3Dアートの世界では現在、プロシージャルテクスチャがアーティストにとって強力なツールの一つとなっています。従来の画像ベースのテクスチャとは異なり、プロシージャルテクスチャはピクセルを塗ったり、写真を撮ったりするのではなく、数学的に生成されます。
プロシージャルテクスチャリングとは、画像ファイルではなく、アルゴリズムや数学を使ってテクスチャを作る方法です。これらのテクスチャは、BlenderやSubstance 3D Designerのようなアプリでノードを使ったり、シェーダープログラミングのようにコードで作成されます。手描きや写真ベースのテクスチャとは異なり、プロシージャルテクスチャは簡単に編集でき、再サイズや再利用が可能です。再塗装する必要はなく、異なるアセットにバリエーションを持たせて使い回すことができます。
色や粗さからパターンサイズまで、あらゆるパラメータをいつでも微調整できます。スライダを調整するだけで、1つのシェーダセットアップから何十ものバリエーションを生成可能です。あらかじめ作られたマテリアルやテクスチャの場合、通常はすでに多くのスライダが用意されています。しかし、それをテクスチャ自体にすることで、さまざまな可能性が広がり、どのようなスライダを含めるか、どの部分を変更できるようにするかを決めることができます。
プロシージャルテクスチャを使えば、従来のワークフローのように塗り直したり、新しいテクスチャマップを書き出したりする必要がなく、即座に変更を加えることができます。たとえば、土のレイヤーを厚くしたり、コケを明るく見せたい場合は、1つか2つのノードを調整するだけです。また、それらの変更がどのように見えるかをすぐに確認できるので、さまざまな変更をすばやくテストするのも簡単です。
プロシージャルワークフローは、大規模な環境を作成するときに威力を発揮します。たとえば、ランダム入力やノイズマスクを使えば、すべてを手動でペイントしたり調整したりすることなく、何百もの岩やタイルにテクスチャを貼り付けることができます。また、あらゆるアセットに追加できるため、再利用も簡単です。
ノイズは、多くのプロシージャルシェーダの重要な要素で、ランダムで自然なディテールを追加します。異なるノイズパターンを重ねたり、大きさを変えたり、混ぜ合わせたりすることで、錆や大理石の模様、あるいは抽象的なテクスチャのようなエフェクトを作成できます。一般的なノイズの種類には次のようなものがあります：
プロシージャルテクスチャは通常のUVマップを必要としません。代わりに、テクスチャを表面上にどのように配置するかを決定するために、異なる座標システムを使用します。これらのシステムには次のようなものがあります：
マッピングノードを使用すると、パターンを非破壊で拡大縮小、回転、オフセットできます。
カラーランプを使えば、グレースケール値を滑らかなカラーグラデーションに変えることができます。色を追加したり、コントラストを強めたり、マスキングのために領域を分割したりするのに役立ちます。カラーランプは次のような用途に使用できます：
ノイズ、曲率、またはジオメトリデータから作成されたマスクは、マテリアルをブレンドするための基盤となります。
ここでプロシージャルシェーダーが威力を発揮します。UVマップの重なりを気にすることなく、ほこりや傷、汚れなどのサーフェスのディテールを追加できます。いくつかのノードを使うだけで、はがれたペンキ、錆びた金属、コケに覆われた岩のような複雑なマテリアルを作成することもできます。また、ノイズマップのようなコントロールファクタを使用してマテリアルやシェーダをブレンドし、どこでどのようにミックスするかを決定できる、さまざまなタイプのミックスシェーダノードもあります。
Blenderのシェーダーエディタは、プロシージャルなテクスチャを扱うための強力なツールです。その2つのレンダーエンジン（EeveeとCycles）はどちらもプロシージャルなシェーダーをサポートしており、Eeveeはリアルタイムレンダリングを、Cyclesはレイトレーシングを使用します。Blenderにはジオメトリノードもあり、モデリングやアニメーションにもプロシージャルな手法を使うことができます。少し練習すれば、スタイライズされたテクスチャ、グランジ風のテクスチャ、自然なテクスチャ、カートゥーン風のテクスチャなど、あらゆる種類のテクスチャをノードツリーの中で完全に作成できます。
プロシージャルなテクスチャを本格的に作りたいなら、Substance Designerはまさにノードベースのシステムを備えた素晴らしいツールです。シームレスでタイル化可能なマテリアルを一から構築し、ビルトインのジェネレータやフィルタを使用して、汚れ、摩耗したエッジ、詳細なサーフェスなどのエフェクトを作成できます。Substance 3D Designerでは、ベースカラー、法線、粗さなどのベイク済みマップをエクスポートして、他のソフトウェアやゲームエンジンで使用することもできます。大きな利点は、これらのマップがベイクされると、どのプラットフォームでも動作することです。
Houdiniはプロシージャルなモデリングとエフェクトで有名ですが、マテリアルにもこのプロシージャルシステムが適用されています。様々なディテールを持つ大規模なアセットライブラリを作成し、サーフェスの曲面度、年齢、露出度などのジオメトリデータを使用してマテリアルプロパティを制御することができます。また、多数のオブジェクトにまたがるサーフェスの複雑な作業を一度に自動化することも可能です。このためHoudiniは、自動化されたプロセスを使用し、ワークフローを正確に制御する必要があるスタジオに最適です。
リアルタイムシェーダーも、プロシージャルな手法を活用することができます。アンリアル エンジンではマテリアル エディタを使用でき、ユニティではシェーダー グラフを使用してプロシージャル ロジックを設定し、ワールド内の位置、オブジェクトのサイズ、頂点カラーなどに基づいてマテリアルを混ぜることができます。プロシージャルなマスクを使って、サーフェイスに汚れや雪、ウェザリングなどのエフェクトを自動的に追加するのも良い例です。
多すぎるノイズや同じデフォルトパターンを使うと、テクスチャが 「プロシージャル 」になりすぎてしまいます。これを避けるには、設定を調整し、異なるノイズタイプをミックスし、ランダムまたは不均一なディテールを追加します。また、プロシージャルテクスチャを拡大縮小したときに、繰り返しパターンが表示されないようにするテクニックもあります。
プロシージャルとは、まったくのランダムという意味ではありません。リファレンス画像を参考にし、具体的なスタイルを目指して作業し、シェーダーを単なる技術的な道具ではなく、芸術的な道具として考えましょう。また、リファレンスなしでマテリアルを作成すると、非現実的に見えたり、シーンにうまく合わないテクスチャになることがあります。
50個のノードを使えるからといって、必ずしも使う必要はありません。ノードをグループ化し、ラベルを付け、セットアップを整理して、わかりやすく再利用しやすくしましょう。ゲームエンジンでは、複雑なプロシージャルシェーダーはフレームレートを遅くする可能性があるため、整理整頓と効率化が重要です。結果をテクスチャに変換するか、複雑さを減らすことを検討してください。特に、画面上であまり重要でないシーンの部分については、テクスチャに変換するか、複雑さを減らすことを考慮してください。
プロシージャルなテクスチャリングは、3Dアーティストに創作の自由を与えてくれます。柔軟性があり、パワフルで非常に満足感があります。しかし、どんなツールでもそうですが、明確なアーティスティック・ビジョンがあってはじめて、最も効果を発揮します。スタイライズされたファンタジーの世界や リアリスティックなSFの廊下など、プロシージャルなマテリアルを使えば、より速く、よりコントロールしながら目標を達成できます。
