BLENDER-99-26/Cyclesマテリアルの基本5

今回は第26回です。本日は5月26日です。そして、マテリアルの基本の5回目です。5,2,6…なんだか運命を感じますねえ……。
(ぜんぜんない!)

さて、前回は〈透明を表現するシェーダー〉3種を学びました。
「Glass(=ガラス)」シェーダー
「Refraction(=リフラクション、屈折)」シェーダー
「Transparent(=トランスペアレント、透明)」シェーダー
でしたね。
それぞれの特徴を覚えていますか?

思い出せなかったら、前回の講座をもう1回さらってみてくださいね。
もちろん、前回のシェーダーを覚えていなくとも今回の学習には問題ありませんが。


【Blender-99 絶対に挫折しない3DCG入門 -26 Cyclesマテリアルの基本-5】

【今回の学び】

・「その他」の質感を現すシェーダー

 

「その他」(なんて大ざっぱな括りなんだ!)の質感には、どんなものがあるでしょう?
(これまで学んだもの以外を「その他」と呼んでるだけなのですが)

例のメニューをもう一度見てみます。
今回も、注目するのは「特定の質感を表現するもの」に分類されているものです。

23_06

上から、

・Anisotropic BSDF(異方性反射)

・Hair BSDF(毛)

・Subsurface Scattering(サブサーフェス・スキャタリング≒表面下光散乱)

・Toon BSDF(トゥーン≒漫画調)

・Translucent BSDF(トランスルーセント≒光透過)

・Velvet BSDF(ベルベット)

六つもあります。ちょっと難しそうですねえ。舌を噛みそうなのもありますし……。

心配していても始まらないので、まずは始めましょう。
今回は、この中から二つを学びます。

 

【Anisotropic BSDF(異方性反射) 】

異方性反射という言葉、聞いたことがありますか?

これは、一定の方向に磨かれた金属などに見られる反射で、平滑な面で起こる反射とは光の向きが異なるものです。
ちょっとわけが分かりませんね。
大丈夫、親愛なる生徒さんを煙に巻くつもりなんて、これっぽっちもありませんので!

例えばヘアライン加工されたステンレス製品:鍋、昔のキッチンシンク、業務用換気扇、腕時計の裏など。

一部のコインやオーディオ製品のつまみにも見られますし、DVDやblurayの裏もそうです。

イメージ湧きましたか?

簡単なシーンを作ってみました。

26_01

こんな質感、見たことありますよね?

球体に反射した光が帯状に伸びています。円筒の側面でも反射が真直ぐに伸びています。一方で、円筒の上面では、球体に反射した光と同じように反射の帯が伸びて中央部に収束しています。
スザンヌの青(Diffuse=拡散反射のみの青を設定)も円筒の上面に反射していますが、なんだか歪んでおかしな感じに見えます。ぐにゃっと反射が曲っているようですね。

──これが、異方性反射です。

こちらのリンクは「anisotropic reflection」で画像検索してみた結果です。いろいろと現実世界の例が出てきます。

下の写真はわが家のオーディオ。
つまみが同心円状に磨かれているため、上のCGと同じような異方性反射が現れています。

わが家のオーディオ
パネルにも水平方向にヘアライン加工がなされています。光の当たる角度によって、ここにも異方性反射が現れます。
(アップで見ると汚れや錆びで反射が濁っていてびっくり。いつも見ているのにまったく気がつきませんでした……)

 

実際に使ってみましょう。こちらのBlenderファイルから始めます(ファイル保存時のバージョンは2.78cです)。

まずは準備。

ダウンロードしたBlenderファイルを開いたら、左下の画面をレンダリング・プレビュー(Shiftキー+Zまたは下のメニューから選択)表示にして、右側の3Dビューポートでスフィア(=球体)をクリック選択します

26_02
スフィア(球体)とシリンダー(円柱)には何も質感が設定されていません。これに異方性反射シェーダーを適用します

 

画面右側のプロパティ・パネルからマテリアル(=オレンジ球体アイコン)のタブを選択していることを確認し、「New」ボタンを押して新しいシェーダーを作ります。

こちらのGIFアニメと同じように、Aisotropicシェーダーを作ります。

26_02
クリックして再生します

 

これで、スフィアに異方性反射シェーダーが適用されました。

──あれ?

26_04

先ほど見た画像と違いますね。異方性反射の異の字もありません!

初期設定では何も異方性の設定をしていないので、ただのつるつるな金属なのです。

設定をいじる前に、スザンヌが乗っている円柱にも同じシェーダーを適用しておきます。

分かりやすいように、マテリアル名を「AnisotropicMetal」に変更しました。もちろん、どんな名前でもOKです。

2つとも異方性反射シェーダーになりましたね。

プレビュー画面では、こう見えているかと思います
プレビュー画面では、こう見えているかと思います

 

これでは全然異方性反射になっていないので、設定を変更しましょう。

「Roughness(=粗さ)」の値を変更してみます。

26_07

値が1だとぼやけ過ぎて金属っぽく見えませんが、少し変更するだけでいろいろな雰囲気の質感になります。

次に、「Anisotropy」つまり異方性の値を変更してみます。

Roughnessの値は0.5で固定にしています
Roughnessの値は0.5で固定にしています

Anisotropyの値を増やすと、反射が繋がります。1では、円の中心点を基にした対の方向へ、反射がずっと繋がりますね。

この2つの設定値を変更することで、様々な表面質感だけでなく、重さや硬さの雰囲気の違いまで表現出来そうです。

最後に、「Rotation」の値を変更してみます。

0から1までをアニメーションさせてみました。
0から1までをアニメーションさせてみました。

 

Rotationの値を増やすと反射が歪みます。スフィアでは反射の見え方自体がかなり変化しますが、シリンダーの場合は文字通り反射が回転したようになります。一見回転しているだけのようにも見えますが、スザンヌの映り方を見てください。かなり表面の反射具合が変化していることも分かります。

他にも設定はあるのですが、入門編としてはここまでにしましょう。ぱっと結果が得られるものでもなく、かなり複雑になってきますので、もっと先まで学んでから、必要に応じて戻ってくることにします(ぼく自身もこれ以上の設定はめったなことではいじりませんので、このまま忘れてしまっても大丈夫ですよ)。

異方性反射シェーダーは以上です。例と同じように出来ましたでしょうか?


 

【Hair】シェーダー

読んで字のごとく、毛を表現するためのシェーダーです。が、髪の毛の形状を作成するのはかなり高難易度なので、〈ふわふわの玉のようなもの〉を作って質感を調整してみます。

まだ学んでいない「パーティクル」の機能を用いますので、Blenderファイルも用意しました。こちらからダウンロードしてください。

レンダリング・プレビューで見るとこんな感じです。

まだ何の質感もせっていしていません
まだ何の質感も設定していません

 

スフィアから毛を生やす設定をしているのですが、データが重くなり過ぎないように、プレビューで見える毛の数を減らしています。毛の中心にあるスフィアはレンダリングされないようにしているので、地面に映る影の中心が明るくなっています。

スフィアを選択したら右側のプロパティ・パネルからマテリアル設定のタブを開き、「Hair」シェーダーを適用してみましょう。先ほどの異方性反射と手順は同様なので、画像は省きます。

プレビューではこんな感じ。まだほとんど違いが感じられません。
プレビューではこんな感じ。まだほとんど違いが感じられません。

 

このままレンダリングしてみます。

プロパティ・パネルの中で、左端の一眼レフ風アイコンがレンダリング設定のタブです。

設定を開いたら「Render」ボタンを押すだけです。

レンダリングの計算が進むと、画像がどんどん現れます。計算時間はパソコンの性能次第です。 ぼくのMacでは約1分半。ご自分のパソコンでの計算時間と比較すると、今後のレッスンのレンダリング時間が予測できるかと思います。

 

レンダリング結果がこちらです。

シルバーの毛並みの猫みたいですね。
シルバーの毛並みの猫みたいですね。

 

シェーダーの設定を見てみます。

26_14

「Color」をブロンドっぽい色に変更し、「Offset」を変更しながらレンダリングしてみます(アニメーションでレンダリングしていますが、計算に時間が掛かるので同じことをやってみる必要はありません。配布Blenderファイルに設定もしていませんし)。

「Color」の設定はこんな感じにしました。お好きな色に変えてやってみてください。

26_15

レンダリング結果はこちら。45度刻みで「Offset」値を変更しています。ライティングを変更しなくても、光り方の雰囲気が変化します。

26_17
角度と見栄えの相関関係はよく分かりませんが、ご参考になれば。
■HEXカラーについて■
先ほどのColorの値は、HEX値でいうと「E2CA9C」です。HEXカラーって、ご存知ですか? 便利なんですよ。
RGBそれぞれの値を0〜Fまでの2桁の文字で現し、たった6桁でフルカラーを表現できるものです。
(000000が真っ黒、FFFFFFが真っ白です)
WEBでの色設定でよく使われるものですが、RGBそれぞれの値を一度に設定出来るので、CG作成時に色の設定を同じにしたいときなど、とても重宝します。

Color設定の色四角をクリックし、表示されたカラーホイールの下にある「Hex」をクリックすると、その下に現在の色のHex値が出ます。これはコピペ出来るので、使い回しが効いて便利なのです。
Color設定の色四角をクリックし、表示されたカラーホイールの下にある「Hex」をクリックすると、その下に現在の色のHex値が出ます。
これはコピペ出来るので、使い回しが効いて便利なのです。

 

次に、「Roughness」の値です。UとVの設定値がありますが、これは、水平方向と垂直方向の〈反射の粗さ〉を変えられます。こちらも、光り方の雰囲気に影響を与えます。

26_18
初期設定ではV(縦)方向の反射がぼけていて、U(横)方向の反射はツヤツヤです。これをU方向のみぼかしていきます

 

今度はいずれの方向もツヤツヤの状態(値=0.1)から、V方向のみぼかしてみます。

26_19
U(横)方向の反射はツヤツヤのまま、V(縦)方向の反射をぼかしていきます。

 

初期設定のツヤがきれいですね(笑

両方向ともぼかしていくと、 ツヤがなくなります。傷んだ髪の毛の表現に向いていそうです。両方向ともツヤツヤにすると金属っぽくなり過ぎて髪の毛には見えません。上記二つの例を参考にして調整すれば、ちょうど良い感じの質感を作れそうです。


今回の講義はこれで終了です。
難しくなかったですよね?

〈異方性反射〉は、初期設定の値にちょっとだけ手を加える必要がありました。
〈毛〉は、初期設定の値が良くできていますので、色だけ好みにすれば良さそうです。細かいところをいじるのは、もっと詳しくなってからで良いでしょう。


【今回の学び】

・Anisotropic BSDF(異方性反射)

・Hair BSDF(髪)
【次回の学び】

・「その他」の質感を現すシェーダー2

今回も、お楽しみいただけましたでしょうか?
それでは、ぜひまた次回もお越しくださいね!

Happy Blending!!

【再放送連載2周目!】『さよなら、ロボット』第11話「晩餐」

今週も『段ボール箱の中の人形』が一冊差で追い上げていますが、なんとか1番人気(淡波無料本内ランキング)をキープし続けている『さよなら、ロボット』。今週も変わらず「再放送連載」は続きますが、お楽しみいただいてますでしょうか?

もしも第1回を見逃してしまったあなたのために、こちらにリンクを張りますね!
第1話『シード』
(このページのタグクラウドで「さよなら、ロボット」をクリックすれば、連載を辿れますよ)

前回は、マサチューセッツの各地でグラマン氏を訪ね、とうとうそれらしいグラマン氏と出会ったエピソードでしたね。

第11話の今回は、そのグラマン氏の邸宅での晩餐、そして、マサルは想像もしなかった出来事に巻き込まれてゆきます。

先週のお話は、こんな終わりかたでした。

 「では、決まりですかな。十七時に、その住所を訪ねて来てくれますか」
そう言ってラケットを手に取りコートに戻るグラマン氏の姿を、俺は横目で見送った。何気なく名刺を裏返すと、そこには淡いグリーンで何かのロゴマークのようなイラストが描かれていた。縦長の長方形の右辺に短辺を接して、左に九十度回転させた台形が配置されていた。音声の記号か? 某かの既視感を持ったが、俺はそのまま忘れてしまった。今度のグラマン氏からは、今までの話したがり連中より少しはましな話を聞けるだろうか、との思いに包まれて。

では、続きをどうぞ。

第11話『晩餐』
『さよなら、ロボット』第11話

BiB/iの表示に不具合のある方用のPDFは、こちらです!
第11話『晩餐』(PDF版は、書式などが若干異なることがあります。ご了承下さい)


いかがでしたか?

次回は第12話の『それは、誰だ?』です。
是非、またおいでくださいね!


この物語は、毎週木曜日に1話ずつ掲載します。


もう待ちきれない!
というあなたは、Amazon Kindle Store楽天KOBO電子書籍ストア、またはカクヨム(横書きです)に急ぎましょうか!

いずれも現在無料ですよ

BLENDER-99-25/Cyclesマテリアルの基本4

Cyclesマテリアルの基本も第4回を迎えましたが、ゆうべ夢を見ました。
「ちょっと進み過ぎだよ、そんないっぺんに覚えられないから!」
と文句を言われた夢です。

さて、現実はどうでしょうか?
文字数は多いですが、覚えなければならないことが多すぎるようなペースではないと思っているのですが……。

3DCGを学ぶことの面白さを損なわないように、もっと自分で作って試して楽しめるように気を付けようと思った朝です。

マテリアルの学習はとても深くて、かなりの困難も伴います。

基本としてはあまり深入りせずに、楽しんで続けたくなるテーマを打ち出していきますね!


【Blender-99 絶対に挫折しない3DCG入門 -25 Cyclesマテリアルの基本-4】

【今回の学び】

・透明を表現するシェーダー

今回も、前回と同じスザンヌのシーンから始めましょう。Blenderのファイルは前回と同じものを使用してください。
これです。

こちらはレンダリング画面をプレビュー表示にしたところです
こちらはレンダリング画面をプレビュー表示にしたところです

皆さんそれぞれ、いろいろ加工しているかと思います。こちらからも前回と同じデータをダウンロード出来ますので、どうぞご利用下さい。

・スザンヌをクリックして選択し、右側のプロパティ・パネルでマテリアル設定のタブ(オレンジ球体アイコン)を選択しましょう。

・Surface設定の中のSurface「Mix Shader」となっているところをクリックします。

・シェーダーの一覧が出ます。

25_02

・この中で、「透明」を表現するシェーダーは3種類です。

25_03

上から、

「Glass(=ガラス)」シェーダー

「Refraction(=リフラクション、屈折)」シェーダー
※反射=Reflectionとは違います。2字違いでややこしいですが

「Transparent(=トランスペアレント、透明)」シェーダー
です。

とりあえず透明シェーダーを使えばいいじゃん、と思ってしまいそうですが、そうはいきません。

・それぞれがどんなものか、順に切り替えてみます。

それぞれ特徴がありそうですね。
細かく見ていきましょう。


Glassシェーダー
読んで字のごとく、それを適用したオブジェクトは〈ガラスの塊〉になります。

最初の設定だと〈ガラスの塊〉ですが、これは光の屈折の値を変えることで様々な物質に変更出来ます。

IORというのが屈折率でしたね。 Index of Refractionの略です。
IORというのが屈折率でしたね。
Index of Refractionの略です。

ガラスのほかに、水とプラスチックのレンズを作ってみます。
IORの値を変更するだけですので、簡単です。
同じ透明な物質でも、見え方には思いのほか違いがあるものですね。

25_04b

次はRoughness(=ラフネス、粗さ)の値を少し変更してみます。
これは、反射と屈折の艶を調整することになります。
あまり増やすとマットな質感になりますので、少しだけ(2%)増やして、素材による違いを見てみます。
25_04c

少しだけ透明度が濁った感じになりました。
でも、表面の反射も変わってしまいますので、内部だけが濁った感じにすることは出来ないようです。

せっかくですから、もっと粗さを増してみます。
25_04d

これで、Roughnessの値は0.2、つまり20%です。IORは水ですが、もはや水には見えません……。
しかも、白い粒々のノイズが増えてしまい、ちょっと絵としては厳しいです。まだまだ全然計算の途中という感じですね。

このように、反射・屈折のRoughnessを増やすと、より多くの計算時間を必要とします。もちろん、必要なら時間をかけるしかないのですが、短時間でレンダリング計算を終わらせたい場合には気にした方がいいということは、頭の片隅に置くといいかもしれません。


Refractionシェーダー
一見ガラスと似ています。どこが違うでしょうか?
そう、表面の反射がありません。Glassと並べて違いを見てみます。25_05

左右を入れ替えたものを交互に表示してみると……

真っ黒い部分には変化がありません。Glassで黒い部分が減って見えるのは、明るい反射が重なって見えるからですね。
真っ黒い部分の形には変化がありません。Glassで黒い部分が減って見えるのは、明るい反射が重なって見えるからですね。

透明で、内部に屈折があって、表面に反射がない物質……
現実には存在しませんね。
では、これは何のためにあるのでしょうか?

Blenderでは、Mix Shaderなどを使って、複数のシェーダーを自在に組み合わせられます。2つだけでなく、必要に応じていくつでも、です!
あまりたくさんミックスすると処理(=レンダリング計算)が重くなりますが。

例えば表面を研磨したガラス、表面と内部で色が異なるプラスチック、薄くコーティングされたアクリルなど、反射と屈折の特性を変えることでいろいろな物質の質感を表現することが出来るのです。

試しに、ちょっとしたシェーダーを作ってみました。ごく薄く金属コーティングされたようなガラスのイメージで、ちょっと油膜のような虹色の反射を入れています。

25_06
元から反射が入っているGlassでは、こんな感じのシェーダーを作るのは難しいのです。

 
作り方、知りたいですか?

簡単です。前回学んだことの流用ですから。シェーダーのノード構成は下図の通りです。

25_07

 

え、「習っていないことがある」ですって?
では、手順の動画をお見せしましょう!

 

 

「Add」のメニューからシェーダーを出して並べるところは前回と同じですね。
「Frsnel」のつなぎ方も一緒。
虹色の反射を出すために、Glossyの「Color」に「Noise」の模様(テクスチャー)をつないでいます。

動画だと通り過ぎちゃって真似しにくいという方のために、キャプチャもここに貼っておきますね。
25_09

ノイズの設定値は、好みで良いでしょう。

Scale:値を大きくするほど模様は細かくなります。
Detail:値を大きくすると、模様を作る一つ一つのノイズが詳細になります。ぼやっとして、隣のノイズとの境が曖昧になる感じです。今回は色の違いをはっきり出したかったので、値をゼロにしています。
Distortion:ノイズを歪ませます。ここをいじると色の見え方が変わりますので、好みで変えてみましょう。

とはいっても文字だけではよく分からないと思いますので、それぞれの値を変えたGIFアニメも用意しました。

Scaleの調整
Scaleの調整

 
Detailの調整
Detailの調整

 
Distortionの調整
Distortionの調整

 
それぞれのパラメーターの特徴が何となくつかめましたでしょうか。

ちなみに、ここでちょっとしたコツを。
まだ習っていないテクスチャーの話で恐縮ですが……
GlassにしてもRefractionにしても、レンダリング・プレビュー画面にしておくとシェーダーの設定結果が分かりやすいのですが、いかんせん計算が少々重く、待ち時間があります。
模様の設定を検討したいときには屈折や反射がある必要はありません。
下図のように一時的にシェーダーを変更すると、どんどん試行錯誤出来て便利です。

一見複雑そうに見えますが、ここで使われているのは「Noise」と「Emission」だけです。 だから、瞬時にプレビュー画像が表示されるのです。
一見複雑そうに見えますが、ここで使われているのは「Noise」と「Emission」だけです。
だから、瞬時にプレビュー画像が表示されるのです。

 

図では、Noiseテクスチャー(模様)情報が、「Glossy」と「Emission(=発光)」の2つのシェーダーに繋がっています。でも最後の出口である「Material Output」に繋がっているのは「Emission」だけです。模様の設定値が決まったら、「Mix Shader」の出口をMaterial Outputに繋ぎ直すだけ。

とてもシンプルですね!

■試行錯誤に便利■
シェーダーで計算されるのは、最後の「Material Output」に繋がっているものだけです。プロパティ・パネルのマテリアル設定と異なり、ノードエ
ディターでは一画面にいくらでも作り掛けのシェーダーを置いておけます。

Refractionシェーダーの最後に、Glassシェーダーでは出来なかったことをやってみます。
表面の反射はぴかっとしていて、内部は濁った感じの水です。

床は明るいグレーに変更し、水に少しだけ色も入れています。
床は明るいグレーに変更し、水に少しだけ色も入れています。

シェーダーのノード構成はこのようになっています。
25_10c

イメージに近いものが出来たでしょうか?


Transparentシェーダー
透明シェーダーを切り替えて説明したGIFアニメでは、スザンヌが消えてしまっていました。

Transparentシェーダーは完全に透明で、反射も屈折もありません。だから、何も見えなくなってしまうのです。
こうやって色を付けてやれば、見えるようになります。
ただ、こんな物質は存在しませんが。
25_11

Refractionシェーダーが反射を独立してコントロール出来るのと同様、Transparentシェーダーでは反射と屈折を独立してコントロール出来るので、より細かく質感をコントロール出来るのだとも言えます。
それはそうなのですが、Cyclesの基本シェーダーはかなりリアルでそのまま使ってもいいほどです。
よほど凝ったことをしないと、メリットにならないかもしれません。

実は、それよりも透明であることを活かしてというのが主な使い方だったりします。
シンプルな形状のオブジェクトに透明度を持った画像を模様として貼り付け、一部に穴が開いたような表現をしたい場合に頻繁に使われます。
(これはまだ、先の話ですが)

例えばこんなもの。
Blender上で文字オブジェクトを作るとかなりのポリゴン数・データ量になります。
画像ソフトで必要な画像を用意し、透明シェーダーを画像で切り抜く方法を用いれば、平面オブジェクト2枚を用意するだけで良いのです。
25_12

実際の作り方はまた後日別途となりますが、参考のためにシェーダーのノードを載せておきます。
とてもシンプルでしょう?
25_13

さて、今回は透明な質感を表現するシェーダーを3つ学びました。
覚えれば覚えるほど覚えなければならないことが増加していくのが3DCGの特徴なのですが、まだ、大丈夫ですよね?


【今回の学び】

・透明を表現するシェーダー3種の基本
「Glass(=ガラス)」シェーダー
「Refraction(=リフラクション、屈折)」シェーダー
「Transparent(=トランスペアレント、透明)」シェーダー

【次回の学び】

・その他の質感を現すシェーダー

今回も、お楽しみいただけましたでしょうか?
それでは、ぜひまた次回もお越しくださいね!

Happy Blending!!

【再放送連載2周目!】『さよなら、ロボット』第10話「マサチューセッツ」

さて、今週の淡波無料本1番人気は、『さよなら、ロボット』と『段ボール箱の中の人形』が抜きつ抜かれつのデッドヒートを演じています。
一方で、先週末はカクヨムで『さよなら、ロボット』を一気読みしてくださった方がいて、大変嬉しかった淡波でございます。

もしも第1回を見逃してしまったあなたのために、こちらにリンクを張りますね!
第1話『シード』
(このページのタグクラウドで「さよなら、ロボット」をクリックすれば、連載を辿れますよ)

前回は、いよいよマサルはローレンス空港に降り立ち、父ケンイチを救うため、グラマン氏病の謎を解くたびに出発したエピソードでしたね。

第10話の「マサチューセッツ」で、マサルはとうとう、グラマン氏に出会うことになります。
そして、「メキシコ」、「ヒマワリ」というキーワードが提示されますが……。

先週のお話は、こんな終わりかたでした。

 だが俺の見方では、どちらかといえばその症状は、遠い歴史の記録にしか残らぬ公害病や環境汚染が引き起こした障害に似たものだ。俺は科学技術の信奉者ではないが、現代の科学が末だ発見し得ないウィルスが世界に蔓延しているというのは、どう考えてもナンセンスだ。
 二〇四〇年代のこの土地を他の世界と隔てる《何か特異な要素》が必らず見つかる筈だ。俺は、場所と文化を特定することさえ出来れば、一気にグラマン氏の謎を解く鍵に近付けるような気がしていたのだ。

では、続きをどうぞー。

第10話『マサチューセッツ』
『さよなら、ロボット』第10話

BiB/iの表示に不具合のある方用のPDFは、こちらです!
第10話『マサチューセッツ』(PDF版は、書式などが若干異なることがあります。ご了承下さい)


いかがでしたか?

次回は第11話の『晩餐』です。
是非、またおいでくださいね!


この物語は、毎週木曜日に1話ずつ掲載します。


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BLENDER-99-24/Cyclesマテリアルの基本3

Cyclesマテリアルの基本も第3回を迎えました。
前回までの2回で学んだマテリアル(シェーダー)はたったの2つだけ!

基本の基本、DiffuseとGlossyシェーダーでしたね。

こんなにスローペースのチュートリアルサイトは他にありませんから、誰ひとりおいてけぼりにしない覚悟で、今日も行きますよ。

【Blender-99 絶対に挫折しない3DCG入門 -24 Cyclesマテリアルの基本-3】

【今回の学び】

・Cyclesマテリアルを組み合わせる
・Glossyシェーダーとフレネル反射

前々回と前回でDiffuseとGlossyシェーダーをそれぞれ学びました。でもどうやら、この2つだけで実存する物質を表現するのは難しいような感じがします。前回の最後に学んだ〈フレネル反射〉にしても、シェーダーの設定を見る限り、どうやってやったらいいのかさっぱり分かりませんし……。

Glossyシェーダーの基本的な設定画面を見ると、これしかありません。

基本的な設定は実にシンプル
基本的な設定は実にシンプル

見る角度によって反射が変化して見えるためには、何かしら複雑な設定があって然るべきなのに……。

そこで登場するのが、今回初めて学ぶ〈Node Editor(=ノードエディター)〉です。ノードエディターの機能(画面)には、こちらからアクセスします。画面下メニューのいちばん左です。

24_02

切り替えると、何だか変なものが出てきます。この一つ一つの四角のことを〈ノード〉と呼びます。ノードとは、辞書的な意味で言うと、「こぶ」「ふくれ」「節」のことです。

ノードの一つ一つは何か一つだけの機能をプログラミングする小さな塊で、ノード同士が繋がることで、一連の機能や動作を実現するプログラムになります。

このノード同士の繋がりのことを〈ノード・ネットワーク〉と呼びます。別に覚える必要はありませんが……。24_03

 

これをいきなりいじり始めるのも少しハードルが高いので、まずはマテリアルパネル内の設定を変更することでここの表示が追随する様子を見てみます。

 

 

シェーダーを変更したことがプレビュー出来るように、画面を2つに分割してから始めます。

スザンヌを選択し、現在Glossyになっているシェーダーを、Mix Shaderに変更します。「Glossy BSDF」と書かれたところをクリックし、「Mix Shader」を選択するだけです。

「Mix Shader」は呼んで字のごとく、2つ以上のシェーダーを混ぜるためのシェーダーの箱のようなものです。前回学んだ一覧をもう一度載せましょう。分類としては「質感を合成するために用いるもの」にしましたね。

23_06

 

シェーダーをこれに変更すると、今までの設定は失われて空っぽのシェーダーが2つ生成されます。合成するための箱だけになって中には何のシェーダーも入っていないからです。

スザンヌとマテリアルプレビューを見ると、何も質感が設定されていないためいずれも真っ黒です。

24_05

このとき、ノードエディターの表示を見ると……

24_06

先ほどまでGlossy BSDFだったものが、Mix Shaderに替わっています。右側の「Material Output」というものは変化がありません。

Mix Shaderの方を見ると、Shaderという文字が2つあります。これはどうやら、マテリアルパネルと同じものを指しているようですね。表示の方法が変わるだけで、ずいぶん違う感じに見えるものです。Material Outputの中にある「Surface」も、マテリアルパネルと同じもののようです。

では、マテリアルパネルで「None(=何もない)」になっている表示をクリックし、そこに来るべきマテリアルをリストから選びましょう。動画のようにDiffuseを選択し、続いて下側のシェーダー用にGlossyを選択してください。

24_07出来ましたか?

いつの間にか、画面左のノードエディターも同じような表示になっています。Mix Shaderの下にある緑色のに、新しく作成(選択)した2つのシェーダーが繋がりましたね。

どうでしょう、この2つの画面。マテリアルパネルで全部設定すればいいのに、どうしてノードエディターなんてものがあるのでしょうか?

あ、ノードエディターの画面の方が直感的で分かりやすいな。そう思った人はいませんか?

そうなんです。同じ設定を表示していますが、ノードエディターの画面は〈どの設定がどこにあって、何に影響しているのか〉がとても分かりやすく作られています。

右端のMaterial Outputが、まさにシェーダーを設定した結果が集約される部分です。左側にある2つのシェーダーがMix Shaderで合成されて、最終的に右端のアウトプットに出て行く様子が、一目で分かりますね。

一方でマテリアルパネルの表示は同じようなサイズの四角い領域が下へ下へと増えていって、どの四角がどの四角と関係しているか分かりづらく、直感的ではありませんね。

それでは、ノードエディターを用いて前回概論だけ学んだフレネル反射を付け加えてみましょう。これは、2つのシェーダーの〈合成の仕方〉の部分に設定します。Mix Shaderの「Fac」の部分を見てください。

24_08b

FacとはFactor(=因子)という言葉の略だと思いますが、確かではありません。
 (BlenderGuruという有名なチュートリアルサイトのAndrew Price氏がいつもビデオでFactorと言っているので、多分間違ってはいないと思いますが……)

このFacは、初期設定で0.5という値になっています。これは、2つのシェーダーを半分ずつ合成しますよ、という意味です。

Glossyシェーダーの方のRoughness(=粗さ)を0に設定し、レンダリング・プレビューを見てみます。これが現在の質感です。
24_08
まさに2つのシェーダーが50:50で合成され、プラスチックのような質感になりました。でも、プラスチックでもありません。プラスチックはこんな風に、どこもかしこもツヤツヤではありませんものね。

ノードエディターで、反射にフレネル値を加えます。やり方は簡単。下のGIFどおりにやれば、すぐ出来ます。

ノード・エディターで編集すると、右側のマテリアル・パネルの表示も自動的に変化します。
ノードエディターで編集すると、右側のマテリアル・パネルの表示も自動的に変化します。

 

手順です。

・ノードエディター画面の下にあるメニューから、「Add」をクリック

・表示されたメニューの一覧から「Input」をクリックし、続いて「Fresnel」をクリック

・「Fresnel」ノードが生成されます。

・生成直後はそのまま移動出来る状態になっているので、マウスを動かしてMix Shaderの上あたりに持っていきます。もちろん、動かすときはクリックせず、確定のときにクリックします。
もし途中で移動をやめてしまったら、焦らずGキーを押して移動モードに入ります。
もしももしも選択も解除されてしまっていたら、焦らずにFresnelノードをクリックして選択(オレンジ枠が付く)、続いてGキーを押して移動させます。

・Fresnelノードの右側に「Fac」と書かれたがあります。そのをプレスして右下へドラッグします。紐のようなものが伸びます。

・紐の右端をMix ShaderのFacに繋ぎます。の上にドラッグすると繋ぎ口に吸着され、オレンジ色だった紐がグレーになります。

・マウスボタンを放すと、2つのノードが繋がります。

スザンヌがこんな質感になりましたか?
スザンヌがこんな質感になりましたか?

余分な艶が抑えられた自然な感じの質感になりました。でも、これはいったい何の物質の質感なのでしょうか?

ここで、Fresnelノードの中にある「IOR」の値に注目してみます。

24_11

IORとは、「Index of Refraction(=屈折率)」の略です。光が物体に当たって屈折する割合のことを示します(難しい物理の式のことは僕も分かりません。そんなようなもの、という程度の理解で問題ありません)。

これは、初期状態で1.45という値になっています。この値の屈折率を持つ物体は何か調べてみると、次のようなものがあります(1.45ジャストでないものも含みます)。

・マーガリン、ショートニング、望遠鏡・眼鏡・カメラ用レンズなどなど

上図のスザンヌは、上述のどれにも見えませんよね。これはどうしてかと言うと、上述の物質はいずれも光を通す物質だからです。先ほど作ったシェーダーはあくまでも光が透過せず、表面で光を反射するものです。

この質感をマーガリンに見えるように編集するのは少々難易度が高いので、普通のプラスチックに見えるようにIORの値を変更してみます。

その前に、質感の違いを分かりやすくするためにシーンを調整しました。スザンヌのDiffuseシェーダー色を少し暗くし、左右に追加の光源を置いています。シーン内に置いたスザンヌも一体だけにしました。現在の屈折率だと、こんな感じに見えます。

24_12

この状態に設定されたシーンは、こちらからダウンロード出来ます。

準備は出来ましたか?

では、屈折率(IOR)を変更して、色々なプラスチックの質感を作ってみましょう。

まずはポリプロピレンから。IORは1.48です。

CDケース、スプレーのキャップなどに使われているプラスチック
CDケース、スプレーのキャップなどに使われているプラスチック

 

次はアクリル樹脂。屈折率は1.49~1.53となっていましたので、差が分かりやすいよう、1.53を使用しました。

24_14_153
とはいえ、違いはほとんど分かりませんね。

 

次は、エポキシ樹脂です。屈折率は1.55~1.61ですので、1.61を使用しましょう。

24_15_161

続いてフェノール樹脂(ベークライト)、屈折率は1.58~1.66。1.66にします。

24_16_166

さて、4種類のプラスチックを作成してみましたが、違いが分かりますか? え、全部同じに見えるって?

では、4つをGIFアニメで切り替えてみましょう。

0.2秒で1コマのアニメーションです。素早く切り替えることで、光沢の変化が見られます。
0.2秒で1コマのアニメーションです。素早く切り替えることで、光沢の変化が見られます。

 

他にどんなプラスチックがあるかな、と思い一覧を見ていますと、屈折率が全く同じものがたくさんありました。ポリエチレン、ポリアミド樹脂、ナイロンはいずれも1.53で、アクリル樹脂と同じ屈折率です。

既に述べたように、今回変えている値は表面の反射に対する屈折率だけです。実際の物体の質感を決定するのは、これ以外に〈表面の滑らかさ・粗さ〉〈光を透過する度合い〉〈透明度と内部の粗さ〉など様々です。

これらのうち、基礎編で簡単に違いを表現出来るのが、〈表面の滑らかさ・粗さ〉です。例えば、ポリエチレンの塊を想定してみます。実際にはかなり光を透過する物質なので、このような見え方はしないのですが……。

GlossyシェーダーのRoughnessを0.1(つまり10%ぼかす)にしました。

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GlossyシェーダーのRoughnessが0.1

表面の感じは、何となくそれっぽくなったのではないでしょうか。

ちなみに、物体の中を光が透過するように設定(注意:「光が透過すること」と「透明であること」は異なります)すると、こんな感じに見えます。屈折率、Roughnessとも同じですが、ベースのシェーダーとしてDiffuseシェーダーでなく「Subsurface Scattering」という物質内部で光を拡散させるシェーダーを用いています。これはいずれちゃんと学びますので、今回は参考までに。

スーパーのレジ袋
これだと、本当にスーパーのレジ袋を固体の塊にしたような質感に見えませんか!
このようにきれいなレンダリング画像を得るためには、かなりの計算時間が必要です。入門編としてはそこまでの時間を掛けられない(=待てない)ですし、「えー、こんなに大変なの!」って、CGが嫌になってしまうのを避ける狙いもあって、このような質感は後回しにしようかな、と(笑

 

プラスチックっぽい質感の作り方(のごく基本的なところ)が何となく分かったところで、金属の質感をいくつか作成してみます。

まずは、銀です。

24_21
環境が真っ暗なので、頭の上が真っ黒に反射しています。右側に青っぽい部分があるのは、薄青色の光源を置いているからです。
屈折率は0.17、Roughnessを0.03にしてみました
屈折率は0.17、Roughnessを0.03にしてみました

あれ、と思いましたか?

金属の質感なら、Glossyシェーダーだけでも良いんじゃないか、って。

比べてみましょう。

24_23_glossy

確かにあまり違いは感じられません。ノードの構成は下記のようになるので、とてもシンプルです。

24_24

でも……と思いましたよね?

そうです。これで〈金属っぽい質感〉は作れますが、材質による質感の違いは〈表面が粗いか滑らかか〉しか表現出来ません。

もう一度、Mix Shaderによる金属表現に戻り、プラチナの屈折率である2.95を設定してみます。

あれれ?

プラチナのはずが……
プラチナのはずが……

これじゃあ全然プラチナじゃありませんよね。実は、金属質感のシェーダーを作るとき、基本色(=Diffuseシェーダーの色)を白っぽい色にしてはいけません。反射が入らない部分がその色になってしまうので、リアルな見え方から大きく外れてしまうのです。

では、どうするのか。

物体の色に影響を与えない色ということで、黒にするのが正解です。

24_26_platinum2

今度は随分黒くなってしまいました。グレーにするべきだったのでしょうか?

いいえ、金属ですから、周囲の色がばっちり映り込むのが当たり前。このシーンは環境が真っ黒なので、黒くなってしまうのです。暗い部屋にプラチナの指輪を落としてしまったら、闇に馴染んで見えづらいですよね。

環境のパネルに移り、背景色を変更しましょう。

背景色を真っ白にします

24_28_platinum3 24_29

どうですか?
だいたい想像したような質感になったのではないでしょうか。

ちなみに、銀の場合は屈折率の関係で基本色の影響はあまり受けないようです。背景色を白と黒に切り替えて比べてみました。

部分的にグレーと白が切り替わる部分があります。基本色の影響が出ているのは、反射が極めて弱いこの部分だけということになります。
部分的にグレーと白が切り替わる部分があります。基本色の影響が出ているのは、反射が極めて弱いこの部分(カメラに対してほぼ真正面を向いているあたり)だけです。

 

24_32
このGIFアニメはリピート設定にしていません。再生するにはクリックしてください

最後に、屈折率の値を徐々に変更したGIFアニメを作ってみました。基本色をピンクにして、影響が分かりやすいようにしています。

屈折率が1以上の場合、基本色と反射色□との関係はゆるやかなグラデーションを持った変化になっています。

屈折率が1未満の場合、両者の関係はかなり急激な変化を持っていて、2つの色の境界がくっきり見えてしまいます。これは表現上少々好ましくない結果を生みますが、実は金属の基本色は反射色とかなり似た色になっているものです。

例えば白いライトを金塊に反射させても光は金色になり、真っ白にはなりません。そのため、基本色と反射色の境目が多少くっきり見えても大きな問題になることは少ないのですね。

参考までに、金のシェーダー設定を載せておきます。

ただ、Glossyシェーダー単体でもほぼ同じような見栄えの質感になります。現実の世界では基本色と反射色がくっきり分かれてしまうようなことはありませんし、金属の質感を簡易的に作りたいときは、Glossyだけでも良いのかもしれません。

24_33

ちょっと分かるような分からないような話になってしまって申し訳ないのですが、今回の授業はこれにて終了とします。

最後に注意事項です。

こちらで掲載されたシェーダーの設定は、あくまでも入門用として簡易的に作成したものです。本当にリアルな質感を表現するためには、こちらに掲載した以外にも多くの設定をしなければなりません。
あくまでも、入門編の質感設定として覚えるようにしてください。

もっと正確なシェーダーを作成するためには、物理の知識も必要になります。でも、ご安心下さい。僕自身、そんな知識はこれっぽっちもありませんので。

そういうときは、アドオンなどで先人の知恵を拝借するのがいちばんです。

しかしながら、この〈Blender-99〉はBlenderの標準機能を用いて3DCG制作の楽しさに触れながら、基礎的なテクニックや知識を学ぶことが目的です。そのため、無料・有料・公式・非公式合わせて数限りなく存在する〈add on〉(=アドオン、機能を追加するソフト)にはあまり触れないことにしています。もちろん、Cyclesのような標準アドオンはきっちり学びますし、必要に応じて取り入れるようにしますが。

とはいえ、最後まで学習すればいろいろな作品を一人で作れるようになることは請け合いますので、そこはご心配なく!

少々長くてややこしい話もありましたが、しっかり頭に入りましたでしょうか?
繰り返し読んでも試しても分からないことがあれば、どうぞお気軽にコメントを残してくださいね。
ツイッターなどで質問してくださっても構いません(すぐにお答え出来るかどうかは分かりませんが)


 

屈折率引用サイト:『屈折率データ』

 

 


 

次回は、〈透明〉を表現するシェーダーについて学びます。

【今回の学び】

・様々なCyclesマテリアル
・Glossyシェーダーとフレネル反射
【次回の学び】

・透明を表現するシェーダー

今回も、お楽しみいただけましたでしょうか?
それでは、ぜひまた次回もお越しくださいね!

Happy Blending!!

【再放送連載2周目!】『さよなら、ロボット』第9話「探索」

epubビューワのBiB/iを最新版にしてますますパワーアップの『さよなら、ロボット』ですが、お楽しみいただいてますでしょうか?
この再放送によって、一人でも多くの方にこの物語を届けられたらなあと、今日も一人念じている淡波でございます。

もしも第1回を見逃してしまったあなたのために、こちらにリンクを張りますね!
第1話『シード』
(このページのタグクラウドで「さよなら、ロボット」をクリックすれば、連載を辿れますよ)

前回は、とうとうバチカンでスミカの巻き込まれる恐ろしい事件が勃発したエピソードでしたね。

第9話の「探索」では、そんな中で考えるマサル。そして、ジェイクが、タリーが言います。

先週のお話は、こんな終わりかたでした。

 アメリカがまた戦争を始めるのか……。今世紀に入ってから一体何度めのことだろう。だが今度はいつもの身勝手な介入とは趣を異にしている。少なくとも大半のキリスト教世界はアメリカの参戦に諸手を挙げて賛成するのだろう。経済浮揚目的の内政干渉や侵略ではなく、一世紀も前から標榜してきた《世界の警察官》としての役割を本当に果たす時が訪れたのだから。

では、続きをどうぞー。

第9話『探索』
『さよなら、ロボット』第9話

BiB/iの表示に不具合のある方用のPDFは、こちらです!
第9話『探索』(PDF版は、書式などが若干異なることがあります。ご了承下さい)


いかがでしたか?

次回は第10話の『マサチューセッツ』です。
是非、またおいでくださいね!


この物語は、毎週木曜日に1話ずつ掲載します。


もう待ちきれない!
というあなたは、Amazon Kindle Store楽天KOBO電子書籍ストア、またはカクヨム(横書きです)に急ぎましょうか!

いずれも現在無料ですよ

BLENDER-99-23/Cyclesマテリアルの基本2

こんばんは、それともお早うございますでしょうか。
GWももう残すところ週末だけとなりました。

最後の2日は、Blenderで過ごしましょうね!
では、開始。

【Blender-99 絶対に挫折しない3DCG入門 -23 Cyclesマテリアルの基本-2】

【今回の学び】

・様々なCyclesマテリアル
・Glossyシェーダーとフレネル反射

前回の最後の状態になっているシーン。ダウンロードはこちらから。
前回の最後の状態になっているシーン。ダウンロードはこちらから。

前回シーンを使いたい方は、こちらからどうぞ

マテリアルを変更するために、まずはどんなものがあるか見てみましょう。

マテリアルの表示されたパネルで、薄緑色の球で表示されたプレビューがあります。その下に、「Surface:Diffuse BSDF」とあります。この「Diffuse BSDF」と書かれた部分をクリックします。

ずらずらっと、マテリアルのリストが出ます。
ずらずらっと、マテリアルのリストが出ます。

 

リストをアップで見ます。
一番上に「Shader」、「Link」と書かれています。左の「Shader(シェーダー)」が、マテリアルそのもの、右の「Link」は、設定したマテリアルを外すためのものです。

マテリアルそのものなら、どうしてShaderなんて言うのでしょうね?
それを説明する前に、リストをじっくり見てみましょう。

23_03

たくさんありますが、これが全て別々の物質の質感を現すためのマテリアルというわけではありません。

それは、Shaderが現実世界の「マテリアル(=物質)」ではなく、あくまでもCGのバーチャルな世界で〈それを表現するためのプログラム〉だからです。Shadeというのは陰のこと。Shaderを直訳すると、〈陰影を付ける役割を持つもの〉というような意味になります。
物質の質感を設定するためのプログラムをShaderと呼ぶことが、なんとなく飲みこめましたでしょうか?

さらに、Shaderは物質そのものではなく、プログラムとしての役割ですから、それをオブジェクトに割り当てるだけでは何も起こらないものもあります。ちょっと分かりにくいので、分類してみましょう。

23_06

 

オレンジに区分した〈特定の質感を表現するもの〉から始めますが、アルファベット順でなく、使用頻度が高めのものからにしましょう。難しめのものは後回しで、ね!

前回のDiffuse BSDFと同じくらい重要で基本的なシェーダーがGlossy BSDFです。実はこの2つを使いこなせるようになるだけで、作りたい質感の八割方は出来てしまうんではないかというくらい大事なものです。

奥のスザンヌをGlossyにしてみました。右手前のものもリンクしているので、同じになっています。Glossyとは、マテリアル・パネルのプレビュー球を見ると分かるとおり、金属的な光沢を持つシェーダーです。プレビューではシルバーに見えますが、スザンヌは白っぽいです。これ、どうしてか分かりますか?

はい、正解。そうですね。

このシーンを覆う環境(スザンヌの上)はまっ白い世界ですから、それがスザンヌの上半分に映っています。23_03b
プレビューでは、周囲が薄いグレーと濃いグレーのチェッカー模様になっていますので、球体にもそれが映り、全体としてシルバーに見えるのです。マテリアルの「Color」としては、白が設定されています。

色をいじってみましょう。

23_08

ここで一つ注目したいのは、耳の前、陰部分の色です。紺色の時は周囲と同じような暗い陰になっていますが、他の明るめの色の場合は、そこだけ急に明るくなっています。これは、耳に当たった光が側頭部の陰の部分に反射しているからです。このように、反射の強い物質は、光が当たっていなくても明るいものが映っていれば明るく見えるのです。

これは、現実の世界でも同じです。身の回りにある反射が強く艶のあるもの、例えば鏡です。暗い部屋にあっても、手前に明るい部屋があれば、その明るい部屋が映っている部分は明るく見えますよね。まあ、当然のことですが!

■反射と間接光との違い■

ここで言う光の反射とは、光によって照らされた明るいものが、陰の部分にも映り込んで見える。ということです。間接光によって暗い側が照らされているのとは異なり、映ったものの形まである程度はっきり見えます。鏡のような反射ですから。
いっぽう間接光によって明るくなる場合は、照らされた物体の表面で光が乱反射して照り返すので、ここまでくっきりと形に現れません。

また、艶のある物体に当たった光は集光効果を起こし、実際に光を発生させます。鏡で太陽光を反射させるように実際の光エネルギーを伝達し、照らされた側を明るくします。
でもこれは大変高度な計算を繰り返すため、レンダリング計算の負荷が異様に増大します。Cyclesはこの集光効果コースティクスと言います)に対応してはいますが、あまりにもレンダリング時間が掛かる(何百時間も要したりします)ため実用的ではありません。コースティクスがオンになっていると、いつまでも白い粒々が画面から消えなかったりしますので、現在までのバージョンではあまり使用するべきではないと思います。
このことについては、また別途学びましょう。

DiffuseとGlossyで陰部分の見え方がどう違うか、比較してみます。

光源の影響を分かりやすくするため、空(環境)を真っ黒にしています。太陽光だけの光源で、どう見えるか比べてみましょう。
光源の影響を分かりやすくするため、空(環境)を真っ黒にしています。太陽光だけの光源で、どう見えるか比べてみましょう。

Glossyでは、明らかに耳の形がこめかみに映っているのが分かると思います。Diffuseでは、こめかみのあたりがぼんやり明るくなる程度です。

さて、コラムでの説明で「鏡」という言葉を使いましたが、ここでのGlossyの見え方は鏡とはかなり違います。色設定用の四角い枠の下にある「Roughness(=ラフネス、粗さ)」という値を見ると、0.2に設定されていますね。

23_10

 

この値を変更してみましょう!
まずは、減らします。

質感がかなり劇的に変化するので、0.05(つまり5%)ずつ値を変えました。
質感がかなり劇的に変化するので、0.05(つまり5%)ずつ値を変えました。艶が増すと、今までには見えなかった左にいるスザンヌの青い色まで反射の中に見えてきます。
マテリアルのプレビュー球を見ると、球体が部屋の中に置かれていることも分かりますね。

 

Roughness値をゼロにすると、完全な鏡になりました。空が真っ黒なこともよく分かります。スザンヌの色を構成するのは、
「床の緑」「空の黒」「太陽光の白」

この3つしか要素がないことが分かります。〈完全な鏡〉とは、こういうことですよね。自分自身の色は存在しません。
(実際の鏡は完全な100%の反射をする物質ではありませんので、ガラスのほのかな緑色があったり、映るものが若干暗くなったりします)

完全に反射し、しかも反射がぼけている質感のスザンヌを見ると、〈周囲の色と光の色がブレンドされてオブジェクトの色になる〉ことが分かりますね。

次に、Roughnessの値を増やします。

こちらは10%刻みです。
こちらは10%刻みです。

 

いかがですか?
Roughness(反射の粗さ)を変えると、質感が大きく変わりますね!
反射のちょっとした違いで、粘土のように見えたりベルベッドの布地のように見えたりもします。

では、これだけでいろいろな質感を表現することが出来るのでしょうか?

いいえ、残念ながらそれは違います。
Roughnessの値を変えて表現出来る質感は、あくまでもどこから見ても光を同じように反射する質感だけです。つまり、金属的な反射です。さきほど「ベルベッドのような」と書きましたが、〈何となくそんな感じに見える〉だけで、実際のベルベッドの質感とは似て非なるものだったりします。
Roughnessが1の場合の質感は、徹底的に艶がなくなるように粗い紙やすりで磨き込まれた金属のような質感です。

え? そんな物体はない、ですって?

そうですね。ちょっと、そんな質感を持つ物体はなさそうです。あくまでもこれはCGの世界だから、嘘なのでしょうか?

いいえ、そうではないのです。
これはとても基本的な質感なので、これで良いのです。3DCGの世界では、世の中の物体の様々な質感を表現するために、基本的な質感(例えばDiffuseとGlossy)同士を組み合わせて行なうことが多くなります。それをどのように組み合わせるかが、質感の違いとして現れるのです。現実に存在する物質と同じ見え方にするために、物理的な様々な設定値を調整して再現するのです。
さて、ちょっと難しくなりますが、安心して付いて来てくださいね。

まず、反射する物質と反射しない物質の違いを考えてみましょう。

何が違いますか?

例えば……

・反射する物質
ある物質の近くに何か別のものを置いたとき、映り込みます。

・反射しない物質
何か別のものを近くに置いても映りません。

本当にそうでしょうか?

いくつか写真を撮ってみましたので、見てみます。

 

【写真1】テーブル上のイチゴジャム瓶

1. 真上からテーブルだけを見ると、反射の程度は少なく、撮影したカメラの形もうすぼんやりとしかテーブルに反射していません。

23_13a

 

2.斜め上から。瓶の下には影が落ちています。

23_13b

 

3.もう少し寄って、カメラ位置を低くします。窓外の光がテーブルに反射して光っています。

23_13c

 

4.もっと視線を低くします。瓶の影が、いいえ、影ではなく映り込みがテーブルの表面に現れました。

23_13d

 

5.テーブルの高さギリギリまでカメラの位置を下げます。窓際の植物が映り込んでいます。瓶の映り込みも、よりはっきりしてきました。これが〈影〉でないことは明らかです。

23_13e

 

6.レンズがほぼ天板の高さになるように、位置を下げました。天板はもはやツルツルの物体となり、植物やカーテンを鏡のように反射しています。ピントが合っていないのにも関わらず、瓶の映りもはっきりしています。特に接地面の瓶底の形が、上下対称に映っていますね。

23_13f

 

どうしてこんな風に見えるのでしょう?

世の中のほとんどの物質は、ほぼ例外なく光を反射します。表面が凸凹でひどい乱反射を起こすもの以外は、その物体を真横に近い角度から見れば必ず鏡のような反射(=「鏡面反射」といいます)をするのです。

え、信じられない?
テーブルは元々艶のある質感だから、ですか?

では、表面がゴム引きになっていてマットな質感のKindle端末を置いてみます。

 

【写真2】Kindleの上のイチゴジャム瓶

1.いかにもマットな感じの質感です。

23_14a

2.視線を下げてもそのマットさは変わりません。

23_14b

3.かなり視線を下げましたが、やっぱり映りません。マットな質感、だからでしょうか?23_14c

4.目一杯まで下がると、おお、Kindleの表面に艶が出てきました。23_14d

5.レンズの中心が断面に接するあたりまで下がります。ピントがぼけてしまいましたが、いちばん奥側では鏡のようになっています。レースのカーテンの柄まで映っているのが見えますでしょうか。23_14e

 

え、それでもまだ信じられませんか?
では、普通の段ボール箱で同じことをやってみます。段ボールの表面は誰でも知っているとおり、さらっとしていて反射なんかしませんよね。

【写真2】Kindleの上のイチゴジャム瓶

1.見慣れた段ボールの質感です。
23_15a

2.視線を下げても、見え方は同じです。
23_15b

3.ぐっと視線を下げると、ほら、反射が現れました。
23_15c

4.ぎりぎりまでレンズ位置を下げました。鏡とまではいきませんが、くっきりと鏡面反射が現れています。
23_15d

 

そう、思い当たる節がありますよね。真夏のアスファルトに起こる〈かげろう〉や、砂漠で見られる〈蜃気楼〉と、同じ現象です。

これを、物理用語で〈フレネル反射〉と言います。
Fresnelと書きますが、フレシュネルやフレズネルではないので、覚えておきましょうね。
僕自身、実を言うと難しい理屈は分からないですし、フレネルの式の内容もさっぱり理解出来ません。

ただ、これだけは覚えておくと便利です。

■フレネル反射■
物体は、それを観察する角度によって鏡面反射の強度と粗さが変化する。
その変化の度合いは物質によって固有であり、人間の目はその違いを感じることによって質感を判断する。
一般的に、金属以外の物質は、観察角度が90度に近づけば鏡面反射は弱まる。
観察角度が0度に近づけば鏡面反射が強まり、粗さが弱まる。完全な0度では鏡に近似の状態となる。
(完全な0度では物体が見えないので、完全な鏡になった状態は見えませんが)
ただし、金属はその限りではない。金属には様々な反射の性質があるが、観察角度に関わらず鏡面反射の強いものが多い。

23_16

Blenderでは、このフレネル反射の制御に物体の〈屈折率〉を使えます。上の図では、黒い球体に天然ゴムの屈折率を適用しています。周囲を取り巻く環境は、雲のある空です。真横から見た概念図と立体の球が混在しているので、0度と90度の違いが分かりづらいかもしれませんが、球体の周囲ぐるりが0度に近い見え方です。雲などが映っているのが見えますでしょうか。真ん中あたりが90度です。あまり鏡面反射が入っていないことが分かります。

もう少し分かりやすいように背景付きでアップにしてみたのが次の図です。

23_17
上半分のぐるりと周囲に、くっきりした空の映り込みが見えます。

様々な物質の屈折率については、WEBで「フレネル反射 一覧表」などのワードを用いて検索してみてください(今回の授業だけでは、それをどうしたら良いのか分からないのですが……)。


さて、Glossyシェーダーの簡単な説明をするだけで、予定の文字数を大幅にオーバーしてしまいましたので、今回はこれで終了とします。

次回は、DiffuseシェーダーとGlossyシェーダーを組み合わせる方法を学びます。ちょっと難しいことも学びますが、大丈夫です。じっくりゆっくり、きっちり理解出来るように進めますので、心配せずに付いて来てくださいね!(も、もちろん、まだまだ基本の基の域を出ませんのでご安心を!)

【今回の学び】

・様々なCyclesマテリアル
・Glossyシェーダーとフレネル反射
【次回の学び】

・Cyclesマテリアルを組み合わせる
・Glossyシェーダーとフレネル反射

今回も、お楽しみいただけましたでしょうか?
それでは、ぜひまた次回もお越しくださいね!

Happy Blending!!

【再放送連載2周目】『さよなら、ロボット』第8話「陽動」

2017年5月1日、本連載に使用しているepubビューワの〈BiB/i〉を最新版にアップデートしました。
これまでより動作が軽快になり、iOSでもきれいに表示されるようになりました!

淡波無料本の中で1番人気(2017.4月現在も!)の『さよなら、ロボット』を「再放送」と題して連載しているこのシリーズですが、お楽しみいただいてますでしょうか?

もしも第1回を見逃してしまったあなたのために、こちらにリンクを張りますね!
第1話『シード』
(このページのタグクラウドで「さよなら、ロボット」をクリックすれば、連載を辿れますよ)

前回は、姿を消したロボットたちの行方と、不可解な行動についてのエピソードでしたね。
物語がどんどん盛り上がってきましたよ!

第8話の「陽動」では、ジャーナリストとして主人公たちが意見交換をする中、とうとう恐ろしい事件が勃発します。

先週のお話は、こんな終わりかたでした。

 父さんが俯いて言った。
「大丈夫、ロボットが意図して人に危害を加えることはないよ。それは五十年来破られたことのない不変の法則だから」
 今ひとつ自信はなかった。ロボットは故意にカメラを壊し、橘氏の漁船を盗んだのだ。何処か目的地があって、奴等は出帆したのだ。各国で姿を消した無数のロボット達も、恐らくは同じ場所へと向かい、行進を続けているのだ。

では、続きをどうぞー。

第8話『陽動』
『さよなら、ロボット』第8話

BiB/iの表示に不具合のある方用のPDFは、こちらです!
第8話『陽動』(PDF版は、書式などが若干異なることがあります。ご了承下さい)


いかがでしたか?

次回は第9話の『探索』です。
是非、またおいでくださいね!


この物語は、毎週木曜日に1話ずつ掲載します。


もう待ちきれない!
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いずれも現在無料ですよ

読書感想:『神様とゆく! 十一泊十二日小説を救う読書の旅』By弍杏

ちょっと久し振りにKDP作品を読みました。
この弍杏氏の俗称『かみうた』はちょっと前に読み始めていたのですが、なかなか続きを読む時間が取れずにいました。
好きな作品だし、とても面白いので、なかなか読めなかったのは単に僕がさぼっていたせいです。
念のため。
半分弱まで読んで止まっていましたが、このGW、一気に読了しました。
(一気に、って言うほどのボリュームじゃありませんが)

さて、この『かみうた』ですが、簡単に言うとこんなお話。

──ちょっとネタバレですが、そんなことで魅力が半減する小説ではありませんので、問題ないでしょう──

世の中にはもう面白い小説なんかない。だから、もう小説なんか滅ぼしてしまえ!
そう、小説の神様が言いました。
主人公は逆らいます。自分は小説に救われたのだ、面白い小説っていっぱいあるんだから!
と。
(前半を読んだのはもうだいぶ前なので、詳細の記憶はおぼろげです)
主人公の部屋の押し入れに勝手に居着いてしまってポテチをむさぼる小説の神様は、言います。
では、面白い小説を十冊、わたしにプレゼンしなさい。もしそれが本当に面白かったら、小説を滅ぼすのは止めてもいいよ、と。

そして、主人公はかつて愛した小説の数々を神様にプレゼンします。

というもの。

何しろ小説愛に溢れていて、ここで紹介される作品はどれもこれもたいへん魅力的で(実は、僕は一冊も読んでいなかったのですよ。何とも情けないことにね……)、この小説自体がすぐれた評論のようです。

紹介されている作品は、

安倍公房『箱男』 
神坂一『スレイヤーズ!』 
江戸川乱歩『屋根裏の散歩者』 
大槻ケンヂ『くるぐる使い』 
小林泰三『酔歩する男』 
乙一『夏と花火と私の死体』 
佐藤友哉『フリッカー式 鏡公彦にうってつけの殺人』 
高橋源一郎『さようなら、ギャングたち』 
ドナルド・バーセルミ『雪白姫』 
そして……。 

となっています。
(これはAmazonの紹介文からの引用なので、ネタバレではないですねw)

詩的でスピード感のある独特の文体で書かれた世界に浸る時間は、とても心地のよいものでした。
弍杏氏のファンにとってはバックグラウンドを知ることが出来るので、特にオススメですね。

章ごとにある扉のRin氏によるイラストもかわいらしく、ハイセンスです。

この本を読むと、本を読みたくなること請け合いですし、あなたが作家なら、「もっともっと面白い作品を書かなきゃ!」って、うんうん唸ってしまうこと請け合いです。

GWで遊び疲れた体に、こんな作品はいかがでしょうか、ね。

BLENDER-99-22/Cyclesマテリアルの基本

グディーブニンっ、ガイズ!

さて、最初にお断りしておきます。
今日もウェブ検索でこのサイトを訪れてくださった方が多いかと思いますが、このBlender-99は本当の初心者(しかも3DCG自体が初めて)の方に向けたチュートリアルと解説を掲載したサイトです。

ちょっとでもCGマテリアルの作り方やCycles使用の経験のある方にとっては、新しい学びのない内容かと思いますので、検索結果画面に戻って詳しいチュートリアルサイトを探した方がいいかもしれませんよ。

でも、もちろん今回も脱線しまくりで進みます。
もしかしたら、知らなかったことを1つくらい学べるかもしれませんよ!

では、始めましょう。

【Blender-99 絶対に挫折しない3DCG入門 -22 Cyclesマテリアルの基本-1】

【今回の学び】

・新規マテリアルの作り方
・マテリアル色の変え方
・複製オブジェクトのマテリアルを変更
・マテリアルを別のものに変更

まずはいつものようにBlenderを起動。学習のための簡単なシーンを作りましょう。

GIFアニメの再生は1回に設定しています。最初から見たい時はクリックしてください。

 

手順です。

1.Xキー、エンターキーの順に押し、デフォルトキューブ(最初から3Dビューポートにある立方体)を削除します。
2.地面を作ります。ショートカットキーを使いましょう。

3.Shift + A で作成メニューが出ます。そこから、「Mesh」の中の「Plane」を探してクリックします。平らな板が画面に現れました。

4.サイズを大きくします。左側にツール・パネルは出ていますか? 出ていなければTキーでパネルを出します。

5.ツール・パネルの下半分に、たった今作成したオブジェクトの設定が出ています。「Add Planes」となっていますね。

6.「Radius(=半径)」が1になっていますので、ここを10に打ち替えます。プレーンが大きくなりました。

7.次にスザンヌ(猿)を作成します。今度はメニューバーから作成しましょう。

8.メニューバーの「Add」から「Mesh」、「Monkey」の順にクリックします。スザンヌが出てきましたが、地面に埋もれています。

9.「3」を押して側面からのビューに変更し、位置関係が分かりやすくなるように「5」を押して遠近感のない〈オルソビュー〉にします。

10.スザンヌの向きが不安定なので、「R」キーを押して回転モードにし、アゴと後頭部が地面に当たるくらいの角度にします。
覚えていますか? Rキーを押した後は、そのままマウスを動かせば良いのでしたね。ボタンは確定する時に押します。

11.地面の上に乗るようにスザンヌを移動します。移動のマニピュレーターのうち、上向きの青い↑をつかんでドラッグします。

12.もちろん、移動のショートカットキーである「G」とZ軸方向を示す「Z」を押してマウスを動かしてもいいですよ。

13.だいたいちょうど良い位置に来たら、矢印を放すかクリックします。

14.作ったばかりのスザンヌは角張っています。滑らかにするために「サブディビジョン」します。

サブディビジョンって?■
直訳すると再分割。一言でいうと「角を丸める」ということです。
単に角を削るのではなく、内部的に行われる高度な計算に基づいて全ての角を丸くします。

15.画面右側のプロパティ・パネルから「モディファイヤ」(スパナのアイコン)を選択し、現れた「Add Modifier」ボタンを押します。

16.モディファイヤの一覧から「Subdivision Surface」を選択します。途端にスザンヌを覆うポリゴンの四角形が細かくなります。

17.もっと細かくしてきれいにしましょう。「Subdivisions」の値を2にします。
(あまりたくさん増やしてはいけませんよ。パソコンのメモリがいっぱいになって、クラッシュすることがありますから!)

18.分割が細かくなりましたが、表面は角張ったままなので滑らかにしましょう。

19.左側のツールパネルを見ます。先ほども使用したので、表示されていますね。

20.上半分で、一番上のタブ「Tools」が選択表示されているはずです。そうなっていなければ、「Tools」タブを押して表示させます。

21.下の方に、「Shading」(シェーディング=明暗づけ)という設定があります。

22.「Smooth」を押します。スザンヌの表面がとても滑らかになりました!

スムーズとサブディビジョンの違いは?■
サブディビジョンは実際にポリゴンを細かく分割して滑らかにします。そのため、データ量が増加します。
スムーズは、角の部分で明るい側と暗い側の境をぼかします。実際のポリゴンは細かくなっていません。
次の3つのGIFアニメで、オレンジ色で示されたアウトラインに変化がないことに注目してくださいね。
サブディビジョンなしのカクカクしたポリゴンのシェーディングを滑らかにすると、かなり無理やり感があって、不自然です。
サブディビジョンなしのカクカクしたポリゴンのシェーディングを滑らかにすると、かなり無理やり感があって、不自然です。

 

サブディビジョンを1回分かけると、各ポリゴンの縦横がそれぞれ半分に分割されます。遠目には、これでも十分きれいです。
サブディビジョンを1回分かけると、各ポリゴンの縦横がそれぞれ半分に分割されます。遠目には、これでも十分きれいです。

 

2回再分割すると、表面をスムーズにしなくてもかなり滑らかになります。もちろん、オブジェクトの大きさや元のポリゴンの細かさによりますが。

 

24.後々マテリアルのいろいろな特徴を見たいので、スザンヌを複製します。
複製(複製には種類があること、覚えていますか?)をメニューから作りましょう。スザンヌを選択した状態で、下のメニューバーで「Object」、「Duplicate」をクリックします。
そう、ショートカットの〈Shift+D〉を使えば速いですね!
25.「Duplicate」をクリックした後は、〈ボタンを押さずに〉マウスを動かします。今回は真横に置きたいので、Xキーを押して軸を固定し、動かしましょう。

 

26.左クリックかエンターキーで確定し、準備が完了しました。


いやあ、長い前置きでしたね……

では、マテリアルの話に入りましょう。

最初にレンダラーをCyclesに変更します。画面の上、ちょっと右側ですね。
22_05

プロパティ・パネルでマテリアルのタブを選択します。
オレンジ色の球体がアイコンです。
22_06

「New」ボタンを押して新しいマテリアルを作成します。

新規作成されたマテリアルは白い色になっているので、3Dビューポート上のスザンヌも白くなりました。
マテリアルのプレビュー表示を開いて、色をちょっと変えてみましょう。

あれ?
3Dビューポート上でスザンヌがオレンジになりませんね。
そう、ご指摘の通りです。
3Dビューポート上の色がマテリアルの色を反映するのは、ビューポートの表示モードが「マテリアル」になっている時ですよね。

マテリアルを作成していない左のスザンヌと地面は白くなりました

 

はい、これで雰囲気がつかめます。
でも、もっといい表示がありましたよね、レンダリング・プレビュー表示です。
表示に少々時間がかかることはありますが、基本を学んでいる段階では重いデータでもありませんから、レンダリング・プレビューで進めます。ただし、これまでも学んだとおり、レンダリング・プレビュー表示だとオブジェクトを選択していることが分かりません。画面を二分割して、マテリアル表示と一緒に見ることにしましょう。

ライティングの時と同じ画面表示ですね。
ちょっと見栄えが暗いので、「World(=環境)」の設定から背景色(つまりここでは空の色)を真っ白にしました。ライティングの回でもやりましたので、やり方は大丈夫ですね?

「Material」のタブに戻りましょう。
色の付いた四角の上を見ると、「Surface:Diffuse BSDF」となっています。
BSDF」については難しいCG用語なので、覚える必要はありません。注目するのは、Surface(=表面)とDiffuse(=拡散反射)です。

■Diffuseって?■
物体の色は、そこに設定した色だけでは決まりません。「表面がどのような質感であるか」、それから、「光の当たり方」によって概ね決まります。
更には、光の通し方や内部での拡散なども色を決める要素として重要です。
ディフューズ(拡散反射)というのは、光が拡散するということ。例えば艶のないタイプの紙や布のような質感を想像してください。当たった光を鏡のように鋭く反射することはなく、表面に光がふわっと広がるイメージです。
拡散反射によって定義される色は、色指定で設定した色に比較的近いものなります。当てる光の強さが正しく調整されていれば、色の出方がイメージ通りになる。それが拡散反射による色です。
上の例でも、マテリアルの設定色とスザンヌの色は概ね同じイメージになっていますね。

最も基本的な色の付け方が分かったところで、地面に色を付けてみましょう。
やり方を見ないで、暗いグリーンに出来ますでしょうか?

こんな感じに出来ましたか?
地面が白いときにスザンヌの下あたりがうっすらとオレンジ色になっています。これは、スザンヌに設定したオレンジ色が光を受けて反射し、オレンジ色の光が間接的に地面を照らしているのです。

 

次にいきます。

それぞれのマテリアルを見ると、「Material.001」などの名前が自動的に付いています。失敗してやり直すと、その分連番が増えていきます。
さて、これだと作業をしているうちに段々何が何だかわからなくなってしまいそうです。
今後、シーンの中に配置するオブジェクトが増えてくると、マテリアルもごっちゃになりがち。それを防ぐため、より分かりやすくするために、それぞれのマテリアルには名前を付ける習慣をつけておきましょう。

オブジェクトを選択し、表示されたマテリアル設定に対して名前を付けます。

マテリアルのオレンジ球体アイコンがあるところの右欄をクリックし、マテリアルの名前を入力します。
マテリアルのオレンジ球体アイコンがあるところの右欄をクリックし、マテリアルの名前を入力します。

3Dビューポートには二つのスザンヌ・オブジェクトがあります。
左のスザンヌにも色を付けて、名前も付けましょう。

22_14b

もう少しやってみましょう。

今度は、青紫のスザンヌを複製してみます。先ほどと同じように、今度はショートカットで行ないましょう。Shift+Dですね。

22_15

青紫のスザンヌを複製した後で、新しいスザンヌを後ろ方向に複製しました。複製の色を薄いグリーンに変えたら、あらら、元のスザンヌもグリーンになってしまいました。

これはどうして?

Blenderのマテリアルは、オブジェクトと1:1の関係になっているわけではありません。マテリアルとオブジェクトはそれぞれ別のデータとして独立した存在で、それぞれがリンクした関係になっているのです。

一言でいうと、そのほうが都合が良いからです。

色々なオブジェクトを作成すると、形が違ってもマテリアルを同じにしたいものや、形が同じでもマテリアルを別にしたいものが出てきます。マテリアルのほとんどの設定を同じにして、でも色だけは変えたい、ということもあります。

そうすると、マテリアルとオブジェクトはそれぞれが独立していた方が便利なのですよね。

画面に戻りましょう。

左のスザンヌに当ててあったマテリアルは青紫でした。
(この「当てる」という行為を、3DCGでは「アサインする」と言います。覚えておきましょう)
マテリアル名は、「Suzanne_blue」。色を変えても名前は変わりません。これは当然ですね。マテリアルアイコン(オレンジの球)の右を見ると、名前の「Suz..」の右に、これまではなかった「2」という数字が現れています。

これは、「このマテリアルは2つのオブジェクトに使われています」という意味です。2つのオブジェクトに使われているマテリアルの色を変えてしまったので、当然、どちらのスザンヌも色が変わってしまったわけです。

では、左の2つのスザンヌを色違いにするためにはどうしたら良いのでしょうか。

元のスザンヌを選択すると、マテリアルの名前がちゃんと元のままであることが分かります。

簡単です。先ほどの「2」をクリックするだけです。そうすると、マテリアルの名前が「Suzanne_blue.001」となり、先ほどまでのマテリアルとは別物になります。これで、前のスザンヌだけ、再び青紫に戻せます。
(もちろん、青紫を緑色に変更する前にマテリアルを別物にすれば、新しいスザンヌだけを新しい色に変えられます)

今度は逆に、「オレンジ色のスザンヌを緑のスザンヌと同じにする」方法を見てみます。簡単ですよ!

22_18

マテリアル名の左のアイコン(オレンジの球)をクリックすると、現在シーン内にあるマテリアルの一覧が出ます。そこから、目的に薄緑マテリアルを選ぶだけです。

最後にもう2つマテリアルの切り替えをやって、慣れましょう。繰り返し似た操作を行なうことで、すっかり自分のものになるかと思いますので。

全てのオブジェクトに、今までと違うマテリアルをアサインしましょう。マテリアルを切り替えると、マテリアル名の右にある数字がどんどん変わります。そのマテリアルがいくつのオブジェクトに使われているのかが変わるからです。

次は、全てのオブジェクトに同じマテリアルをアサインします。今度は1つずつでなく、リンク機能を用いて一度に行ないます。動画で手順を見てから、簡単な解説を見ながらやってみましょう。もちろん、以前の回でリンクの解説を行なっていますから、それを覚えていれば解説なしで出来るはずですが(にやり


 
1.オブジェクトを選択します。Shiftを押しながら、順番に全てのオブジェクトを選択します。最後に選択したものがリンク先になります。つまりマテリアルを合わせる元になります。

2.最後に選択したものが明るいオレンジ色の枠で囲まれていることを確認し、Control+Lキーを押します。

3.リンクのリストから、「Materials」を選択します。

無事、マテリアルが同じになりましたか?


 

今回はこれで終了です。

質感設定の第1回目として、マテリアルのほんの入り口を学びました。次回から、もっともっと表現力をアップ出来るマテリアルを学びます(もちろん、まだまだ基本の基の域を出ませんのでご安心を!)

【今回の学び】

・新規マテリアルの作り方
・マテリアル色の変え方
・複製オブジェクトのマテリアルを変更
・マテリアルを別のものに変更
【次回の学び】

・様々なCyclesマテリアル


今回も、充実したBLenderのひとときを過ごすことが出来ましたでしょうか?
それでは、ぜひまた次回もお越しくださいね!

Happy Blending!!

淡波亮作の作り方

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