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(2/2)

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(2/2)まとめ

・変形システムは滑らかな変形手法であるas-rigid-as-possibleに基づいている
・モンスターマッシュは直感的でありコンピュータアニメーションを身近にするのに役立つ
・Monster Mashの全コードはオープンソースとして公開されオンラインデモも利用可能

２．Monster Mashの仕組み

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。

アイキャッチ画像のクレジットはPhoto by Anton on Unsplash

層状変形
ここまでの作業で静的モデルができました。
次にモデルにポーズを取らせる簡単な方法をユーザーに提供し、交差するパーツを何らかの方法で分離する必要があります。Monster Mashの層状変形システムは、よく知られている滑らかな変形手法であるas-rigid-as-possible(ARAP)に基づいており、これらの問題の両方を一度に解決します。階層化された「ARAP-L」アプローチの斬新な点は、変形やその他の制約を1つの最適化フレームワークに組み合わせて、これらのプロセスをインタラクティブな速度で並行して実行できるようにすることです。これにより、ユーザーはモデルをリアルタイムで操作できます。

フレームワークには、一連のレイヤリングと同等制約が組み込まれています。これらの制約は、ボディパーツをz軸に沿って移動して、それらが互いに視覚的に交差するのを防ぎます。これらの制約は、重なり合うパーツのシルエットにのみ適用され、フレームごとに動的に更新されます。

上記のステップ(d)から(h)で、ARAP-Lは、モデルを3Dパーツが交差するモデルから、ユーザーが指定した深さの順序を持つモデルに変換します。レイヤリングの制約により、脚のシルエットは体の前に留まり(緑)、体のシルエットは脚の後ろに留まります(黄色)。同等制約(赤)は、脚と体の間の緩い境界を一緒に保護します。

一方、フレームワークの別のスレッドでは、ポイント制約を満たし、モデルがxy平面内のユーザー定義の制御ポイント(後述)に従うようにします。このARAP-Lメソッドを使用すると、モデリング、リギング、デフォーメーション、およびアニメーションをすべて1つのプロセスに組み合わせて、専門家でないユーザーにとってはるかに親しみやすいものにすることができます。

モデルはポイント制約(赤い点)に一致するように変形しますが、レイヤリング制約はパーツが視覚的に交差するのを防ぎます。

アニメーション
モデルのポーズをとるために、ユーザーはモデルの表面の任意の場所に制御ポイントを作成し、それらを移動できます。変形システムは複数のフレームに収束し、モデルの動きに柔らかくばたばたした質感を与え、ユーザーがその動的特性を直感的に把握できるようにします。これは運動感覚学習時に必須の前提条件です。

変形の影響は複数のフレームに収束するため、私達のシステムは3Dモデルにソフトでダイナミックな品質を提供します。

アニメーションを作成するために、システムはユーザーの動きをリアルタイムで記録します。
ユーザーは1つの制御ポイントを動かして、追加の制御ポイントを記録しながらその動きを再生できます。こうして、ユーザーは、一度に1つの身体部分にアニメーションを重ねることで、歩行のような複雑なアクションを構築できます。アニメーションプロセスのすべての段階で、ユーザーに必要な唯一のタスクは、2Dでポイントを移動することです。これは、実験と確認の繰り返しを促進することを目的とした低リスクな作業フローです。

結論
アニメーションを作成するこの新しい方法は直感的であり、したがってコンピュータアニメーションの分野を民主化するのに役立ち、通常は自分で試すことができない初心者や、厳しい締め切りの下で迅速な反復を必要とすることが多い専門家を元気づける事ができると信じています。

以下では、Monster Mashを使用して作成されたアニメーションキャラクターのいくつかを見ることができます。これらのほとんどはほんの数分で作成されました。

モンスターマッシュを使用して作成されたアニメーションキャラクター
各3Dモデルの作成に使用された元の手描き図は、各キャラクターの上部に表示されています。

Monster Mashのすべてのコードはオープンソースとして利用可能であり、プレゼンテーションを視聴したり、SIGGRAPH Asia2020の論文を読んで詳細を確認したりできます。このソフトウェアによって、3Dアニメーションの作成がより広く利用できるようになることを願っています。
オンラインデモを試して、自分の目で確かめてください！

謝辞
Monster Mashは、Google Research、プラハのチェコ工科大学、ETHチューリッヒ、ワシントン大学のコラボレーションの成果です。

主要な貢献者には、Marek Dvorožňák, Daniel Sýkora, Cassidy Curtis, Brian Curless, Olga Sorkine-Hornung, そして David Salesinが含まれます。

また、また、初期の対話セッションに参加してくれたHélène Leroux, Neth Nom, David Murphy, Samuel Leather, Pavla Sýkorová, 及びJakub Javoraにも感謝します。