デザイナーからの要望、または技術的制限を解決するためにR&Dでは様々なプロダクションシェーダを開発しています。本発表では、その中からいくつかのシェーダについて紹介いたします。（甘口）
OLMシェーダーできるかぎり紹介しますR&D ソフトウェアエンジニア古川浩也1© OLM Digital, Inc.
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構成© OLM Digital, Inc. 2OLM Lit Sphere OLM Flow OLM Normals
The Lit Sphere: A Model for Capturing NPR Shading from Art• マテリアルのプロパティを含むサンプルを用意• サンプルをLit Sphereと呼ばれる仮想の球体に投影• 最終的なメッシュへの色付けを行うためにLit Sphereの法線を用いる© OLM Digital, Inc. 3Lit SphereFinal meshSloan, Peter-pike & Martin, William & Gooch, Amy & Gooch, Bruce. The Lit Sphere: A Model for Capturing NPR Shading from Art. In: Proceedings of Graphics Interface 2001, pp. 143-150 (2001)
Lit-Sphere extension for artistic rendering• ライト空間の法線を用いる• ライティングの形の変形• その他の特徴– リムライティング– シェーディングストローク© OLM Digital, Inc. 4Hideki Todo, Ken Anjyo, Shun'ichi Yokoyama. Lit-Sphere extension for artistic rendering. The Visual Computer, Volume 29, Issue 6, pp. 473-480 (2013)
Lit-Sphere extension for artistic rendering – 実装© OLM Digital, Inc. 5
OLM Lit Sphere – 実装• オリジナルのLit Sphereを実装• 追加された特徴– コンポジット– 透明度© OLM Digital, Inc. 6
OLM Lit Sphere – 結果© OLM Digital, Inc. 7車のボディ金属ガラス方向指示器タイヤシート運転席
OLM Flow – 背景と要望• 背景– プロダクションで必要– 背景の流れの作成• 川• 滝• 要望– 最小限の入力– コントロールしやすい– 高速© OLM Digital, Inc. 8Source: https://www.youtube.com/watch?v=z2ucI9IK8m8
OLM Flow – アプローチ• 流体シミュレーション– シミュレーションで見た目と動きをコントロール– シミュレーションが必要– コントロールがしづらい• 流体シミュレーションへの見た目の転送– テクスチャで見た目をコントロール– シミュレーションで動きをコントロール– シミュレーションが必要• パラメータ空間の移流– テクスチャで見た目、動きのコントロール– 高速– コントロールしやすい© OLM Digital, Inc. 9(Texture Synthesis) LazyFluids - Appearance Transfer for Fluid Animations – SIGGRAPH 2015Lava SimulationSource: https://www.youtube.com/watch?v=Mx3tDZWcDSs
パラメータ空間の移流© OLM Digital, Inc. 10左上右下フローマップフローマップ = 速度場のテクスチャ
OLM Curl Noise 2d© OLM Digital, Inc. 11パラメータカールノイズから作成されたフローマップ• 入力: 2次元 ノイズ (例 パーリンノイズ)• 出力: 発散の無い速度場– ベクトル場の回転の計算– 流入および流出がない– 物質の体積は常に一定Robert Bridson, Jim Hourihan, Marcus Nordenstam. Curl-Noise for Procedural Fluid Flow. SIGGRAPH. (2007)
パラメータ空間の移流© OLM Digital, Inc. 12t0t1t2t0t2前方移流各フレーム毎にポイントを順方向に移動させる反復処理後方移流流れの反対方向のソースポイントを見つける線形バックトレースMax, N., & Becker, B. Flow Visualization Using Moving Textures. UC Davis: Institute for Data Analysis and Visualization. (1996)Stam, Jos. Stable Fluids. ACM SIGGRAPH 99. (1999)
パラメータ空間の移流© OLM Digital, Inc. 13入力テクスチャフローマップ後方移流 ループ 複数のループのブレンドMax, N., & Becker, B. Flow Visualization Using Moving Textures. UC Davis: Institute for Data Analysis and Visualization. (1996)Stam, Jos. Stable Fluids. ACM SIGGRAPH 99. (1999)
パラメータ空間の移流© OLM Digital, Inc. 14異なる時間のオフセットを適用させた3つのループブレンドt0 t1 t2Max, N., & Becker, B. Flow Visualization Using Moving Textures. UC Davis: Institute for Data Analysis and Visualization. (1996)Stam, Jos. Stable Fluids. ACM SIGGRAPH 99. (1999)
Flow Single – 実装© OLM Digital, Inc. 15• 入力(Input)– 色（テクスチャ）• フロー(Deformation)– フローマップ– 全体と変形用のスケール• ループ(Cycle)– 入力のテクスチャの分割数– 時間の長さ– 時間のオフセット– ランダムな位置のオフセット (uv)
Flow Single – 結果© OLM Digital, Inc. 16
Flow Single – 結果© OLM Digital, Inc. 17
Shift Layers© OLM Digital, Inc. 18• Flow Singleから分離• テクスチャを崩すことなく移動– 流れる溶岩の中に含まれる黒い部分• Flow Single と同様に流れのコントロールを可能に
• 複数のレイヤーを前方移流を用いて移動• レイヤーのプロパティ– 色– 不透明度• レイヤーの移動：テクスチャ座標のオフセット– 角度と速さ– オプションでフローマップに影響される• レイヤーのブレンド– 加算– スピードマップShift Layers© OLM Digital, Inc. 19
Shift Layers – 結果© OLM Digital, Inc. 20入力のテクスチャFlow Singleのみ Flow Single + Shift Layers
Shift Layers – 結果© OLM Digital, Inc. 21速度速遅スピードマップ
OLM Flow – 結果© OLM Digital, Inc. 22
OLM Normals法線編集Direction BrushComb Brushカスタムの法線ロックArnoldシェーダーUse Custom Normals© OLM Digital, Inc. 23• 背景– 法線の編集をしたい– 正しく法線のロックをしたい
Direction Brush – ブラシを使って法線を設定© OLM Digital, Inc. 24編集前 編集後法線編集
Comb Brush – マウスの方向によって法線を編集法線編集© OLM Digital, Inc. 25
問題© OLM Digital, Inc. 26サブディビジョン無サブディビジョン有オリジナル 回転後望ましい結果カスタムの法線ロック
解決カスタムの法線ロック© OLM Digital, Inc. 27細分化されたメッシュの法線をベイクエクスポート .assファイル•カスタムMtoAシェイプトランスレーターを使用カスタムArnoldシェーダーから法線を取得し、補間するArnoldのUser Dataとしてメッシュの法線をベイクArnoldによってメッシュが細分化され、UserData（ベイクされた法線）も補間されるカスタムArnoldシェーダーから補間された法線を取得MtoA APIとの互換性/ バージョン問題Vertex Face Normalはメッシュの頂点カラーとしてベイク(MtoA API の制限)Face NormalVertex NormalMayaの編集されたVertex Face Normal平均 平均大きなオブジェクトに対しては重い
結果© OLM Digital, Inc. 28Arnold サブディビジョン + カスタム法線ロック法線が正しくロックされているArnold サブディビジョン + Maya 法線ロック法線が正しくロックされていないカスタムの法線ロック
• 質感の表現の幅を広げるシェーダー、ツール開発• 3DCGソフトウェアの制限に対処する– 法線のロック機能の上書き– 新たな法線の編集方法の提供• デザイナーからのフィードバックを大事にまとめ© OLM Digital, Inc. 29
参考文献• OLM Lit Sphere– Sloan, Peter-pike & Martin, William & Gooch, Amy & Gooch, Bruce. The Lit Sphere: A Model forCapturing NPR Shading from Art. In: Proceedings of Graphics Interface 2001, pp. 143-150 (2001)– Hideki Todo, Ken Anjyo, Shun'ichi Yokoyama. Lit-Sphere extension for artistic rendering. The VisualComputer, Volume 29, Issue 6, pp. 473-480 (2013)• OLM Flow– Max, N., & Becker, B. Flow Visualization Using Moving Textures. UC Davis: Institute for Data Analysisand Visualization. (1996)– Stam, Jos. Stable Fluids. ACM SIGGRAPH 99. (1999)– Neyret, Fabrice. Advected Textures. ACM-SIGGRAPH/EG Symposium on Computer Animation (SCA).(2003)– Robert Bridson, Jim Hourihan, Marcus Nordenstam. Curl-Noise for Procedural Fluid Flow. SIGGRAPH.(2007)© OLM Digital, Inc. 30
謝辞• Buddha Mesh: https://www.lugher3d.com/free-3d-models/happy-buddha-fbx• Cow Mesh: https://github.com/ics-creative/160914_aframe/tree/master/assets• Car Mesh: https://sketchfab.com/3d-models/ac-cobra-red-51249171d0ec4af38765a8eb118358b7© OLM Digital, Inc. 31
ご清聴ありがとうございました© OLM Digital, Inc. 32
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