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写真から３Ｄモデリングを作成する (記事記載:2016年 5月18日)
一般的に思い浮かぶＣＧツールと言えば、３ＤＣＧ作成ソフト、画像処理ソフト、イラスト作成ソフト、編集・合成・特殊効果ソフトあたりでしょうか？しかし、ＣＧＩ(※コンピューターによって生成される画像)はホントに幅が広くて、それに対応するためのハードウエアやソフトウエアも数多く存在します。例えば、最近流行りの３Ｄプリンター、それからゲームや映画で使用されるモーションキャプチャーシステム、あと３Ｄスキャナーなどもその例。しかし、それらは現在でもとても高価です。普通に数百万円しますし、安い物でも数十万円もします。よほど大規模なＣＧプロダクションでもない限り、そう言ったツールを全部揃えられないでしょう。
３Ｄスキャナーもそうです。とても高価です。数万円程度の安いスキャナーが出始めていますが、調べるとまだまだ仕事で使えるレベルではありません。現在の私のＣＧの業務で、３ＤＣＧモデリングのみで数十万や百万円いただける仕事は皆無です。３Ｄスキャナーに数百万円投資しても、その費用は回収は不可能です。過去、クライアントに促されて、高価な設備の先行投資で失敗した事例の経験はたくさんあります(笑)。一度も業務に使用することなく旧くなって、そのままお蔵入りになったソフトウエアだけでもかなりの量と額です。
その高価な３Ｄスキャナーの代わりとなろうと言うのが、「写真から３Ｄモデリングを作成する」ソフトウェアです。以前から、複数の写真を利用して３ＤＣＧモデリングを行うと言う考え方はありましたし、それなりの価格のソフトもいくつか存在しました。複数の写真から対象物の特徴的な点をいくも探し出して、３次元空間上の位置を探り出してつなぎ、３Ｄポリゴンを形成する技術です。最近ベータ版(※開発途上のバージョンの事)のフリーソフトが出て来ました。今回、ＡｕｔｏＤｅｓｋのフリーソフトを試しました。そのレポートです。今回は、どうやると失敗するかの事例も"敢えて"記載いたします。何故、それを行うと上手くいかないのかの原理を知っていただくことも、無駄な手順と時間を省くために必要かと思います。
１.ＡｕｔｏＤｅｓｋ・Ｍｅｍｅｎｔｏを使う
私が最初に試したソフトは、ＡｕｔｏＤｅｓｋの１２３Ｄ・Ｃａｔｃｈです。クラウドを利用したシステムで、２つ以上の高さ(仰角)＆３６０度外周から撮影した写真をクラウドにＵＰし、クラウド上で３Ｄモデリング化すると言うツールです。ソフトダウンロードして試しました。
数十枚の写真はＵＰできましたが、３Ｄモデリング処理は"数時間"待てど暮らせど、インジケーターが１％にも達しません。ずっと０％のまま。動いているのかいないのか、数種のデータで４回試しましたが、４回とも１％にも達しませんでした(汗)。クラウドが交通渋滞なのでしょうか？(笑)…これではとても時間がかかりすぎなので、１２３Ｄ・Ｃａｔｃｈの使用は一日で諦めました。
①ダウンロード＆インストール
そのような訳で、ＡｕｔｏＤｅｓｋが出しているもう一つのフリーソフト、Ｍｅｍｅｎｔｏを試しました。このソフトは、こちらからダウンロードできます。インストールして、起動します。ＡｕｔｏＤｅｓｋの無料アカウントを持っていなかったら、必要なので作ります。
②写真を撮影する
３Ｄモデリングに使用する写真を撮影します。高さは３ヶ所(つまり仰角は３種)から、外周の角度は５～１０度で撮影することが推奨されています。私は、テスト撮影用として１５度ずつに分割された自作の回転台を使用します。
今回は、簡易撮影スタジオセットでミニカーを撮影してみます。１つの仰角ごとに２４枚、計４８枚の写真を撮影しました。
③写真を読み込んで３Ｄモデリング化する。
上記で撮影した写真を、Ｍｅｍｅｎｔｏに取り込んで３Ｄモデリングします。①のＰｈｏｔｏｓをクリックします。すると、Onlineで作業するか、Offlineで作業するかを尋ねられます。オンラインは、クラウドを利用すると言う事です。オフラインは、自分のＰＣで実行＆計算すると言う事です。１２３Ｄ・Ｃａｔｃｈでクラウドの超遅さにげんなりしたばかりですので、onlineは避け、躊躇せずOfflineをクリック！
写真を読み込みます。そして「Create Model」をクリックします。矢印のところに、プロジェクト名(モデリング名)を入力します。Qualityが、StandardとUltraから選択できますので、今回はUltraを選択します。GeometryのSurfaceとResolutionもスライダーで選べますので、smooth寄りかDetail寄りか、Coarse寄りかfine寄りか選びます。ＵＶテクスチャ―が必要な場合は、Generate Texturesのボックスをチェックします。
Startボタンを押すと、「処理に時間かかるけど、ホントに続ける？」と聞いてくるので、Ｙｅｓを選択して実行します。モデリングが実行されます。
123D・Catchで１％も進まなかったのが嘘のように、さくさく進みます。Offline(＝自分のＰＣで処理する)は速いです。数分で処理が終了。
出来上がったのが、下記のモデリング。まあ、ひどいです(笑)。どっちが後ろだか、前だか分からないし、一部大きく避けている。グリグリと回して見ても、とても３Ｄモデリングデータと呼べるものではありません。
実は、３Ｄモデリングに相応しくない画像があって、「透明な物」「光沢のある物」「模様のない物」は上手くいきません。このミニカーは、その条件を全て満たしています。ボディは光沢があり、単一色の赤いボディーで、ウインドウは透明です。写真を使った３Ｄモデリング処理は、写真の特徴的な点を見つけて３次元空間内のポイントををつなげていくので、特徴のない単色のオブジェクトや透明ガラスなどは特徴点を検出するのに向かないのです。
④写真を再撮影＆３Ｄモデリング
さて、上記のことを踏まえて、今度は光沢がなく、透明でもなく、特徴的な模様のあるキャラクターの貯金箱を撮影します。今度は、３ヶ所の高さから計７２枚撮影しました。
これを③の写真を用いてモデリングしたのが、下記の写真です。ちなみに、表示は、テクスチャ―無し、ポリゴンなど計５種類から表示選択可能です。
たいへん惜しいですね。帽子の上の所が、何故か裂けてしまっていますし、モデリングの外観もなんだか凸凹しています。これを、３ＤソフトのＬｉｇｈｔＷａｖｅにＦＢＸファイルでエクスポートしたのが下記の画像です。しっかりＵＶテクスチャ―も生成されていて、エクスポートも問題なくされています。ただこの外観ではとてもモデリング成功とは言えないので、もう少し手間をかけましょう。
⑤写真を追加撮影して３Ｄモデリング処理
帽子の所が裂けてしまっているので、写真撮影の精度を上げてみます。上述の撮影は、１５度づつ回転させ２４枚を３つの高さから計７２枚撮影しました。今度はもっと細かく、半分の７.５度ずつ回転させて撮影していきます。つまり一つの視点で４８枚、３つの視点で計１４４枚も撮影します。
これを再び同じ手順で、再モデリングします。ちなみに「１４４枚の写真が選択され１０６枚が利用可能」だと言う表示がされました。全部で２５０枚使用することが可能なようです。こうして完成したのが、下記の３Ｄモデリングデータです。だいぶ良くなりました。写真撮影の角度の細かさとクオリティが、３Ｄモデリングの完成出来を左右することはこのテストから明らかです。
⑥不要なポリゴンの削除
最後に、Ｍｅｍｅｎｔｏのツールを使用して、足元の台座の不要なポリゴンを削除していきます。①のツールから、ズームや移動や回転を選択できます。②のツールはポリゴンを選択するために、投げ縄ツールやブラシツールなどを使用できます。選択されたポリゴンは、③のように青く表示されます。
deleteキーを押して、選択したポリゴンを削除します。
この作業を繰り返して、足元の不要なポリゴンを削除したのが下の画像です。７２枚の写真で作成したモデルより、数段完成度が上がりました。
このモデリングデータを３ＤＣＧソフトで扱えるように、ＦＢＸファイルで出力します。Exportを選択し、そこからExport 3D modelを選びます。ウィンドーが開きますので、ExportタイプからＦＢＸを選択します。ＵＶテクスチャ―も自動で書き出されます。Exportボタンをクリックします。
こうして３ＤＣＧソフトに呼び込んだ３Ｄモデリングデータ及びＵＶマッピング画像データが下記の写真です。背景用の小道具や、モデリング参照用の"あたり"に使用するのであればこれで十分なレベルですが、メインのモデリングデータとして使用するのであれば、やや凸凹したポリゴン表面の修正(スムージング処理など)や、ポリゴン数減少処理(ポリゴン・リダクション)、また足裏のポリゴン生成などの手間をかける必要があるでしょう。これは、ＣＡＤデータを中間ファイルであるＩＧＥＳファイルやＳＴＥＰファイルを介して、３ＤＣＧソフトで使える形式に変換した時の修正作業と似ています。ポリゴンデータが重く、かつ壊れてかなりグシャグシャになったＣＡＤ変換データを修正するのと同じような手間の作業になるでしょう。
いかがでしたか、写真から３Ｄモデリングをするソフト。撮影にそれなりの技術や手間・時間は必要ですが、使えない安物の中途半端な３Ｄスキャナーよりはずっと精度が高く、工夫すれば仕事でも使えそうです。Ｍｅｍｅｎｔｏはまだベータ版ですが、改善されてより進化した製品版の登場が今から楽しみです。
２０１６年５月１９日追記：より複雑な形のモデリングにチャレンジ
さて、とりあえず写真からそこそこの３Ｄモデリングができることがわかりました。次は、より複雑なオブジェクトを３Ｄ化してみます。上記の例では、７.５度ずつ撮影しましたが、更に細かく５度刻みの表示がある回転台を作成しました。この回転台を使って撮影していきます。
今回は５度刻みなので、高さ１つにつき７２枚、３つの高さで計２１６枚撮影します。なかなかの手間です。このデータをＭｅｍｅｎｔｏに取り込んで、処理を実行します。
こうして完成したのが、下記左の図です。より複雑な対象物でも、それなりに３Ｄモデル化されました。中央の画像は、台座のポリゴンを削ったもので、右側の画像はＬＷにＦＢＸでＥxportした画像です。
あと下面もモデリングするには、無反射ガラスの上に対象物を載せるなどの何らかの工夫が必要のようですね。
