バンドソープロ」

どの部分も四角形ではさすがにどうにもならないので、ポリゴンを分割する。例として、次の画像のように左足に相当する部分のポリゴンを縦に3つほど選択する。図解のために対称モードは一時解除しているけど、対称モードのまま作業を続けても問題ない。

Body010

「マルチ加工」メニューグループにあるバンドソープロ（BandSaw Pro）ツールを選択する。次の画像のような数値入力ウィンドウが表示されると同時にポリゴンの分割状態が表示される。デフォルトの設定のままモデラーのウィンドウにフォーカスを移し、Enterキーで確定する。ただし、対称モードにしていても、バンドソープロは選択したポリゴンに連続するポリゴン群しか分割してくれないので、脚については片脚ずつ2回に分けて分割する必要がある。

Body011

バンドソープロは、ループ選択のように連続したポリゴンを自動的に一周して分割してくれるツール。連続さえしていればポリゴンの大きさが不揃いでも均等に分割してくれるのでナイフツールよりも確実で、サブパッチ・モデリングの時に特に高い効果を見込める。分割方向は選択したポリゴンの連続性によって自動的に決定されるけど、思った方向に分割されない場合は、「Direction」を「Auto」から「Odd」か「Even」のどちらかに変えてみる。「Preset」で「Default」の他、「Custom 1」から「Custom 10」まで11通りの分割方法を保存しておけるけど、「Default」は特別な理由がない限りは2等分専用にしておくことをおすすめする。余談だけど、バンドソープロは最初読んだ時、「ソープロってなに？」と思ってしまった。ちゃんと「バンド・ソー・プロ」って中点で切っておいてくれれば良かったのに。

両脚や腕の他、首に相当する部分もすべてバンドソープロで次の画像のように分割する。前後の分割も忘れずにやっておく。前後については1回で済んでしまうはず。これで、首、腕、脚のどこの部分をとっても都合、八角形の状態になった。

Body013

少しずつ人間らしく

四角形の角に相当するポイントを選択し、少しずつ丸めていく。断面を正確に正八角形にする必要はまったくなく、なんとなく角が取れたんじゃないか程度でいい。腕と胸がつながっている部分や、首と肩がつながっている部分などは縦や横に一律に動かしてしまうと形が崩れてしまうので、立体的に無理がないかどうかよく考えながら形成していく。

次の画像のような出来の悪い木彫りの人形のような形になっていれば、ひとまず基礎はできた。

Body014

システマティックにできるのはここまでで、あとは、ただひたすらにポイントを選択しては移動して、を繰り返して人間らしい形に形成していく。腕や脚の太さや腰のくびれなどはポイントを一周分まとめて選択してストレッチツール（Hキー）などで大雑把に調整してからにすると若干省力化できる。対称モードにしているので、労力は概ね半分になる。

LW 5.6くらいの昔のLightWaveは対称モードがなく、右半身だけ作って鏡面複製で左半身を作ってつなぎ合わせるという方法を使っていた。よほどのセンスがない限り張り合わせてみたら歪んでいたということも日常茶飯事で、その後の修正が大変だった。

コツとしては、最初は前後左右、つまりX軸とZ軸方向に動かしてみて形を整えていき、どうもうまい曲線にならないようなら、上下、つまりY軸方向にも動かしてみてうまくいかないか試してみる。基本的にトライ・アンド・エラーの繰り返しで、アンドゥとリドゥを連発しながら思い描いた形にしていく。

途中経過

最終的に、次の画像のようなところまで形成した。肘、膝や脚の付け根の部分に関節用の分割を加えたけど、それを除いては一切分割せず首、腕、脚の各所の断面は八角形を維持している。人間は複雑な形をしているので、八角形ではうまい形にならなくて最初は難儀すると思うけど、安易にバンドソープロで分割しないこと。

経験上、ポリゴンを減らしてなんとかなったことはあっても、何の見込みもなくポリゴンを増やして解決したことはほとんどない。ポリゴンを増やすと制御しなければならないポイントが単純に増え、もっと苦しくなる。多少苦しくてもポリゴンを増やさずになんとかできないか試行錯誤することをおすすめしたい。極力少ないポリゴンで目的のモデルの作成を目指すことでモデリングのセンスも磨かれていく。

Body015

指摘されるまでもなく、今の段階だと女性にしてはあちこちボリュームが不足している。しかし今はこれでいい。LightWaveではボリューム・アップは比較的簡単にできるけど、一度ボリューム・アップしてしまうとボリューム・ダウンするほうが手間がかかるからだ。

また、当然ながら最終的には服を着せることを想定しているし、服は体のラインから複製して作るので、無用なボリューム・アップは服のモデリングの際に問題になることがある。頭や手とのバランスもとらないといけないので、この段階から後で修正が困難になるほど作り込まない方が良い。グラマラスな体型にしたいとしても、服を着ていてもわかるくらいのボディ・ラインまでにしておいたほうがいいだろう。

比率の問題

おそらく、手足や胴体の長さをどのくらいにすればいいのか迷うことだろう。そういう時は、右に紹介している『漫画バイブル ゼロシリーズ』などの漫画やイラストの教本がとても役に立つ。特にこのシリーズは単純明快で小難しくなく、全編漫画仕立てになっているので読みやすく理解しやすい。美術の教科書でもいいだろう。逆に、コラムに小さい文字でびっしり追加情報を書いてある指南書は記憶に残りにくいし、リファレンスとしても役に立ちにくい。

ポイントは大きく分けて3つ。

  • 腕の長さは体側に下ろした時に股に届くくらい。
  • 股の高さ（脚の長さ）は頭を含めた体の中心くらい。
  • 膝から下の長さは正座した時にかかとがお尻に届くくらい。

このへんを守っていけば概ねバランスよく作れる。二次元キャラクターでは胴体が短く、脚が長かったりすることもあるけど、そういったアレンジはまた後でもできる。今は基本に忠実に作ったほうが結局は効率的にモデリングできる。非常に良くできたMMD用のモデルをよく観察してみると、大幅にデフォルメしているところはあっても、体のバランスは驚くほど基本に忠実なことがある。静止画ならともかく、動画でダンスをさせるとなると人体の基本をきちんと踏まえていないと不自然に見えてしまうのだろう。

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LightWaveのサブパッチの簡単な応用

最終更新：2020/04/22

前の記事でエッジとポイントを増やすことでサブパッチの影響範囲を制限できることを書いた。立方体ではあまりにも簡単すぎてサブパッチを何に応用できるのか想像しにくいと思われるので、ここでは一歩進めて、次の画像のようなモデルを用意した。高さの異なる立方体と直方体をつなげたような形で、低いほうの直方体にはさらに立方体状の突起が出ている。このような立体モデルで完成であるとすれば、エッジが必要以上に多いのに気付くと思う。

SubPatch000

この立体モデルに対してTabキーを押し、サブパッチを適用すると次の画像のような形になる。高いほうの立方体部分は角を残していてまだ原型をとどめているけど、右に張り出した直方体のほうは外側の角がなくなり、半円形になっている。また、立方体状だった突起は上面を残して全体が丸くなり、円柱状になっている。プラスチックを形成して作った子供向けのブロックの接続部のようにも見える。元は3DCGの初心者が手習いで作ったような四角だけで構成されたモデルだったにも関わらず。

SubPatch001

このような結果になるのは、サブパッチはあるポイントがエッジでつながっているもっとも近いポイントとの距離で曲率を決めるため、直方体の外側の部分と突起部分についてはその幅いっぱいの距離でサブパッチがかかっているためだ。最初の画像をよく観察して欲しい。直方体の外側を縦に走るエッジにはそれに平行するようなエッジは追加されていない。突起部分の縦のエッジも同様だ。

このようなモデリングをするには少しコツがいる。まず、絶対に守らなければならない鉄則は、3ポイント又は4ポイントのポリゴン以外を使ってはいけないということだ。2ポイントのポリゴン、つまり線ポリゴンが混ざっていると赤いメッセージで警告が出てサブパッチは正常に処理されない。5角形以上のポリゴンがあってもサブパッチはかかるけど、どのポイントがどこのポイントにどのように作用しているのかわかりにくくなるため、極力4ポイントのポリゴンだけでモデリングしていくのが好ましい。3ポイントのポリゴンは4ポイントのポリゴンだけではどうしても苦しくなってしまった時の最後の手段に残しておく。5ポイント以上のポリゴンは意図してサブパッチの自動曲面化に「おまかせ」したい場合のみにする。

そうかと言って、3ポイントや4ポイントのポリゴンにするために分割ツール（Ctrl+L）を頻繁に使ってポリゴンの形成に手間取っていると効率が悪いし、サブパッチの有用性を台無しにしてしまう。ポイント追加ツールは一度にひとつのポリゴンしか処理できないため隣接しているエッジを分離してしまい、サブパッチに穴が開いてしまう現象を引き起こす元になるので基本的には使えない。

そこで、「マルチ加工」メニューグループにある拡張プラス（Extender）ツール（Eキー）を使う。拡張プラスは選択したポリゴンの位置や大きさや向きをまったく変えず、「ゼロ距離」でポリゴンとエッジを拡張する機能。見た目には何も変わっていないように見えるけど、選択を解除しないように注意してポリゴンを移動（Tキー）や拡大縮小（Shift+H）などさせると元のポリゴンの周囲に新しいエッジとポリゴンが追加されているのがわかる。見た目が変わっていないからといって何度もEキーを押さないこと。2回以上押すと長さや幅がゼロのエッジやポリゴンがたくさんできてしまい、収拾がつかなくなる。まったく同じ場所にあるポリゴンやエッジを分離して選択するのは困難だからだ。

選択されているポリゴンを動かすと元の位置にあったポリゴンはなくなっているので、ポリゴンで囲まれた空間は空洞のままに維持される。もし、元のポリゴンがそのまま残ってしまっているとやはりサブパッチはうまくかからない。そういった意味で元のポリゴンを残す押し出しツール（Shift+E）は使えない。サブパッチ・モデリングの鉄則の2つ目は、表面に見えていないポリゴンを作ってはいけないということだ。

また、複数のポリゴンを選択して拡張プラスを使用すると、選択したポリゴンの外周のエッジの数だけポリゴンが追加され、隣接した内側のエッジにはポリゴンは追加されない。機械工学的なモデリングの場合は拡張プラスを使う意義はほとんどないけど、こういった特性はサブパッチ・モデリングの場合には非常に都合がいい。大きさや位置も変わらないので、その後の操作でサブパッチのかかり具合を好きなように調整できる。ShiftキーもCtrlキーもAltキーも押さずにただ単にEキーを押せば実行できるように初期設定でショートカットキーが割り当てられているのはサブパッチ・モデリングで極めて頻繁に使うから。余談になるけど、なぜ日本語訳を「拡張プラス」にしたのか甚だ疑問。素直に「エクステンダー」にしておいたほうがわかりやすかったのに。

次の画像に「逆もまたしかり」という例をあげておく。突起を作れるなら、その突起を通す穴もサブパッチで作ることができる。試しに、可動範囲を確保するための遊びをまったく考慮せずにぴったりに作ったけど、思いの外自然にはまった。あえてサブパッチ前のワイヤーフレームは示さないでおく。どのようにエッジを切ったのか考えて、作れるかどうかぜひ挑戦してみてほしい。ヒントは3つ目のサブパッチ・モデリングの鉄則、すべてのエッジは結合（統合）されたポイントを経由して連続していなければならないということだ。この問題にはひとつトラップがあり、気が付かないとサブパッチがバラバラになって崩れてしまうけど、サブパッチ・モデリングでは普通はやらないことなので、できなくても悲観することはない。これをすんなり作ることができたならば、サブパッチの鉄則や特性を理解できていて、LightWaveの機能にも十分精通している。今すぐにでもサブパッチ・モデリングを始められる。もうすでに初心者の域は脱していると言えるだろう。人間でも、動物でも、おとぎ話の絵本に登場するようなファンシーな家でも城でもLightWaveで作るのも夢ではなくなる。

SubPatch002

まとめると、サブパッチモデリングの鉄則は3つ。

  • 3ポイント又は4ポイント以外のポイント数を持つポリゴンを使ってはいけない（ただし、仕様上明確にエラーが出るのは2ポイントの線ポリゴンのみ）
  • モデルの中身は必ず空洞を維持し、表面に見えていないポリゴンを作ってはいけない
  • すべてのエッジは結合されたポイントを経由して連続していなければならない

LightWaveと3DCGソフトウェアへの誤解

上の例のような機械部品のようなモデルをサブパッチ・モデリングで作る場合、サブパッチの特性をあらかじめ理解し、ある程度の計画性をもってモデリングを始めなければならない。これを取り上げ、「LightWaveは直感的あるいは感覚的なモデリングができない」と批判する人もいるけど、本来はこのような部品のモデリングはサブパッチの本領ではない。あくまでも「ポイント間の距離によって丸まり方が変わる」ということを示したやや極端な例に過ぎない。「すべての物は立方体からサブパッチで作ることができる」と言い切れるほど、望むならいくらでも直感的モデリングができる。曲率を緩くし表面をなだらかにしたければポイント間の距離を離し、曲率をきつくし表面に急な角度をつけたければポイント間の距離を縮めれば良いだけなのだ。

ノコギリやノミといった工具でザクザクとモデリングしていきたいのに、与えられるツールはカッターナイフと紙ヤスリだけといったような感覚に陥り、粘土をこねたり石材や木材を削るような地味なモデリングを強いられるという指摘もあるけど、これもまったくの失当と言える。極端なことを言えば、Adobe PhotoshopとIllustratorとでは絵を描く方法はまったく異なるけど、これらのソフトウェアの特性の相違を無視して「IllustratorではPhotoshopのようにザザーッとブラシで絵が描けない！」と文句を言っているようなものだ。機械製図や建築パースといった3DCADのようなモデリングを望む場合、使うべきツールがまったく異なるし、LightWaveにもノコギリやノミに相当するツールはある。

精巧なモデルを作りたい場合はまったく別の方策やドクトリンがあり、3DCGの制限を考慮に入れながら目的に適うように独自の方法を編み出していくしかない。これはLightWaveに限った話ではないので、LightWave限定で機械や建築物の立体モデルの作り方を詳細に記した書籍や記事がないのは当然のことと言える。また、LWCADという追加ソフトウェアもあり、別枠で3DCADもできるようになっていることから考えてもLightWaveはそもそもCADソフトウェアではないのだ。もっとも、CADをやりたくてミドルレンジのLightWaveを選択したのなら理解に苦しむ。それなら、ほとんどの要求には応じてくれる3ds MaxやMayaをはじめとするオートデスク社の製品を選択すれば業界標準の3DCGソフトウェアを数多く取り揃えている。予算の都合でミドルレンジを選択するより他になかったのなら、自分なりのメソッドを見出すまではそれなりの苦労をすることになるのを覚悟するべきだ。まさしく「時は金なり」だ。

「LightWaveのサブパッチ・モデリングは時間がかかる」という指摘もあるけど、短時間で誰でも何でも簡単に思い通りにプロ級の立体モデルを作れるなんて、そんな魔法のような夢のソフトウェアが世の中に存在するはずがない。どんなに高価なソフトウェアを使用しても3DCGの制作には時間がかかる。美麗なイラストや絵画をワンタッチで描けないようなペインティング・ソフトウェアやドローイング・ソフトウェアには価値がないと言ったらおかしいことにはすぐに気付くだろう。それと同じこと。

もし、PhotoshopやIllustratorならとりあえずツールを選んでペンタブレットで線を引いてみれば子供でも何か描けるではないか、と反論する人がいるとしたら、その人は根本的に3DCGには向いていない。

誤解が多いようだけど、3DCGは大人でも理解しがたいような数学に基づく複雑な計算から導かれる出力であって、厳密には絵でも図面でもないし、その原型になる立体モデルを作る方法も数学的なアプローチになることも頻繁にあるため直感的でないのは当然ということになる。昔は3DCGといえば、電卓などで綿密に計算した三次元座標を特殊なスクリプトに直接書き込み、一発レンダリングで出力させるものだった。有名なレンダリング・エンジン「POV-Ray」は今でもテキスト・ベースのスクリプトで頂点の座標やマテリアルの設定を書き込むことができる。加工後のプレビューを見ながらGUIを使って操作できるだけでも十分直感的だと言える。

そもそも3DCGソフトウェアは、人間にとってはうんざりするような回数繰り返される浮動小数点演算を代わりに正確にやってくれるものであって、時間を惜しむユーザーに楽をさせるための道具ではない。ペンタブレットでなぞって立体モデルを作れるようでなければ直感的でないというのはあまりにも極論。映画でもアニメでもネット動画でも3DCGによるアニメーションが隆盛を極めているけど、それらの作品は気の遠くなるような地道な作業の結果であり、決して楽して作ったのではないと断言できる。その道のプロフェッショナルはそれを事もなげにやってみせるから、いかにも簡単そうに見えるだけに過ぎない。

もし、どうしてもペンタブレットで立体モデルを作りたければ、選択するソフトウェアを間違っている。そういう人はZBrushを選択するべきだ。価格も795ドルとLightWaveよりも安く、個人でも十分導入できる範囲。ZBrushはLightWaveのような古典的な3DCGソフトウェアとは異なり、「スカルプチャ・モデリング」という方法を採れるようになっている。「スカルプチャ」とは「彫刻」のことで、ペンタブレットでモデルの表面をなぞればなぞったようにモデルを盛り上げたり、溝を掘ったり、潰したり、削ったりできる極めて直感的なモデリング手法だ。しかし、実際に粘土をこねたり石材や木材を削ったりするのと決定的に異なるのは、モデルに直接触れることはできないためどのくらいの力を加えればどの程度モデルが変形するのかが最初は掴みづらいことだ。スカルプチャ・モデリングだけで自由自在にモデリングできるようになるにはそれなりの熟練を必要とし、「誰でも簡単にプロ級の腕前」とはいかないのは他のソフトウェアと同じ。もっとも、上で書いた反論のような「ペンタブレットでなぞれば子供でも何か作れる」というレベルでは十分達成できるので、3DCGソフトウェアはすべからく敷居が高いという時代ではなくなってきた。

なお、スカルプチャ・モデリングは感覚とセンスで勝負のモデリング手法なので、機械製図や建築パースなどの精密さを要求されるモデルには向いていない。ZBrushの直感的モデリングの根源であるデジタル・スカルプト機能の強化は映画『ロード・オブ・ザ・リング』で使われたクリーチャーのCGに端を発するけど、現在では日本でも二次元キャラクター物のフィギュアの原型制作に盛んに利用されている。プラ棒を芯にしてポリパテを盛ったり削ったりする従来の原型制作の手法と相通じるものがあるためのようで、デジタル原型ではなかば業界標準で使用されている。

ZBrushと同じPixologic社が無料配布しているSculptrisはスカルプチャ・モデリングを手軽に試せるソフトウェアだけど、LightWaveのオイラー座標系にすっかり慣れてしまった私には手加減がまったくわからず「かゆいところに手が届かない感」が強く、非常に面白いモデリング手法ではあるけど口で言うほど思い通りにモデリングするのは簡単ではない。オンライン・ドキュメントには緻密な作例がたくさん載っているけど、とてもではないけど真似できる気がしないほどだ。

誤解のないように付け加えておくと、ZBrushはスカルプチャ・モデリングに特化したソフトウェアではないので機械のモデリングもできるし、そういった作例もたくさんある。大抵は実在しそうにない機械ではあるけれど。

また、スカルプチャ・モデリングは自由度が高い反面、サブディビジョンを繰り返して精度を増していくため等比級数的にポリゴンの数が増えていくため、最終的には数百万クラスになる超ハイポリゴンのモデルを直接編集することになる。当然ながら、マシンのCPUもメモリもかなり高いスペックが要求される。低スペックのマシンではおそらくモデルを眺めるために回すのもひと苦労だろうし、メモリが足りないとHDDがページングで回ってしまって作業にならないと推測される。無料のSculptrisでさえジオメトリの演算に利用できるものはなんでも使うため、普段は静かなGPUのファンが高速回転し始めるくらいGPUの演算処理能力をフルに使う。よって、GPUも高スペックであればあるほど好ましいと言える。サブパッチを使い、できるだけ少ないポリゴンで曲線を管理しようとするLightWaveは比較的低スペックのマシンでも扱えるけど、直感的モデリングの追求のためにハードウェアに多額の費用をかけなければならないという点でZBrushも決して初心者向きの敷居の低いソフトウェアというわけではないという点には留意されたい。

サブパッチ・モデリング関連書籍の紹介

少し持論の披露に熱くなってしまったけど、上で挙げた例のようなサブパッチの影響範囲の制限方法を用いて、人間はおろか、尖ったところがなくてどこか愛らしい、「怪物」というよりは「憎めないお化け」のようなクリーチャー、本来は無機物のはずの機械まで空想的でファンシーに作ってしまう人もいる。下に紹介している『LightWave★Beginners』の著者・ウサギ王氏もその1人だ。

LightWave★Beginners［改訂第3版］
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LightWaveの指南書は何冊か持っているけど、ほとんどの書籍は「とりあえずやってみればわかるよ」的な流れでサブパッチによるモデリングをなし崩しに始めてしまい、「サブパッチとはそもそもなんぞや」という点にはまったく触れていない。そのため、本に書いてある通りにやっているつもりなのに、いつの間にか「サブパッチによるモデリングで絶対にやってはいけないこと」をやってしまってうまくいかなくなり、LightWaveは敷居の高いソフトウェアだと思ってそこで挫折してしまうことがある。何を隠そう、私もその1人だった。「サブパッチでできる曲線の曲率はポイント間の距離で決まる」といった基本的なことを教えてくれたのはこの書籍だった。

初心者向けと銘打ってはいるけど、LightWaveのモデリングはサブパッチに始まりサブパッチに終わると言わんばかりに冒頭からひたすらサブパッチの解説が続き、むしろサブパッチ・モデリングの専門書と言ってもいいくらい。逆に、最近流行りのローポリゴン・モデルのモデリング手法などにはまったく触れていない。他の無償やロープライスに分類される3DCGソフトウェアでやるような、一見簡単そうで実はとても難しいローポリ・モデリングによるアプローチなんてサブパッチがあれば必要ないからだ。LightWaveのユーザーが美少女物やメカ物よりも人外の化け物のようなモデルを好んで作りたがるのにはそんな理由もある。人物モデルは備えているべき特徴が決まり切っていて、上手下手はともかく時間さえかければ誰でも作れてしまうので、独創性を問いたければ人間以外の物を作ったほうがいいのだ。また、そのような気を起こさせるだけの可能性をサブパッチは秘めている。

定価は4,000円ほどと決して安くはない書籍だけど、丸善など専門書を多く取り扱っている書店では置いていることがあるので、ネット通販などで中身も見ずにいきなり買うのには勇気がいる人は店頭でめくってみるといい。おそらく、最初の数ページで目から鱗が落ちるはずだ。私も書架の前で他の客の邪魔になることもお構いなしにしゃがみこんで読みふけってしまったことは今ではいい思い出。

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LightWaveによるエッジの丸め方と面取り

最終更新：2020/04/22

ある立方体の角や辺を丸めたいとする。転がりやすいように角をとってあるサイコロのようなものをイメージして欲しい。

ボックス

色々な方法があると思うけど、まずは「作成」メニューグループにあるボックスツール（Shift+X）で最初から丸めてしまう方法。ボックスツールを選択したらNキーを押して数値入力ウィンドウを有効にしてそこへカーソルを移す。「半径」を「100mm」に設定し、「局部の分割率」を「8」に設定する。ここでは簡単のために立方体の1辺の長さを1mに統一してある。

Round000

数値入力ウィンドウの何もないところを左クリックするか、Enterキーを押して数値を確定し、さらにEnterキーを押すと次の画像のような角を丸めた立方体ができる。

Round001

ラウンダー

次に、ラウンダーを使う方法。ボックスツールで角を丸めていない普通の立方体を作り、エッジ選択モードにする。「選択」メニューグループから選択モードを選ぶ方法もあるけど、マウスを動かすのはモデリングのためだけにして、極力メニューを選ぶのには使いたくないところ。

ショートカットキーの初期設定を変えていなければ、スペースキーを何回か押すと「ポイント」→「エッジ」→「ポリゴン」→「ポイント」と循環するトグル選択ができるので、選択モードを変えたくなったらとにかくスペースキーを押す習慣をつけるといい。

次の画像のように12本あるすべてのエッジを選択する。

Round002

「マルチ加工」メニューグループにあるラウンダー（Rounder）を選択し、Nキーを押して数値入力ウィンドウを開く。

できれば、数値入力ウィンドウは常に表示しておくようにしておくと数値入力を要求されているのかどうかすぐにわかるので便利。マルチディスプレイ環境にしている人はサブディスプレイに表示させておくと邪魔にならなくていい。

次の画像のように「Rounding Polygons」を「8」に、「Inset distance」を「100mm」に設定する。他の設定は変更しなくていい。

Round003

このままでは何も起こらないので、選択したエッジか、そのエッジを構成するポイントの付近を左クリックすると、角が丸まる。そのままドラッグすると丸まりの半径を変更できるけど、自分の意図しない方向へ動いてしまった場合は数値入力ウィンドウの値を訂正してEnterキーを押す。次の画像のような角のとれた立方体ができる。ボックスツールから作った場合とでは、8つある隅の処理の仕方が異なるのがわかる。

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ボックスツールでは、必ず12辺すべてを丸めてしまうけど、ラウンダーは選択したエッジの場所によって丸める箇所を指定できる。例えば、次の画像のように上面のエッジだけを選択したとする。

Round005

上と同じ設定でラウンダーを適用すると、次の画像のように上の辺だけ丸まる。

Round006

立方体は生成ツールに角を丸めることができる設定があるけど、他のツールにはないことが多い。例えば、円柱のようなモデルはディスクツールで作るけど、角を丸める設定はない。そこで、次の画像のような円柱の上面のエッジをぐるりと選択し、ラウンダーを使う。

Round007

複数のエッジを選択する際に投げ縄選択で選択してもいいけど、連続する2つ以上のエッジを大雑把に選択しておいて「選択」メニューグループにある「ループ選択（Select Loop）」をすると一周自動的に選択してくれるので覚えておくと便利。

また、上面のポリゴンを選択し、同じく「選択」メニューの「選択をエッジに（Sel Edges）」ツールを使うとそのポリゴンに属しているエッジがすべて選択されるので、これも覚えておくと便利。他にも「選択をポイントに（Sel Points）」「選択をポリゴンに（Sel Polys）」があり、選択モードを逐一切り替えて選択しなおさなくても同じ対象をそれぞれの選択モードに置き換える機能がある。いずれもループ選択がうまくいかない場合やポイントやエッジの距離が密になっていて選択しにくい場合などに重宝する。

上面だけに同じ設定でラウンダーを適用すると次の画像のようになる。

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3DCGの世界では厳密な意味での「円」という概念はなく、多くのエッジ（すなわち直線）で構成される正X角形を擬似的に円として扱う。コンピュータが高性能化した現在でも、リアルタイム性を問われるゲームなどで描画処理を速くするために、細かくて比較的どうでもいいところは断面が四角形の棒状のモデルを45度斜めに傾けて「円筒」として扱ってしまうこともある。

話を戻す。滑らかな円にしようとすればするほど円のエッジの数は多くなり、ポリゴン数も増え、その後の加工にも手間がかかる傾向にあるが、ラウンダーはエッジの数が多くても1回で加工できるため、このような場合に特に威力を発揮する。

ラウンダーによる面取り

ラウンダーによる分割数を1にすることで、面取りを行うことができる。立方体の12辺を選択し、次の画像のように「Rounding Polygons」を「1」に設定する。

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次の画像が適用した結果。8つある角も三角形に形成され、すべての辺が面取りされているのがわかる。ラウンダーの本来の意義からは外れているように思えるかもしれないけど、サーフェースのスムージングの設定次第によっては丸まって見えるため、これでもラウンダーの効果はあると言える。

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特定のエッジにだけ選択式に面取りを行うことももちろんできる。次の画像は上面のポリゴンのエッジだけを選択した場合。

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次の画像のような円柱も同様。

Round012

上の2つの例はいずれも水平なポリゴンに対してラウンダーを適用しているけど、この程度であれば、ベベル（Bevel）ツールを使ってもできる。「ベベル」という言葉には元々面取りの意味もある。ただ、ベベルによる面取りは元の形から体積が増えてしまう性質があるものなので、体積を増やしたくない場合は後で元の位置に戻す必要がある。ベベルを適用したポリゴンが様々な加工をしてきた結果で、中途半端な座標にあると正確に戻すのは困難なことが多い。むしろ、キリのいい座標にあること自体が珍しい。また、ポリゴンの法線方向に沿って押し出してくれるものの、シフト量とインセット量は厳密に計算しない限り目分量に頼らざるを得ず、精密なモデリングにはあまり向いていないことがある。更に、複数のポリゴンを選択してベベルを使用するとそれぞれのポリゴンごとに独立してベベルをかけてしまうので使い勝手が良くないこともある。

ラウンダーはエッジがどんなに斜めになっていようと、どんなに中途半端な座標にあろうと、元の体積を極力変えずに正確に丸めてくれるので追加的に面取りをしたくなった場合には重宝する。ただし、対象とするエッジのうちの1つのポイントが多数のポリゴンに属していたりすると意図しないところにもラウンダーがかかってしまうことがあり、必ずしも万能ではない。

ちなみに、以前の記事での取り上げた六角柱の面取りもラウンダーを使うと、いとも簡単に行うことができる。

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以前の記事では側面の面取りだけだったけど、次の画像のようにすべてのエッジをまとめて面取りできる。

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ここまででラウンダーは良いところばかりのように思えるかもしれないけど、一度ラウンダーを適用してしまうとアンドゥ（Ctrl+Z）以外の方法で元に戻すのは困難になるという点は覚えておいたほうがいい。適用する前にオブジェクトを保存しておくか、別のレイヤーにコピーしていつでもそこに戻れるようにしておくことをおすすめする。

サブパッチによる角の丸め方

ボックスツールによって角を丸めた場合でも、ラウンダーツールを使って丸めた場合でも、後でその丸まり具合の半径を変えたくなったなどの場合は非常に厄介なことになる。拡大縮小（Shift+H）を使うなり、ストレッチ（H）を使うなり、方法はないことはないけど、12辺すべてに修正をかけていくのはそれなりに手間がかかる。LightWaveに限ったことではないけど、すべてのポイントの座標は浮動小数点数で扱われているので、拡大縮小を繰り返すと誤差が蓄積していき、次第に丸まりに歪みが生じてくるようになる。

立方体のような単純なモデルの場合は最初から作り直してしまえばいいこともあるだろうけど、最悪の場合、ポリゴン同士の境目の角度に破綻が生じて奇妙な出っ張りや溝が出るようになったりもする。サーフェースのスムージングのしきい値を上げて解決すればいいけど、しきい値を上げたことによって、今度はきちっとエッジがきいていて欲しいところのポリゴンの境目が見えなくなってしまうといった事態も起こりうる。すると今度は、スムージングのしきい値の異なる別のサーフェースを用意してそこへ分割して…といった具合に泥沼にはまっていく。ラウンダーは便利だけど、適用した後のことを考えるとモデリングの初期段階で使うのはあまりおすすめできない。

そこで、サブパッチを使う方法を考える。次の画像のように、立方体の6つの面すべてにナイフツール（Shift+K）で端から200mmのところに格子状に切り込みを入れ、エッジとポリゴンを増やしてある。1辺の長さが1mなのは同様。一度に4つの面を輪切りにできるからナイフツールは6回使えばいいので、そんなに大した作業ではないはず。

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どこも選択していない状態で、Tabキーを押す。すると、すべてのポリゴンを選択しているのと同じと解釈され、立方体全体にサブパッチがかかり、次の画像のような形になる。

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次の画像のようにワイヤーフレームを非表示にするとサブパッチの効果がわかりやすい。ボックスツールやラウンダーツールを使った場合ほど幾何学的に正確な感じではないけれど、全体的に丸みをおびてサイコロというよりはバターかチーズのような生っぽい感じになる。角の丸みを変えたくなったら、ナイフツールで切って作ったポイント群をループ選択で選択してまとめて移動させていくだけでいい。立方体の端に近づくほど角は丸みを失っていき、離れるほど丸みが増していく。ナイフツールでエッジを増やすことが最初は面倒だと思うかもしれれないけど、「今は仮決めにしておいて後で不都合が出たらなんとでもしよう」という『行き当たりばったりモデリング』ができるのは3DCGの世界では実は驚異的なこと。

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8ポイントだけで構成された普通の立方体にただサブパッチをかけるだけだと球と言うにはあまりに不格好な球体になってしまうんだけど、それはポリゴンを構成しているポイントの間隔が広く、サブパッチの影響範囲が広いから。ナイフツールでエッジとポイントを増やしたことによってサブパッチの影響が及ぶ範囲を制限し、角を残しつつ丸くしている。

逆にサブパッチの場合、その特性上、直角や鋭角というのは難しく、「正確にきっちり100mm丸めたい」という要求にも応じられない。サブパッチの挙動はベジエ曲線によく似ているんだけど、サブパッチを適用したモデルの外形がモデルを構成するポイントのどれかを必ず通過するわけではなく、そのポイントが線を曲げる強度や角度を決めることもできない。だから、外形が実際にどのくらいの半径で丸まっているかを厳密に計測することはできない。もっと言えば、ポイント間の距離がまったく同じでも、それらを繋ぐ曲線が真円の一部になるような正確な円弧を描くという保証もまったくない。あくまでも、ポイント間の距離でサブパッチの強度が変わるという点がベジエ曲線との決定的な違い。ベジエ曲線を使いこなすのも熟練が必要なように（私はいまだにうまく使えない）、サブパッチもその感覚を掴むのに手間取るため、LightWave初心者がつまづきやすい点のひとつになっている。ただ、理解できてしまえば、これほど生物をはじめとする有機的なデザインに向いているモデラーもないと言ってしまえるくらい、LightWave最大の特徴のひとつにもなっている。

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ブリリアント・カット

最終更新：2016/09/06

成り行きで58面ブリリアント・カットを作ってみた。

三角ポリゴン以外では完全平面を作るのって結構難儀なんだけど、あえて完全平面を目指してみた（LightWaveで言うところの平面率0.0%）。精度が悪くてもよければ簡単に作れるんだけどねー。

石の幅を100%とすると、頂点の座標は0.000006%くらいの誤差があるけど、モデラーの精度の限界なのである程度は仕方ない。要はレイトレースの精度を確認するためなので平面がうまくできていればいいことにする。

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本当にブリリアント・カットなのかちょっとわかりにくいので、直上からの構図で透過ワイヤーフレーム。各部の比率はBrilliant Cut Diamonds（英語）を参考にした。特に、『Eulitz Calculated Brilliant 1972』という比較的新しく算出されたものを用いている。

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案の定、LightWaveのレンダーに屈折率2.417の再現は荷が重すぎた（聞くところによると、宝石商の屈折率計でも測れないらしい）。白のライトを虹色に分解してくれるとはさすがに思えなかったので、念のため赤・青・緑のライトを配置してみたけど、可視光の波長によって屈折率が微妙に変わる現象はさすがに演算してくれなかった。ダイヤモンド特有の虹色の輝きは再現できず、真っ黒くろすけになってしまいました。

直上からの構図も試してみたけど、ほとんど真っ黒でもはや宝石かどうかすらわからないという……。

たまには「デザインが決まりきっていてターゲットが明確なモデリング」もやってみると刺激になる。

昔にもブリリアントカットには挑戦したことあるんだけど、「58面体」を「58角形」と勘違いしていて、まったく別物になっていたのに長らく気がつかなかったのは若気の至り。

三角関数とブーリアン

最終更新：2020/04/22

さて、三角関数とブーリアンの話をしましょう。特にこの二者に直接の関係はないんですが、正確なモデリングをしようとすると、結構避けて通れないものなんです。

今回は完成したものを先に出しましょう。目標はこれです。これを見ただけでどうモデリングすればいいかひらめく人はこの記事を読む必要はないです。私の使っている方法が絶対正しいなんてことはないですから。

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まず最初に例によって「ディスク」ツールで六角形の板を切り出してやります。厚さは50ミリメートルにしてあります。半径はこの後のモデリングに影響するので、簡単のために1メートルにしてあります。

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六角形の板をコピー（Ctrl+C）でして別のレイヤーに移動して貼り付け（Ctrl+V）ます。Windowsユーザーにはおなじみの「コピー・アンド・ペースト」ですね。別レイヤーに移した六角形の板を正三角形に加工しなおします。方法はなんでもいいですんですが、多少面倒でも精度の良い方法を選択します。

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六角形の右下にある頂点をふたつとも選択して、モデラーウィンドウの下にある「情報」ボタンを押すか、キーボードの「I」を押します。上に示したような新しいダイアログが出てきたら、「全編集」ボタンを押します。X軸とZ軸の値を0に変更してダイアログを閉じます。

すると、次の画像のような形に変形するはずです。

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次の画像で黄色い色で選択されている3つのポリゴンは必要ないので「Delete」キーを押して消してください。

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同様に、不要な頂点を消します。

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次に、三角形の板に形成するために頂点の統合を行います。「詳細」タブ、「ポイント」グループの「統合」ツール（Ctrl+W）を使用します。よく使う機能なので、この際ショートカットを覚えてしまいましょう。図ではスペースの都合で上からの絵しか示していませんが、板状なので上面と底面のふたつずつ頂点があることに気をつけてください。

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無事に加工が終わると、次の画像のような形になっているはずです。ここで重要なのは、正三角形の頂点のひとつが原点に位置しているということです。原点を頂点に持っているということは、先に作成した正六角形の中心を得たのと同じということです。

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六角形の板を作ったレイヤーのボタンを「Shift」キーを押しながら選択すると、同時表示されて次のような感じで表示されます。三角形の板の上面と底面を「移動」ツールで500ミリメートルずつ上下に移動させてあります。ついでにわかりやすくするために赤く色をつけておきました。

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さて、準備はここまでで、ここからが本番です。要するに、赤い三角柱で六角形の板に穴をあけたいわけですが、今のままでブーリアンをやっても、穴ではなく、三角の切り欠きのあるいびつな七角形の板ができるだけです。

そこで、穴になるべく用意した赤い三角柱を縮小します。縮小の中心位置をマウスで指定してもいいんですが、正確な位置に穴をあけることは困難でしょう。アクションの中心に「選択範囲」モードを指定しても単純に最大幅の半分になるだけで、正三角形のそれぞれの頂点からの距離が等しい中心点を得ることはできません。

ここで登場するのが皆さんの嫌いな三角関数です。中心位置を次の図のように求めます。

六角形の半径を最初に1メートルに指定しましたから、中心位置のX成分は500ミリメートルで自明です。

正三角形の頂点から底辺に向かって垂線を引いた場合、\angle Aは、正三角形の頂点の角度をちょうど二等分するので、30度です。\angle xyは90度なので、\angle Bは60度です。



X成分が自明なので、Y成分は次の式で求めます。

    \begin{align*} y=500\times\tan 30^{\circ}=288.67513459481288225457439025098\dots\textrm{ [mm]} \end{align*}

これを「拡大縮小」ツールの「中心」に入力します。

倍率はお好みで。とりあえず85%にしてあります。上の図ではついうっかり「y」にしてしまいましたが、入力先は「中心Z」ですのでお間違いのないよう。

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こんな感じに縮小されたらバッチリです。

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そうしたら、今度は「複製」ツールを使って、穴になる三角柱を一度に作成します。「複製数」を5に設定して、ヘディング「H」を60度に設定します。あとは変更しなくていいです。

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「OK」ボタンを押して複製した結果が次の画像のようになっていれば成功です。

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なんでわざわざ面倒くさい計算をしてまで中心位置を小数点以下数桁にわたって求めたか。ひとえにこの「原点を中心に回転させながら複製する」をやりたかったからなのです。一見面倒そうでも、このほうが結果的にミスが少なく、戻り作業が発生しにくく、正確かつ楽なのです。

6つある赤い三角柱のうち、左の4つを選択して、さらに「複製」します。今度は「複製数」を2にして、「オフセット X」を-1メートルに設定します。ヘディング「H」は0度に戻しておいてください。

最初の正六角形の半径を入力するだけで穴が正確に複製されていくなんて、なんて素晴らしいんでしょう！

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次に、六角形の板のほうの左方3つの頂点を上面、底面ともに選択して、-2メートル「移動」させます。

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次の画像のようになっていれば完璧です。

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そして、いよいよブーリアンです。六角形の板のあるレイヤーをアクティブにして、赤い三角柱群のあるレイヤーの下半分をクリックします。イメージがわかない人は次の画像の右上を見てください。こんな感じです。

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「構造」タブの「複合」グループにある「ブーリアン」を選択します。
「減算」ボタンをクリックして「OK」を押します。すると…

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このようになります。成功です。OpenGLの表示崩れも起きていないようですね。もし、表示崩れが起きていたら「三角分割」を試してみましょう。

お気づきかと思いますが、穴を開けられた場所の面は、赤い三角柱の色になっています。これをうまく利用すれば、細かいポリゴン選択をせずとも複合的な配色が可能になります。

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以上です。細かいことを言うとまだありますけど、とにかく実用上はこれで十分なはずです。
ブーリアンの真骨頂の一部と三角関数の重要さを垣間見てもらえたのなら幸いです。

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六角柱の面取り

最終更新：2020/04/22

「そもそも〝面取り〟って何？」という人のために一応書いておくと、金属加工や木工などで装飾や安全性の確保のために角を削ることを言います。機械製図をやったことがある人や機械工学を勉強したことがある人なら一回ならずとも聞いたことがあるはずの言葉です。

架空のメカをデザインするにあたって面取りをする理由は、

面取りした角の部分が絶妙に反射してかっちょいいからです。

それ以上の理由はありません。面取りの厚さも結構適当です。

で、直方体や立方体の面取りが一番簡単なんですが、「べべル」ツール一発で終わりなので面白くないです。ここは、マウスでやるのはちょっと大変そうな六角柱の面取りに挑戦してみましょう。
なんで六角形なのかと言うと、

最近のメカの流行りだからです（ドヤ顔）。

面取りをすると、面の数が普通は倍になります。なので、「ディスク」ツールで次のように正12角柱を作ります。

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細かい値はとにかく簡単なほうがいいです。深く悩む必要もまったくないです。大きさなんてあとでなんとでもなります。Ｙ軸方向に作りましたけど、別にX軸でもZ軸でもいいです。

hexprism001

こんな形の正12角柱ができます。

ところで、正12角形の一辺あたりの中心角って何度でしょう？

    \begin{align*} 360 \div 12 = 30 \ \textrm{[deg]} \end{align*}

ですね。自動生成されたままだと頂点が軸方向に生成されてしまって加工しにくいので、「回転」ツールで30度の半分の15度回します。なんで15度かというと、　面取りしたい面を作業者から見て水平にしたいためなんですね。なんでも水平・垂直にしてしまったほうが作業が楽なのは言うまでもないですね。

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次に、水平になってくれちゃった面を選択して「ストレッチ」を適用します。水平になっている面というのはひとつとは限りません。六角柱の場合はふたつありますので、一緒に選択してやります。同じ作業をわざわざ6回繰り返すなんて馬鹿馬鹿しいので、3回で済ませる方法を考えましょう。
面取りをする幅にもよりけりなんですが、ここでは15%にしてみました。今回の作例ではY軸方向で垂直倍率を50%以下くらいにしてやると綺麗に面取りできます。「せっかく面を水平にしたのになんで垂直ストレッチするの？」とは聞かないでください。そういうもんだと思ってください。私もいまひとつ理解できてません。

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現状、こんな感じになってます。わかりやすいように加工した面を選択状態にしてありますが、これを解除して、再び15度ずつ回します。「適用」ボタンをクリックして何度か回し続けていると、再び水平になってくれる面が現れてくれます。そこで水平になってくれている面（この場合はふたつ）を選択して、再び同じ設定で「ストレッチ」です。

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これをあともう一回繰り返すとあら不思議。大まかには六角柱風なのに、綺麗に面取りされててちょっとメカっぽくなってるんじゃなぁ～い？
次の画像は一連の作業が終わった面取り済み六角柱。ただの六角柱よりは「メカっぽく」見えると思うんだけど、どうでしょ？

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で、最期にオマケに「ベベル」を2回かまして、フタらしきものをつけてみました。ミサイルのランチャー風な何かに使えそうなイメージで。

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一見簡単そうに見える作業も、直方体や立方体でもない限り、マウスだけで目分量でモデリングするのはちょっと難しいかも、というのが少しでも伝わったのなら幸いです。
この方法は何角形の多角形柱にも応用できるのが最大の利点です（回転させる都合上360度の約数にあたる多角形がいいかも）。「立方体なんてつまんない」と最初は飛ばしてしまいましたが、立方体もこの方法を使ったほうが綺麗に面取りできることもあります。
この方法で造った多角形柱の各頂点の座標は当然のように浮動小数点数のやたらに細かい数になっています。あとで加工するにしても、マウスで浮動小数点数を扱いきるのはなかなか大変ですよ。

もちろん、「そんな単純な形のモデルなんか、大雑把でいいんだよ」という主張は否定しません。メカをどんな風に造るのかは個人の自由です。多少歪んでたってレンダリングした結果を見た大半の人は気付きません。架空のメカならなおさらです。誰もそれを「正しい/間違ってる」なんて言えませんから。それで誰もが認める「かっこいいメカ」を造れる自信があるというのなら誰にも止められはしないので。

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