Maya6.5ノーマルマップ生成検証報告

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年6月28日

目次
　　1.Ｍａｙａにおけるノーマルマップ生成について
　　2.Ｍａｙａ6.5でノーマルマップを生成するには
　　3.シーフのモデルを使った検証
　　4.まとめ

1.Ｍａｙａにおけるノーマルマップ生成について

　Ｍａｙａにノーマルマップ生成機能が標準搭載されたのはバージョン６からで、Renderモジュールの
　Lighting/Shadingメニューにある Transfer Surface Information から実行できるようになっています。
　バージョン６でのノーマルマップ生成にはいろいろな問題があり、中でも以下の二つは深刻でした。

　　・ＯＢＪファイルを読み込むスピードがかなり遅い。
　　・１００万を超えるハイポリゴンをシーンに読み込むと、動作が重くなって作業がままならない。
　　・ノーマルマップ生成には非常に時間がかかり、ひどい時は１０時間を超える事もあった。

　今回、Ｍａｙａの最新バージョンである６．５ではそれらの問題点が解決されたとの事なので、実際に検証してみました。
　同時に、Ｍａｙａでクオリティの高いノーマルマップを生成する方法をも紹介します。

2.Ｍａｙａ6.5でノーマルマップを生成するには

　1.まず最初に、プラグインが正確に読み込まれているかどうかを確認します。
　　Windowメニュー → Settings/Preferences → Plug-in Manager を開いて「TransferSurfaceInfo.mll」を探し、
　　load と auto load にチェックが入っていることを確認します。

　2.シーンにローポリメッシュを読み込みます（Fileメニュー → Import）。
　　ノーマルマップはこのメッシュのＵＶに対して生成されるので、ＵＶは絶対に必要です。
　　　　　　

　3.シーンにハイポリメッシュを読み込みます（Fileメニュー → Import）。
　　ノーマルマップ生成においては、このメッシュの形状情報だけが必要なので、ＵＶは必要ありません。
　　　　　　
　　なお、ハイポリメッシュは ZBrush のような外部ソフトで作成しても、Mayaのスカルプトツールで
　　作成してもかまいません。ただし、元になるローポリから大きくかけ離れた形状にならないように
　　注意してください。

　4.ローポリメッシュを選択し、Modelingモジュールの Edit Polygons → Normals → Soften/Harden
　　オプションを開き、 All Softボタンを押してからApply ボタンを押します。
　　こうすると、法線にスムージングがかかります。
　　ただし、意図的にエッジを立たせたい場所がある場合は、そのエッジを選択して All Hardボタン→Applyボタン
　　でハードエッジにしてやってください.。LightWaveのように、ポリゴンの接続を切る方法でも大丈夫です。
　　ここでの設定は、ノーマルマップにそのまま反映されます。
　　　　　　
　　　　　　　今回は、影響を判りやすく見せるために一部だけハードエッジを設定しました。

　5.同様にして、ハイポリメッシュも法線にスムージングをかけます。
　　特にハードにしたいエッジがない場合、全てをソフトエッジ（スムースエッジ）にしておいてください。
　　１００万を超えるハイポリの場合、細かく設定すること自体が難しいと思います。
　　ここでの設定も、やはりノーマルマップに反映されます。インポート直後でハードエッジのままにしておくと、
　　全体的にギザギザとしたノーマルマップになりますので、注意してください。
　　　　　
　　　　　今回は、影響を判りやすく見せるために一部だけハードエッジを設定しました。

　5..シーン上でローポリメッシュとハイポリメッシュが重なった状態になっているはずなので、Windowメニューから
　　Outliner を開き、ハイポリ → ローポリ（Ctrlキーを押しながら） の順に選択してから
　　RenderモジュールのLighting/Shadingメニューにある Transfer Surface Informationオプション（右端の四角）
　　を開きます。
　　　　　

　　オプションのウィンドゥが開くので、以下のように設定してください。
　　　　・Transfer　　　　　　　ノーマルマップの種類を指定します。通常は Tangent Space Normals にしておきます。
　　　　・Map width,height　　ノーマルマップの解像度を指定します。512 か 1024を使う事が多いと思います。
　　　　・FIle name　　　　　　ノーマルマップを保存する場所と名前を設定します。
　　　　・File format　　　　　ファイル形式を設定します。Photoshop を指定しても、結果は IFF になるので注意してください。
　　　　・Target UV Set　　　ローポリがマルチＵＶの場合、対象となるＵＶセットを指定します。通常は map1 のままにしておきます。
　　　　・Shading Network　新しく作成したノーマルマップをどのようにオブジェクト上に表示するかを制御します。
　　　　　　　Preserve current shading network　　　ノーマルマップを作成するだけで、他には何もしない。通常はこれを指定します。
　　　　　　　Attach a color channel preview　　　　　ノーマルマップを作成し、それをローポリにカラーマップとして確認のために貼ります。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　確認するときは、ハイポリを隠してからテンキーの６（テクスチャ表示）を押します。
　　　　　　　Attach a Cg preview network　　　　　　Nvidiaの一部のグラフィックカードを装着していて、Cgfxプラグインをインストールしている
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　場合のみ使用でき、ハードウェアシェーダでノーマルマップをプレビューできます。

　　　　・Search Method　　　　　　ノーマルマップを計算する方法を選択します。通常は Use nearest Intersection を選択しておきます。
　　　　　　　 Use outermostintersection　　　　　　　Search depth 以内でターゲットサーフェスから最も遠い交点を見つけるための
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　アルゴリズムを示します。このオプションは、モデルにしたサーフェスの詳細
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（靴ひも、鎧、ポケットなど）を把握するために選択する必要があります。

　　　　　　　　　　　　Use nearest Intersection　　　　　　　　　ソースサーフェス上の最も近い点を使用して、ソースサーフェスに隣接したパーツが
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　凹サーフェスのギャップに投影されたときに発生するマッピングのアーチファクトを避ける
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ためのアルゴリズムを示します。一般的な例は脇の下や指の間で、ギャップの1 つの
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　"側面" 上のスキンが誤った側面にマッピングされます。最初のオプションを（靴ひもエフェクト
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　をマッピングするために）使用するときに、適切なSearchDepth 値を選択することによってこの
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ようなアーチファクトを取り除くことができる場合があります。

　　　　　　　　・SearchDepth　　　　　　　ハイポリ、ローポリ間で形状に大きな差が出ている時はマップに欠けが生じてしまうので、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この値を大きくして計算範囲を広くします。デフォルトは５です。

　　　　　　　　・OverscanPixel Passes　１以上の値を入れると、最終ピクセルがＵＶアイランドごとに外側に膨張したような結果になります。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＵＶの継ぎ目で欠けが出るときに有効ですが、計算時間が長くなってしまいます。

　　　　　　　　・Texture FIll Pass　　　　　オフにすると、ピクセルの無い空の部分がグレーで塗り潰され、非常に見やすいマップになります。

　6.Bake and Close ボタンを押すと計算が始まり、カーソルが砂時計に変わります。
　　１００万ポリゴン以下のものならそれほど時間はかかりませんが、
　　あまりにも膨大なポリゴン数の場合は、計算が止まっているのかどうかわからなくなります。
　　１時間経っても計算が終了しない時は、ハイポリ側をパーツごとに分割して再計算を行う方が確実です。

　7.ウィンドゥが消え、カーソルが矢印に戻ったら計算終了です。今回の作例ではだいたい１７秒でした（解像度は512ｘ512）。
　　指定した場所にノーマルマップ画像が作成されているので、Photoshop等で仕上がりを確認してください。
　　　　　
　　　　　ローポリでエッジを立てた場所には線が入っているのが確認できます。
　　　　　　ハイポリでエッジを立てた個所（Ｓのあたり）には、モザイクのような模様が現れているのが確認できます。

3.シーフのモデルを使った検証

　XBox360の映像デモ用に作られたシーフのモデルを使い、Maya6.5でノーマルマップを生成してみました。
　ハイポリモデルは ZBrushからインポートされたもので、22,190,080ポリゴン（Triangles）と膨大なものです。
　ローポリ、ハイポリのどちらにも法線にスムージングをかけていますが、ローポリの片側だけにはしかるべき
　個所にハードエッジを立てています（黄色い線）。
　ＯＢＪファイルのインポートは非常に高速で、モデルをインポートした後もＭａｙａは致命的に重くなりませんでした。
　ただし、ワイヤーフレーム表示ではなく、シェーディング表示にするとさすがにもたつき感がありました。

　　　　　

　このモデルでノーマルマップを生成したところ、以下のような画像が生成されました（左側）。
　以前はおそらく数時間かかっていたと思いますが、今回は約２０分程度で計算が終了しました。
　上の画像がMaya6.5、下の画像はXSI4.2です。（まだ標準搭載されていない、
　ベータ版のノーマルマップ機能で生成したものに修正を加えたものです。）
　
　

この画像は1024ｘ1024のマップを５０％に縮小したものですが、細かなディティールをきちんと拾っているのが判ると思います。
そして、ローポリモデルにハードエッジをしっかり設定すれば、さらに美しいマップになる事も判ると思います。


4.まとめ

Ｍａｙａ6.5のノーマルマップ生成機能が、スピード＆クオリティ面において実作業で使えるものになっているのは確かであると思います。
オプションの数が無駄に多くないので、初めての人にも簡単に使えると思います。

ただし、ＸＳＩ、ZBrushなど、他のソフトもノーマルマップ生成機能のクオリティアップを計っているそうなので、例え現時点でMayaのノーマルマップ
生成機能が強力でも、すぐに他に抜かれてしまう可能性もあります。これからもしばらくは各ソフトの機能チェックが必要であると思います。

以上で検証報告を終了します。


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