リトポロジーは、3Dアーティストにとって重要なスキルです。ゲームデザイナーであれ、VFXアーティストであれ、アニメーターであれ、リトポロジーを学ぶことで、3Dモデルの品質と効率を大幅に向上させることができます。このガイドでは、リトポロジーとは何か、なぜ重要なのか、そしてさまざまな3Dソフトウェア、特にBlenderでどのように使えるのかを説明します。
リトポロジーとは、3Dモデルのサーフェスの構造を再配置し、よりシンプルで作業しやすいように改善するプロセスです。通常、数百万もの小さなサーフェス（ポリゴン）を持つ高精細モデルを、低ポリゴンのバージョンに変更します。このように単純化されたモデルは、アニメーションやレンダリングがしやすくなり、ビデオゲームのようなリアルタイムアプリケーションで使用しやすくなります。
リトポロジーの主な目的は、3Dモデル上のサーフェスをシンプルに整理し、アニメーションや変形に適したものにすることですが、リトポロジーは、モデルの元の形状を維持し、レンダリング時にうまく機能させる必要があります。リトポロジーは、手作業で行うことも、自動で行うことも、両方の方法を併用することもできます。
リトポロジーは通常、ZBrushやBlenderのスカルプトモードのようなスカルプトプログラムで、高解像度の3Dモデルを作成した後に行われます。この時点で、モデルのポリゴン数は非常に多くなり、ほとんどの制作工程で使用することが難しいのです。
ここで、リトポロジーが不可欠な状況をいくつか紹介します：
手動リトポロジーでは、アーティストが高解像度モデルのサーフェス上に新しいポリゴンを慎重に作成します。この方法は最もコントロールしやすく、筋肉のラインや顔の特徴など、モデルのジオメトリの自然な流れに沿ってトポロジーを作成することができます。
手作業でのリトポロジーは時間がかかりますが、アニメーションのキャラクターのように正確な動きが必要なモデルには不可欠です。BlenderのBsurfaceやPoly Buildのようなツールを使えば、アーティストはモデルに直接新しいポリゴンを描くことができ、サーフェスがアニメーションやその他の細かい作業に理想的なものになります。
下記のNoggiのビデオで、ワークフローを説明しています：
自動リトポロジーは、アルゴリズムを使用して、詳細なモデルの上に最適化された新しいサーフェスをすばやく作成します。この方法は、手作業で行うよりも速く、後で改良できる基本的なメッシュを作るのに適しています。しかし、自動リトポロジーは、特に複雑な動きが必要な部分では、想定外の仕上がりになることがあります。
BlenderのQuad RemesherとZBrushのZRemesherは、自動リトポロジーのツールとして人気があります。これらのツールは、クワッドベースのメッシュを素早く生成することができます。
Michael PavlovichがZbrushのZremesherツールの使い方を実演しています：
レトポロジーには、3Dモデルの全体的な品質と効率を高める多くのメリットがあります。主なメリットは次のとおりです：
トポロジーとは、3Dモデルのサーフェスを構成するポリゴン、エッジ、頂点の配置と流れのことです。優れたトポロジーは、変形やテクスチャリングなど、さまざまな条件下でモデルが想定通りに動作するために不可欠です。
一方、リトポロジーとは、3Dモデルのサーフェスを再編成するプロセスのことで、高解像度かつ詳細なモデルを、よりシンプルでクリーンなバージョンに変換することです。リトポロジーの目的は、元のモデルの重要な形状や詳細を保ちながら、より効率的かつ制作に使用しやすいメッシュを作成することです。
リトポロジーは常に必要というわけではありませんが、ほとんどの制作ワークフローでは強く推奨されています。アニメーションやリアルタイムレンダリングなど、パフォーマンスや品質が重要なアプリケーション用にモデルを作成する場合は、リトポロジーが必要です。しかし、ディテールやパフォーマンスがそれほど重要でない静止モデルや背景アセットでは、リトポロジーは必要ないかもしれません。
Blenderにはリトポロジーのためのツールやアドオンがたくさんあり、モデルをより良いものにしたい3Dアーティストにとって強力なツールとなっています。これらのツールの1つがRetopoFlowで、手作業でリトポロジーを行うプロセスを大幅に改善してくれる特別なアドオンです。
Blenderにはリトポロジー用のビルトインツールと、リトポロジープロセスを向上させるアドオンがいくつかあります。Blenderのスカルプトツールを使って高解像度のモデルを作成し、手動または自動の方法でリトポロジーを行うことができます。より高度な手動レトポロジーには、プロセスをより簡単かつ効率的にする専用ツールセットを備えたRetopoFlowアドオンが特に便利です。
Blenderには、ビルトインオプションやRetopoFlowのような強力なアドオンを含め、リトポロジー用のツールがいくつか用意されています：
RetopoFlowはBlenderのリトポロジープロセスを簡素化することで特に評価されており、トポロジーの詳細な制御を必要とするアーティストにとって必須のツールとなっています。CG Cookieの以下のビデオは長いですが、このプラグインを使ってリトポロジーの作業を高速化したいと思っているBlenderユーザーは見ておくとよいでしょう。
Blenderはリトポロジーのための万能なツールですが、Maya、ZBrush、3ds Maxのような他のソフトウェアも強力なリトポロジーのツールを提供しています。
MayaのQuad Drawツールは、手動のリトポロジーに最適なツールの1つです。アーティストがモデルのサーフェス上に新しいポリゴンを直接描くことができ、エッジや頂点の配置やフローについてリアルタイムのフィードバックが得られます。Mayaには、リトポロジーメッシュを高解像度モデルのサーフェスに自動的に合わせるライブサーフェス機能もあります。
Flipped Normalsでは、MayaのQuad Drawツールを紹介するわかりやすいビデオを公開しています：
ZBrushはそのスカルプト機能で有名ですが、ZRemesherツールによるリトポロジーにも優れています。ZRemesherは自動リトポロジツールで、元のモデルのディテールを維持しながら、きれいなクアッドベースのメッシュを生成します。ZBrushにはトポロジーブラシもあり、ポリゴンの流れを自在にコントロールしながら手動でリトポロジーを行うことができます。
こちらはマイケル・パブロビッチによる、トポロジー・ブラシを扱った動画です。：https://youtu.be/m1Z798_UJUE?feature=shared
3ds Maxユーザーは、グラファイト・モデリング・ツールをリトポロジに活用できます。Graphite内のFreeformツールセットには手動リトポロジ機能があり、高解像度モデルのサーフェス上に新しいトポロジを直接描くことができます。さらに、3ds Maxは、リトポロジープロセスの一部を自動化するWrapItのような様々なプラグインに対応しています。
アニメーションにリトポロジーは必要です。アニメーションでは、モデルがスムーズかつ希望通りに変形する必要がありますが、これは優れたトポロジーがあって初めて可能になります。リトポロジーは、モデルのジオメトリがジョイントや変形部分の周りを正しく動くようにし、また、テクスチャが伸びたり不自然に曲がったりする不具合を防ぎます。
3Dプリントの場合、リトポロジーはエラーのないきれいで整ったメッシュを作成します。トポロジーが悪いモデルは、すき間、重なり、脆弱な箇所など、プリントの問題を招く可能性があるため、これは重要です。これらの問題を修正する簡単な方法もありますが、リトポロジーを使用すると、メッシュが3Dプリント用に最適化されるため、より高品質なプリントが可能になります。
ここまでで、リトポロジーのメリットはお分かりいただけたと思います。リトポロジーは、高解像度で乱雑になりがちなモデルを、制作に適したアセットに変えるため、重要なのです。この最適化は、リアルタイムアプリケーション、レンダリング、アニメーションのパフォーマンスには不可欠です。リトポロジーを使用しないと、モデルが複雑になりすぎ、パフォーマンスが低下したり、変形やレンダリング結果が劣化する可能性があるのです。
リトポロジーの習得には時間と練習が必要ですが、ここではそのヒントをご紹介します：
リトポロジーに要する時間は、モデルの複雑さと必要な詳細度によって異なります。手作業によるリトポロジーには数時間から数日かかることがあります。一方、自動手法では数分で完了しますが、さらに微調整が必要になることがあります。
リトポロジなしでモデルをアニメーション化することは可能ですが、仕上がりはあまりよくありません。きれいなトポロジーのないモデルは、アニメーション中にうまく変形できず、テクスチャが伸びたり、不自然な動きになったりします。
リトポロジーは、特に初心者にとっては難しく大変な作業ですが、練習すれば直感的に理解できるようになります。重要なのは、エッジフローの重要性と、トポロジーが変形やテクスチャリングにどのように影響するかを理解することです。
Blenderでは、スムースモディファイアを使うか、スカルプトモードのスムースツールで頂点を手動で調整することで、リトポロジーを滑らかにすることができます。さらに、エッジの流れがモデルの自然なカーブに沿うようにすると、より滑らかな仕上がりになります。
3Dモデリングにおいてトポロジーとは、モデルのサーフェスを構成するポリゴン、エッジ、頂点の配置と流れを指します。よいトポロジーは、変形やテクスチャリングなどのさまざまな条件下でモデルが安定した動作をするために不可欠です。
3D技術が進歩し続けるにつれ、リトポロジーの役割も進化していくでしょう。自動リトポロジー・ツールはより高度になっており、将来的には手作業によるリトポロジーの必要性が減る可能性があります。しかし、優れたトポロジーの基本原理を理解することは、高品質で効率的なモデルを作成する上で不可欠であることに変わりはありません。
リトポロジーは3Dアーティストにとって不可欠なスキルであり、習得することでワークフローと作品のクオリティを大幅に向上させることができます。Blender、Maya、ZBrush、またはその他の3Dソフトウェアのいずれで作業していても、リトポロジーの原則は、視覚的に美しいだけでなく、パフォーマンスを最適化したモデルを作成するのに役立ちます。さっそく実践して、リトポロジーを3Dモデリング制作に取り入れてください。
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