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Blender でハードサーフェスモデリング

カテゴリ:blender

一般的なポリゴンモデリングに役立つツールはモデリングの際に知っておくと便利な機能を参照。

目次

概要

正面図からモデリングする方法

ベベル

ブール

シャープなエッジを作る

再分割曲面モディフィアでシャープなエッジを作る

エッジ検出

スキンワープテクニックを使う

非破壊編集

エディットモードで使うテクニック

穴を開ける10の方法

アドオン

そのほか

有料動画

テクスチャ

外部リンク

Hard Surface Texture Painitng

概要

ハードサーフェスモデリングのやり方には大きく分けて2種類ある。再分割モディフィアを使う方法使わない方法とだ。車や航空機などの曲面で構成される物体は再分割モディフィアを使い、逆に平面が多い物体は再分割モディフィアを使わないことが多い。再分割モディフィアを使わないハードサーフェスモデリングはモディフィアを使った非破壊編集でモデリングするのがトレンドだ。

正面図からモデリングする方法

ベベル

ベベル(モディフィア)を正しく適用するにはクリーンなトポロジーが必要になる。ハードサーフェスモデリングでは汚いトポロジーを生成するブーリアンを多用するため、結局リトポロジーが必要になる。しかしメッシュを Blender の外に持ち出さないならば、ベベルシェーダを使うことでリトポロジーの手間を省略できる。

ベベルモディフィアとブールモディフィア

ベベル後にブールをスタックすると正しく処理できるが、その逆はできない。なぜならベベルモディフィアはきれいなトポロジーしか処理できないからだ。ブールモディフィアはトポロジーの汚い n ゴンを生成するため、ブールモディフィアの後にベベルをスタックすると正しくベベルをかけられない。

ブール後にベベルをかけたい場合は、ブールを適用した後で手動でトポロジーを修正する必要がある。

シュリンクラップ(shrinkwrap)モディフィアやリメッシュ(remesh)モディフィアでトポロジーを修正することもできる。

bool bevel modifier
ベベルモディフィアとブールモディフィアのスタック順

ベベルと辺の関係

ベベルを使って穴をあけたとき、たいてい辺が穴に直交しない。穴に直交しない辺があるとき、ベベルモディフィアが正しく機能しない。

not perpendicular
穴に直交しない辺

ナイフ等を使って穴に直交するよう辺を直すと、正しくベベルをかけられる。

perpendicular edge
穴に直交する辺

Korean Bevel

Korean Bevel とはスムースシェーディングのときに、辺にループカットを入れて法線をコントロールする技法だ。サポートエッジ(再分割曲面をコントロールするために挿入されるループカット)に似ている。Korean Bevel はポリゴン数の増加と引き換えに、法線の編集も法線のベイクもなしにシェーディングをコントロールできる点が強みだ。Korean Bevel を除去してベベルを適用するのも容易だ。

korean bevel
Korean Bevel

なぜこの技法が Korean Bevel と呼ばれるのかは不明。

法線のハード化(2.80)

ベベルモディフィアを使うと法線が乱れる問題は、法線のハード化にチェックを入れると解消できることがある。法線のハード化は、元の面の法線を変更せずにベベルで生成された頂点の法線を、周辺の法線に一致するように調整する。なので元の面を平面に保ったまま、スムースなベベルをかけられる。

harden surface
法線のハード化

法線のハード化は、自動スムーズを有効にする必要がある。

ベベルシェーダを使う

バージョン 2.80 からは Cycles でベベルシェーダが使える。ベベルシェーダはシェーダで法線を変更することで、メッシュを加工せずにエッジにベベルをかけたような効果が得られる。ただしベベルシェーダは重いので、法線をベイクして使う方法が推奨されている。

ベベルシェーダの利点はトポロジーが正しくなくても機能するところだ。ベベルはトポロジーが汚いと正しく機能しないのでリトポが必要になるが、ベベルシェーダならその作業が不要になる。ベベルシェーダは同じメッシュ内にあるならば、結合は不要でポリゴンが貫通していても機能する。

bevel shader demo
ベベルシェーダのレンダリング結果
bevel shader x ray
メッシュ
bevel shader node
ベベルシェーダのノード例

ベベルシェーダのベベル量をコントロールする

ベベルシェーダはベベルをかける場所をコントロールするパラメータを持たない。しかし頂点色やテクスチャでベベルの位置や量を指定できる。この項目では頂点色を使ってベベル量をコントロールする方法を紹介する。

基本

黒と白とで塗った頂点色を乗算することでベベル量をコントロールする。

bevel shader basics
リニアなベベル量指定
ベベルを有無を指定するノード

数式(Math)ノードの大きい(Greater Than)を使えば、閾値を設定できる。

set threshold
閾値でベベルの有無を指定

カスタムプロファイル(2.82)

ベベルモディフィアでカスタムプロファイルが有効な場合、カーブを使ってベベルの形を指定できる。形状によっては、ある程度のセグメント数が要求される。

bevel custom profile
ベベルモディフィアのカスタムプロファイル

非対称なカスタムプロファイルを適用する場合は、交差部分をカットオフにして手動でモデリングした方がいいかもしれない。

cutoff
カットオフ

外部リンク


Modeling Bevel Width Transitions

ベベル量が連続的に変化しているエッジを作る方法が3つ紹介されている。

動画

ブール

ブールモディフィアはブールで作成した面にマテリアルを設定できる。やり方は、ブールする両方のメッシュのマテリアルスロットに設定したいマテリアルをセットし、ブールモディフィアの「オブジェクト」で指定するメッシュに設定したいマテリアルを適用しておく。

溶接(Weld)モディフィア(2.82)

溶接モディフィアは距離でマージ(merge by distance)を行う。ブーリアンモディフィアの後に溶接モディフィアをスタックすると、うまくベベルがかけられる場合がある。重複の回避(Clamp Overlap)のチェックを外したベベルの後にスタックして、崩れたベベルを修正することもできる。

正確な(Exact)ソルバー(2.91)

ソルバーの「正確」は、計算に時間はかかるが、以下の点で改善されてる。

  • 同一平面上の面や、重複する辺を処理できるようになった
  • 高密度なメッシュを処理できるようになった
  • 閉じた体積を持つメッシュなら、内側外側を間違えることがなくなった
coplanar
同一平面上の面

ブールオブジェクトをコレクションで指定する(2.91)

bool collection
ブールオブジェクトをコレクションで指定する

シャープなエッジを作る

スムーズシェード+自動スムーズ

スムーズシェードはツールシェルフ(T)> ツール、自動スムーズはプロパティパネルのデータタブにある。

バージョン 2.80 ではスムーズシェードは「オブジェクト > スムーズシェード」に、自動スムーズはデータタブの法線(Normals)に移動した。

auto smooth
スムーズシェード+自動スムーズ
2.8 auto smooth
バージョン 2.80 でスムーズシェード+自動スムーズ

自動スムースが有効なとき、辺を選択して「辺 > シャープをマーク」を実行してもシャープなエッジは作れる。

mark sharp
シャープをマーク

自動スムーズとデータ転送モディフィアとを使ったシャープなエッジ

法線を編集する

法線編集モディフィアやアドオンを使う。データ転送(Data Transfer)モディフィアを使って、他のオブジェクトの法線をコピーする方法もある。

バージョン 2.80 からは標準の法線編集ツールが使える。自動スムーズが有効な時のみ法線編集ツールが機能することに注意

重み付き法線モディフィア(2.80)

ベベルモディフィアで法線がゆがむ場合は重み付き法線モディフィアを追加するとそれを修正できることがある。重み付き法線モディフィアは自動スムーズが有効な時のみ機能することに注意

bevel normal mode
法線モードの場所
demo
左:法線モードなし 右:法線モードが面積(Face Area)

再分割曲面モディフィアを使う場合

クリース

モデルを Blender でしか使わないならクリースを使うのが一番簡単だ。プロパティパネルで平均クリースを設定するか、Shift + E で設定できる。

crease
クリースの設定

辺分離(edge split)モディフィア

辺分離の下に細分割曲面を配置し、エッジを立てたい辺に「シャープを付ける」を実行する。

edge split
辺分離

ループカット・ベベル

エッジを立てたい部分にループカットもしくはベベルを追加する。

edge loop
ループカットを追加する

外部リンク

サブサーフ使う時のコツ

エッジ検出

ハードサーフェスのエッジは塗装が剥げやすい。エッジを検出してマスクすることでそのようなマテリアルを作成できる。エッジを検出する方法はいくつかある。

AO

バージョン 2.93 からは Eevee でも AO を使ったエッジ検出ができる。

ao
マテリアルの AO でエッジ検出

凸部分

pointiness
凸部分を使ったエッジ検出。ポリゴンが少ない場合はシンプルアルゴリズムで再分割曲面を使う

ベベルノード

内積で角度の差分を計算するのが一般的だが、ミックスノードの差分を使うこともできる。

node
ベベルシェーダでエッジ検出

ベベルモディフィア

ベベルモディフィアはベベル部分に特定のマテリアル指定できる。

スキンワープテクニックを使う

スキンワープはブーリアンでメッシュを結合するのではなく、メッシュ上にシュリンクラップを使ってメッシュを配置するテクニックだ。ブーリアンで結合するとリトポが必要になるし、最初からトポロジーを考えてモデリングするのは時間がかかる。スキンワープテクニックならトポロジーを崩さずにメッシュを結合でき、結合部の修正も容易だ。Cycles でベベルシェーダを使うとよい。

欠点としてはアニメーション・ゲーム向きではないことと、シュリンクラップを使うためハイポリゴンが必要になることだ。

skin warp before
シュリンクラップ前
skin warp after
シュリンクラップ後

プロシージャルテクスチャを使う場合はオブジェクト座標を使うとよい。

object coord
オブジェクト座標

非破壊編集

非破壊編集パターン

非破壊編集パターン

ブーリアンのトラブルの解決法

Boolean modifier problems and how to solve them

1. 拡大縮小の適用

拡大縮小が1以外の時、ブーリアンがうまくいかないことがある。「オブジェクト > 適用 > 拡大縮小(Ctrl + A > 拡大縮小)」で拡大縮小を適用できる。

2. 重複頂点の削除・距離でマージ(Remove Doubles, Merge by Distance)

バージョン 2.79 以前では「メッシュ > 頂点 > 重複頂点の削除」、バージョン 2.80 では「頂点 > 頂点を結合(Alt + M) > By Distance」でできる。バージョン 2.83 からは頂点を結合(M)。

3. 法線

一部の面の法線が裏返ってないか確認する。

4. すこし動かしてみる

頂点や辺が重なっているとうまくブーリアンができないことがある。

5. 密度を似せる

ハイポリゴンとローポリゴンとのブーリアンはうまくいかないことがある。

6. 複雑なメッシュを分解する

複雑なメッシュを複数のオブジェクトに分解して、一つずつブーリアンを適用するとうまくいくことがある。

7. 多様体を維持する

閉じてないメッシュや面を持たない点や辺といった非多様体はブーリアンで問題になる。多様体についてはボーンヒートウェイト:一つ以上のボーンで解決に失敗しましたの原因を参照。

非多様体を修正するには 3D-Print Toolbox 標準アドオンが便利だ。

8. 溶接(Weld)モディフィアを使う


Boolean Operations: 10+ Non-manifold Fixes

Fix Bevel Issues

動画

エディットモードで使うテクニック

便利なツール

多様体を押し出し(Extrude Manifold)[Alt + E](2.90)

extrude manifold demo
多様体を押し出し

SketchUp のような押し出しができる。ただしトポロジーが乱れるので、用途によってはリトポが必要になる。

押し出し後に「直交する辺を溶解」にチェックを入れる方法もある。

menu
直交する辺を溶解

リンクするフラットな面(Linked Flat Faces)

隣接するフラットな面を選択できる。

linked flat faces
リンクするフラットな面

限定的溶解(Limited Dissolve)

フラットな面にある余計な頂点や辺を削除できる。

limited dissolve
限定的溶解

領域(頂点の法線)Region(Vertex Normal)(Alt + E)

e region
領域(頂点の法線)で押し出し(Alt + E)

ベベル

ベベル中に P を押すとベベルの凹凸を変更できる。

bevel
ベベル中にP。もう一度Pでベベルの大きさ変更に戻る

各面ごとに押し出し(Individual Faces)

individual faces
各面ごとに押し出し後にそれぞれの原点でスケール

ピボットポイントのそれぞれの原点(Individual Origins)(Ctrl+.)

上記の各面ごとに押し出しと合わせて使うことが多い。

individual origins
ピボットポイントのそれぞれの原点

法線スナップ

法線スナップを使えばほかのオブジェクトを法線向きに配置できる。ただしスナップタイプが面のときのみ可能。

normal snap

Object タブの Duplication

Blenderのモデリングツール(DupliFaces)

Blenderのモデリングツール(DupliVerts)

3D View では親オブジェクトも子オブジェクトも表示されているが、レンダリングはされない。

Screw(スクリュー)

Tool Shelf にも Screw がある。

source
スクリューをかけるオブジェクト
result
結果

Boolean

バージョン 2.77 からは編集モードでブーリアンが使える。Blender 2.77新機能「交差(ブーリアン)」

パターン

溝を掘る

ソリッド化(厚み付け)モディフィアとベベルモディフィアをつけ、溝を掘りたい辺を選択して「頂点 > 頂点をリップ(V)」を実行する。

chase
動作デモ

ブーリアンモディフィアを使う方法

UV 展開してから複製する

ねじのような大量に複製されるパーツは複製する前に UV 展開する。

Boolean で穴をあける

これは穴をあける面が斜めの時に使う。しかしどこにでも穴をあけられるわけではない。 たとえば8面の円柱は4頂点ポリゴンが4枚ある位置にうまくはまる。 しかしポリゴンが5枚の場合はうまくポリゴンフローが作れないかもしれない。

boolean
8面の円柱で4頂点ポリゴンが四枚ある位置に穴をあける

エッジをべベルして穴をあける

べベル中にホイールスクロールで分割数を変える。

エッジをべベルして穴をあける
bevel hole 2
別バージョン

エッジに沿って穴をあける

エッジをべベルして押し出し。そのあとで余計なポリゴン整理。

edge extrude

頂点の周りに 45° 回転したポリゴンを作る

辺を4つ選択してsubdivide(細分化)(w > s)してナイフでポリゴンを分割。

hole around vert
頂点の周りに四角ポリゴンを作る

これは押し出しを使う方法で以下の手順でも作れる。

  1. 押し出した後縮小する
  2. 45°回転させる
  3. フェイスをループ選択
  4. Triangulate Face(面を三角化)
  5. Tris to Quads(三角面を四角面に)
another
押し出しを使う方法

面が軸に沿っていないときは Transform Orientation を Normal(法線)にして rzz45 とタイプするといい。

normal rotation
回転軸を法線にする

角ばったカプセル

べベル用オブジェクトとしてよく使われる。以下の手順で作れる。

  1. Cylinder(円柱)を Triangle Fan(三角の扇形)で作る
  2. 側面のエッジを選択して Rip Fill(切り裂きフィル)(Alt + V)
  3. 半分だけ選択して移動
hard capsule
手順

缶の滑り止め

例の缶作成詳細

ローレット加工(knurling)

  1. 分割した円柱に un-sudivide(メッシュ > 辺 > 分割の復元)を Iterations 1 で適用
  2. poke face(メッシュ > 面 > 扇状に分離)を実行
  3. 上下の部分を隠す
  4. 頂点をひとつ選択して、Shift + G > Amount of Adjacent faces(選択 > 類似選択 > 隣接とみなす面の量)
  5. Alt + S で法線方向にスケール
knurling
手順

以下のパターンでねじ山を作れる。

  1. 扇状に分割(poke face)
  2. 三角面を四角面に(tris to quads)(Alt + J)
  3. 辺を一つ飛ばしに選択
  4. 法線方向に押し出し(Alt + S)
screw thread

外部リンク

【CG】モデリング 穴あけの基本 その1

【CG】モデリング 穴あけの基本 その2



マージするよりも、分割数2でベベルして法線方向に移動する方法が簡単だ。

bevel groove demo
分割数2でベベルして法線方向に移動

穴を開ける10の方法


  1. ナイフプロジェクト
  2. ブールモディフィア
  3. 頂点ベベル(エディットモードで Ctrl + Shift + B)
  4. vert bevel demo
    頂点ベベル
  5. 「標準アドオンの LoopTools > Circle」> 押し出し
  6. 「標準アドオンの LoopTools > Circle」>「辺 > 辺ループのブリッジ」
  7. 標準アドオンの Add Curve: Extra Object で Rectangle を追加 > エディットモードで円を追加
  8. 穴メッシュをスナップして手動リトポ
  9. 「面 > 交差(ブーリアン)」
  10. Carver 標準アドオン
  11. Box Cutter(有料アドオン)

n ゴンの使い方

Blender での n ゴンの使い方

アドオン

標準アドオン

Loop Tools

Loop Tools の Circle(円)は真円を作れる。これは長方形グリッドに穴をあける時に重宝する。

loop tools circle
Loop Tools を使って頂点を円状に配置

そのほか平面を作成する Flatten や、リラックスも使える。

Bool Tool

オブジェクトモードでのブーリアン演算がボタンひとつで行える。

Blender Addon Review: ブーリアン機能が使いやすくなるアドオン(BoolTool)

3D-Print Toolbox

非多様体をチェック・修正する機能が強力。

Edit Mesh Tools

以下のコマンドが有用だ。

Face Inset Fillet

面の角にベベルのかかった面の差し込み。

face inset fillet
面の角にベベルのかかった面の差し込み
Cut Faces

選択した面にループカットを入れる。

cut faces
選択した面にループカットを入れる
Push/Pull Faces

面の高さ等を変更。

push pull faces
面の高さ等を変更

Add Curve : Extra Objects

カーブを追加する。

Carver MT

スタンプを押したり、ビューポートで描いた線に沿ってブーリアンを適用したりするアドオン。バージョン 2.80 用のアルファ版はこちら

carver mt demo
Carver MT の動作デモ
基本的な使い方

Ctrl + Shift + X で Carver のエディットモードに入る。ESC か右クリックで抜ける。あとはクリックで開始点を指定し、終点をクリックするだけ。スペースで四角形、線、円のブラシを切り替える。

詳細なコマンドは H でショートカットキーを表示すると確認できる。

Carver のエディットモード中に B を押すと Profil(スタンプモード)になる。スペースキーで穴をあける。

carver addon manual
Carver MT の使い方

フリーアドオン

UnBevel for Blender (Ringed Path Selection Pattern)($0+)

ベベルを解除するアドオン。ベベルの側面の辺を選択して実行することに注意。

JMesh Tools

オブジェクトモードでプリミティブのブーリアンをインタラクティブに適用するアドオン。旧バージョンは Fast Carve

Edge flow

Maya の Edge flow のような機能を追加するアドオン。Maya の Edge flow はエッジの追加時に機能するが、このアドオンは既に存在するエッジをスムースにする。

Mira Tools

パスを使って頂点等を編集できるアドオン。断面を成型するときに便利。2.80 対応。アンベベルも可能(Modify タブにある)。

Free Spaceship Procedural Shader ( blender 2.90 )(€0+)

Sci-Fi系ディテールを追加するプロシージャルマテリアル。

QBlocker($0+)

インタラクティブにポリゴンを作成するアドオン。

Destructive Extrude for Blender

Sketchup のようなやり方でモデリングできるようになるアドオン。

MACHIN3tools

Gumroad(無料)Blender Market($1) かからダウンロードできる。パイメニューやハードサーフェスモデリングに役立つツールがいくつかインストールされる。詳細は以下の動画を参照。

Bevel after Boolean

ブーリアン後にベベルをかけられるようにするアドオン。

Welder

溶接痕を追加するアドオン。

MECH/FY

BY-GEN

ジェネレーティブモデリングを支援するアドオン。

Radial mirror Addon

エディットモードで円状にミラーするアドオン。


有料アドオン

ReBevel for Blender($7+)

ベベルを解除するアドオン。

オブジェクトモードでモディフィアを使うアドオン

Fluent($20)

Speedflow($20)

Box Cutter($19+)


NMS_BCs

Box Cutter に様々なシェイプを追加する無料アドオン。

Kit Ops

Kit Ops 2 Pro

Kit Ops はモデリング済みのパーツを配置するタイプのアドオンだ。Store でパーツを購入できる。

無用版はこちら。無料版は挿入したマテリアルが保存できないなどの制限がある。

KIT OPS PRO Kitbashing($33)

KitOps で使えるフリーのパーツが配布されている。

Kit Ops Bevel($20)

法線マップを使ったベベル損耗を追加するアドオン。

Kit Ops Synth($35)

ハードサーフェスオブジェクトを自動生成するアドオン。Kit Ops Synth の動作に KIT OPS 2 PRO or KIT OPS 2 FREE が必要。

Proflow($10)

オブジェクトに溶接痕やボルトなどの装飾を追加するアドオン。

Quick Shape($25)

投げ縄等でシェイプを作成したりブーリアンを適用したりするアドオン。

エディットモードで使うアドオン

hard ops($20)

MESHmachine($40)

Super Sword($5)

フリーハンドで図形を描いてブーリアン、エディットモードで図形を配列複製等の機能を持つアドオン。

Grid Modeler($5)

フリーハンドで図形を描いてブーリアン、エディットモードで図形を配列複製等の機能を持つアドオン。

Angle Tool($10)

エディットモードでコーナーを生成するアドオン。

demo

そのほか

DECALmachine2($50)

ポリゴンベースのデカールを作成するアドオン。


Smudgr Pro - 1 Click Photorealism($30)

1クリックで様々なタイプの汚れを追加するアドオン。

Hard Surface Detailer($9)

ポリゴンのディティールを追加するアドオン。

Mesh Materializer($15)

UV 座標を利用してオブジェクトを別のオブジェクトにマッピングするアドオン。

Curves To Mesh($25)

ベジェ曲線で囲まれた領域にポリゴンを生成するアドオン。

Optiloops($5/monthly)

ループカットの最適化を行うアドオン。

G-Lasso Draw($9)

投げ縄ツールで描いた領域にポリゴンを生成するアドオン。

Quick Shape($25~700)

投げ縄ツールで描いた領域にポリゴンを生成するアドオン。

Cablerator($10~)

ケーブル作成を補助するアドオン。

Curve Basher($18)

有料動画

50 Modeling Issues From Hell (In Blender)($60)

Hard Surface Modeling In Blender($60)

Master Car Creation in Blender($60)

How to Create Clean Booleans with Blender($29/monthly)

Sony BSP10 - Non-Destructive workfow on Blender(€20)

Blender - Non-Destructive Workflow - Tutorial - 1($10)

Blender - Non-Destructive Workflow - Tutorial - 2($10)

Blender - Non-Destructive Workflow - Tutorial - 3($15)

NITROX3D NON-DESTRUCTIVE MODELING Full Course($25)

Hard Surface Rigging In Blender($45)

Sci-fi Environment Design Concept Art Course($119)

テクスチャ

SP/ZBrush 325 Hardsurface Height/Alpha + Tutorials Vol.1($5)
 ハードサーフェスにディティールを追加するときに便利なテクスチャ集。

Engine Repair: Eevee and Substance Designer Workflow

Tools and Tips for Hard-Surface Modeling in Blender 2.8

実際のプロジェクトで使用したアドオンの紹介や、マテリアル、ライティングの解説など。

動画

Hard Surface Texture Painting

そのほか






ハイポリでも輪郭のきれいな押し出しや面の複製をする方法【Blender】

【Blender】直方体を曲面に吸着させる


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Blender 記事の目次


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