Monster Mash：3Dモデリングとアニメーションを気軽に試作可能な無料ツール(1/2)

１．Monster Mash：3Dモデリングとアニメーションを気軽に試作可能な無料ツール(1/2)まとめ

・3Dコンピュータアニメーションは時間のかかる高度に技術的な表現手段で専門技術が必要
・3Dアニメを気軽に試す「カジュアルモード」を機械学習を使って実現できないか考えた
・Monster Mashは表現力豊かで変形可能な3Dモデルをゼロから作成可能な無料ツール

２．Monster Mashとは？

以下、ai.googleblog.comより「Monster Mash: A Sketch-Based Tool for Casual 3D Modeling and Animation」の意訳です。元記事の投稿は2021年4月9日、Cassidy CurtisさんとDavid Salesinさんによる投稿です。

とても凄いのですが結構重たいので、今、裏で色々動かしている私のマシンではまだ満足に動かせてません。それとマウスで絵を描くのってやっぱり難しいですね。

Mash(マッシュ)とは「すりつぶしたどろどろのもの」の意味であるそうなのですが、一番イメージしやすいのはMashed potatoだよねって事でアイキャッチ画像のクレジットはPhoto by Anton on Unsplash

3Dコンピュータアニメーションは時間のかかる高度に技術的な表現手段です。1つのアニメーションシーンを完成させるには、3Dモデリング、リギング(3Dキャラクターに動きを付けるための準備)、アニメーションなどの多くのステップが必要です。各ステップは、それ自体が習得するのに何年もかかる下位行程です。

3Dアニメーションは複雑であるため、一般に熟練した専門家のチームによって実践されており、テクノロジーとツールの数十年の進歩にもかかわらず、他のほとんどの人はアクセスできません。ゲームキャラクターの作成やゲームバランスを容易に行うツールなどの最近の機械学習の応用を見ると、自然な疑問が生じます。3Dアニメーションプロセスを民主化して、誰もがアクセスできるようにすることは可能でしょうか？

この概念を探求するために、芸術表現のほとんどの形式には、気軽に試す「カジュアルモード」があるという観察から始めました。クラシックギタリストは楽譜なしで即興演奏する可能性があり、訓練を受けた俳優はリハーサル中に1、2行のアドリブすることができ、油彩画家は簡単なジェスチャーの絵を書き留めます。

これらのカジュアルモードに共通しているのは、アーティストが間違いを恐れることなく、完全な思考をすばやく直感的に表現できることです。これは、創造的なプロセスに不可欠であることが判明しました。草案をスケッチとして表現する事が簡単になると、可能性の空間をはるかに効果的に繰り返し探索することが可能になります。

本投稿では、SIGGRAPH Asia2020で発表したオープンソースツールであるMonster Mashについて説明します。これにより、専門家もアマチュアも、リッチで表現力豊かで変形可能な3Dモデルをゼロから作成し、アニメーション化できます。二次元の絵として設計するために気軽にカジュアルに試す事ができます。

Monster Mashを使用すると、ユーザーはキャラクターをスケッチし、ソフトウェアはそれをソフトで変形可能な3Dモデルに自動的に変換します。ユーザーは、キャラクターの一部をつかんでリアルタイムで動かすことで、すぐにアニメーション化できます。自分で試してみることができるオンラインデモもmonstermash.zoneで公開されています。

Monster Mashを使用して歩行サイクルを作成します。
ステップ1：キャラクターを描きます。ステップ2：アニメーション化します。

2Dスケッチの作成
このカジュアルなスケッチアプローチを可能にする洞察は、多くの3Dモデル、特に生物のような形状のモデルが、重なり合う2D領域の順序付けられたセットによって記述できると言う事です。

この抽象化により、3Dモデリングの複雑なタスクがはるかに簡単になります。ユーザーは輪郭を描いて2D領域を作成し、アルゴリズムは領域をつなぎ合わせて膨らませることで3Dモデルを作成します。その結果、3D図形をスケッチするためのシンプルで直感的なユーザーインターフェイスが得られます。

例えば、ユーザーが象の3Dモデルを作成したいとします。

最初のステップは、閉じた一筆として体を描くことです(a)。
次に、ユーザーは筆を追加して、脚などの他の体の部分を描写します(b)。
これらの追加の筆を開いた曲線として描画すると、それらが重なり合うオーバーラップ領域とスムーズに接続される構造になっているというヒントがシステムに提供されます。また、ユーザーは、マウスの右ボタンで描画して既存のパーツの後ろに配置する新しいパーツを指定し(c)、ダブルクリックして他のパーツを対称としてマークすることもできます(d)。以上の操作の結果は、2D領域の順序付きリストです。

象の2Dスケッチを作成する手順

縫い合わせと膨張
これらの2D領域から3Dモデルがどのように作成されるかを理解するために、象の一部を詳しく見てみましょう。まず、システムは、開いた曲線を完成させる部分(赤)を見つけることによって、脚を体に接続する必要がある場所を特定します(a)。

システムは、その部分に沿って体の前面をカットし、次に脚の前部を体と一緒に縫い合わせます(b)。

次に、ポアソン方程式を変更した計算式を解いて、断面が丸い表面を生成することにより、モデルを3Dに膨張させます(c)。結果のモデル(d)は滑らかで形が整っていますが、3Dパーツはすべて描画平面に根ざしているため、互いに交差する可能性があり、やや奇妙に見える「象」になります。これらの交差は、変形システム(deformation system)によって解決されます。