ディスプレイスメントマッピングとは？

ディスプレイスメントマッピングについて理解する

ディスプレイスメントマッピングの定義

ディスプレイスメントマッピングは、テクスチャマップにもとづいてモデルのジオメトリを操作することで、モデルの詳細度を高める3Dモデリング手法です。ディスプレイスメントマップは地形図のようなもので、山と谷がモデルの表面のディテールに対応します。

3Dデザインでディスプレイスメントマッピングを使用するメリット

リアリズムの強化

モデルの実際のジオメトリを置き換えることで、よりリアルなルックアンドフィールを作り出すことができます。自然界の物体は滑らかであったり完璧であったりすることはほとんどないため、様々なテクスチャを追加することで3Dオブジェクトの見た目がよりリアルになります。

詳細なテクスチャ

ディスプレイスメントマップを使用すると、手動では実現できない（または時間のかかる）複雑なディテールを追加できます。

奥行きと立体感の向上

ディスプレイスメントマップには山と谷があり、それによってサーフェスのテクスチャに深さ、光、影を追加できます。

ディスプレイスメントマップと法線マップ

3Dデザインにおける法線マップの使用

法線マップは、光がサーフェスからどのように反射するかに焦点を置いた手法です。これにより、モデルのジオメトリを変更することなく、奥行き感を与えることができます。これは、影とハイライトを描くことで、物理的には存在しないテクスチャがそこにあるかのように見せるというものです。

ディスプレイスメントマップと法線マップの比較

どちらの手法も奥行きと質感を表現できますが、その実行方法が異なります。ディスプレイスメントマップはオブジェクトの表面の実際のメッシュを変更しますが、法線マップはライティングにのみ影響を与えます。

例えば、レンガの壁の3Dモデルを作成するとします。法線マップではレンガに光と影が表示され、それによって3Dのような見た目になりますが、ディスプレイスメントマップでは、各レンガがサーフェスから物理的に押し出され、よりダイナミックでリアルな効果が得られます。

ディスプレイスメントマップと法線マップを組み合わせるメリット

ディスプレイスメントマップと法線マップは別々の手法ですが、両方を同時に使用できないわけではありません。実際、この2つを組み合わせると、すばらしい結果が得られ、非常にリアルな出力を生成できます。サーフェスには物理的にも光学的にもテクスチャが施され、リアルな3Dモデルが作成されます。

ディスプレイスメントマッピングの仕組み

ディスプレイスメントマッピングは、モデルのジオメトリを変更することで、モデルのディテールをより細かく見せる手法です。テクスチャの外観をシミュレートするのではなく、モデルの表面に実際のテクスチャを追加します。

入力：高解像度のディスプレイスメントマップ

ディスプレイスメントマップはグレースケール画像であり、グレーの様々な濃淡によって、オブジェクトの一部に生じるべき置き換えや移動のレベルを表します。

• 白い部分は最高地点、つまり山頂です。
• 黒い部分は最低地点、つまり谷です。
• グレーの領域はスペクトル上で変化します。グレーが濃いほど低く、薄いほど高いことを表します。

出力：サーフェスのディテールを含んだ詳細な3Dモデル

ディスプレイスメントマップができたら、それをモデルに適用します。

1. マップを読み取る： 3Dモデリングソフトウェアは、ディスプレイスメントマップのグレースケール値を読み取ります。
2. ジオメトリを変更する： これらの値にもとづいて、モデルのメッシュ上の頂点が押し出されます。これにより、モデルに新しいテクスチャサーフェスが作成されます。
3. レンダリングする： ジオメトリを調整したら、モデルをレンダリングします。光が新しいサーフェスのディテールと相互作用して、リアルなハイライトと影が投影されます。

ディスプレイスメントマッピングを実装するためのステップバイステップガイド

必要なソフトウェアツール

1. 3Dモデリングソフトウェア： ベースとなる3Dモデルを作成またはインポートするには、Blender、Maya、3ds Maxなどのソフトウェアが必要です。
2. テクスチャペインティングソフトウェア： Adobe Substance 3Dを使用してモデルの高品質なディスプレイスメントマップを作成するには、まずこれが必要です。
3. レンダリングソフトウェア： 3Dモデリングツールにはレンダラーが内蔵されていますが、V-RayやRender Manなどの専用ソフトウェアを使用することもできます。

3Dモデルの準備

テクスチャを追加することで見栄えがよくなるようなモデルを選んでください。また、ディスプレイスメントマップが適切に機能するには、モデルのポリゴン数が高くなければなりません。UVのラップ解除を使用して、ディスプレイスメントマップでの3Dモデルのラップ方法を指定してください。

ディスプレイスメントマップの読み込みと適用

ディスプレイスメントマップを3Dソフトウェアに読み込みます。ディスプレイスメントマップにマテリアルを割り当て、クイックレンダリングを実行して、ディスプレイスメントマップがどのように見えるかを確認します。これは最終的な外観ではありませんが、作業を先に進める前に大まかなイメージがつかめるはずです。

望ましい結果を得るための設定の調整

• 置き換えの強さや高さ： これにより、置き換え効果の顕著さを制御します。
• サブディビジョンレベル： ソフトウェアでサブディビジョンが可能な場合は、この機能を使って、より詳細にする必要がある領域でメッシュを調整します。
• スムージング： ディスプレイスメントをモデルとシームレスにブレンドするスムージングオプションを使用して、過度にシャープなトランジションを防ぎます。

使用事例

ディスプレイスメントマッピングは、多くの業界で使用されている強力で多用途な手法です。

建築の視覚化

建築家は、ディスプレイスメントマッピングを使用して、モデル内のレンガの壁、石畳、屋根瓦にテクスチャを追加します。

キャラクターのモデリング

映画のアニメーターやアーティストは、ディスプレイスメントマップを使用して、キャラクターの顔に細かい線、しわ、傷、毛穴などを追加します。このテクニックは、リアルな衣服、鎧、またはクリーチャーの皮膚を作るのにも最適です。

ゲームデザイン

ビデオゲームデザイナーは、ディスプレイスメントマップを使用して、山、谷、クレーターなどがある没入型の3D環境を構築します。木の樹皮、石畳の道、武器などを生き生きと再現して、没入感のあるデジタルエクスペリエンスを実現しています。

ヒントとベストプラクティス

• ライティングの一貫性を維持する： ライティングはディスプレイスメントマップに均一に当たるようにしましょう。影やハイライトによって置き換えに歪みが生じる可能性があるため、デザインを最終決定する前にライティングを再確認するようにしましょう。
• なるべく高解像度にする： ディスプレイスメントマップが詳細であればあるほど、結果は良くなります。ただし、使用ケースを考慮するようにしましょう。高解像度のモデルは必要以上に詳細であったり、場合によっては読み込みに時間がかかりすぎたりする可能性があります。
• ポリゴン密度に留意する： ディスプレイスメントではジオメトリが物理的に変更されます。モデルに十分なポリゴンがない場合は、結果がブロック状になったり歪んで見えたります。

リアリズムの向上：Adobe Substanceのディスプレイスメントマッピング

ディスプレイスメントマッピングは、複雑なディテールと奥行きを追加して3Dモデルに命を吹き込む、非常に効果的なテクニックです。Adobe Substance 3Dなどのツールを使用すればディスプレイスメントマップを簡素化できるので、想像力を最大限に発揮できます。Substance 3Dのインターフェイスは直感的なので、初心者でもプロでも、高品質のディスプレイスメントマップを正確に適用できます。

あなたのデザインに命を吹き込みましょう。Adobe Substance 3Dのディスプレイスメントマッピングのパワーを存分に活用してください。