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アニメ風CG技術の入口: 「トゥーンシェーディング」

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こんにちは,2016年4月に着任しました,藤堂です.
今日は私が研究しているアニメ風CG技術の中から
トゥーンシェーディング」について紹介したいと思います.

トゥーンシェーディングは,
3DCGを使って計算した写真のようにリアルな照明結果
減色してアニメ風の見た目に変換する技術です.
セルシェーディングと呼ばれたり,
輪郭線描画と併せてトゥーンレンダリングと呼ばれたりもします.

Toonshading

図1: トゥーンシェーディングの仕組み

それでは,トゥーンシェーディングの仕組みについて簡単に触れてみましょう.

左側の画像は,通常のフォトリアリスティックな3DCGの基礎技術を使って得られた陰影です.
物理的なモデルを近似したもので,金属やプラスチックのような見た目を表現することが出来ます.
この例では,ハイライトが少なめなのでプラスチックのように見える感じでしょうか.

一方で右側の画像は,アニメやイラストに出てくるような陰影に見えると思います.
左側の画像を参考に手で描いたのかというと,そうではありません.
実は,右側の画像は左側の画像の色を置き換えることで作られています.

色変換で重要なのが右側上に表示されている色見本です.
この色見本はカラーマップと呼ばれ,
左側上に表示されているグラデーションと対応する部分の色を置き換えることで
写真のようにリアルな見た目をアニメ風・イラスト風に変換することができます.

Toonshadingexamples

図2: カラーマップによる様々な陰影

上の図のように,減色用のカラーマップのデザインを変えれば,
様々な見た目の陰影を表現することが出来ます.
しかも,3DCGなのでライティングやキャラクタを動かして
アニメーションを手軽に作成できるのも大きな魅力です.

非常にシンプルな技術な割に応用範囲は広いので,
3DCGソフトウェアやゲームエンジンにも標準搭載されていますし,
ゲームや映画の制作にも広く利用されています.
皆さんが知っている作品の中でもこの技術がどこかで使われているかもしれません.
このブログでは紹介しきれませんが,
使われている事例を是非色々検索してみて下さい.

技術自体に興味のある方は,
もう少し詳しい解説をこちらでしていますので併せてご参照下さい.

今回はアニメ風CG技術の中でも基礎的な「トゥーンシェーディング」について紹介しましたが,
他にも応用を意識して様々な技術開発が行われています.
次回以降では,アニメ風CG技術の分野で試みられている取り組みについて,
私の研究や関連技術を交えながら色々紹介していきたいと思います.

メディア学部 藤堂

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