次元 CG ソフトを使った次元の作成本課題の内容...

2009年度知能情報システム創成�「T3：CG」テキスト

3次元CGソフトを使った 3次元CGの作成

立命館大学情報理工学部知能情報学科

1. 本課題の内容・目的

コンピュータを使って画像を作る技術や作られた画像を

コンピュータグラフィックス（Computer Graphics:CG）

とよぶ.

本テーマでは, ＣＧアプリケーションソフトを利用し

３次元ＣＧを作成する基本技術を習得した後, このＣＧ

モデリング法を用いて 3次元ＣＧ作品を生成し, コンテ

スト形式で達成度を評価する.

2. 準備編

2. 1 3次元CGソフト

「3次元 CGソフト」は 3次元 CGモデリング（形の

定義）やレンダリング（その表示）を行うソフトウェア

である.

現在, 様々な「3次元 CGソフト」が市販, 配布されて

おり, 工業デザインや映画, ゲーム, 建築など, 数多くの

分野で活用されている.

本講義では, 皆さんが自宅でもインストールして利用

することができる, 「POV-Ray」というフリーソフトを

使用する.

2. 2 POV-Rayのインストール方法

POV-Rayはフリーソフトなので, 自宅 PCにもインス

トールすることができる. インストール方法は 7..付録

に示してある.

「POV-Rayの公式サイト」

http://www.povray.org/

2. 3 各週の内容

1週目 POV-Rayを用いた形状モデリングと 3次元 CG

作成

2週目 3次元 CG作品の作成

3週目製作した CG作品のコンテスト

2. 4 POV-Rayの動作確認

2. 4. 1 シーンファイル

POV-Rayはシーンファイル (図 1)というテキスト形

式のファイルから画像を作る. これから図 1のシーンを

実際に書いて, それを画像にする.

シーンファイルには, 図 2に示すように作りたいもの

（object）だけでなく,カメラ（camera）とライト（light-

source）も必要である.

POV-Rayでは図 3のような手順で画像ができあがる.

図 1 シーンファイル

図 2 シーンの説明

図 3 POV-Rayの画像生成手順

2. 4. 2 POV-Rayを使ってみる

（ 1） POV-Rayを起動する

「スタート」→「プログラム」→「POV-Ray for Win-

dows」を選択する. 起動時に表示されるメッセージウィ

ンドウは [OK]ボタンを押して閉じる.

（ 2）新規ファイルの準備

左上にある [NEW]ボタンをクリックする (図 4参照).

図 4 POV-Rayの処理画面

（ 3）シーンファイルを書く

図 1とおりに命令を書き込む.

※注意

・半角文字で書く

・アルファベットの大文字小文字は区別する

書き終わったら [Save]ボタンをクリックする (図 4参照).

任意のファイル名をつけて保存する.

（ 4）レンダリングする

図 4の [Run]ボタンをクリックするとレンダリングが開

始する.

（ 5）画像サイズを指定するには

図 5の左上にあるサイズ指定のための場所をクリックし,

選択する.

図 5 サイズ変更

3. 基本編課題

3. 1 Lesson-1「いろいろな形を作る」

（ 1）下記のシーンファイル中の Sphere(球) を

Cube(立方体)や Cone_Y(円錐)や Disk_Y(円柱)に変え

て入力しレンダリング結果を確認する.

▲シーンファイル

(a)Sphere

(b)Cube

(c)Cone

(d)Disk

図 6 Lesson-1

3. 2 Lesson-2「背景の色を決める」

（ 1）背景を白にする（下記のシーンファイルの点線

部を書き足す）.

（ 2）下記のシーンファイル中の White を Blue や

Yellowに変えて入力しレンダリング結果を確認する.


(a)White

(c)Blue

(b)Yellow

図 7 Lesson-2

3. 3 Lesson-3「移動（座標変換 1）」

（ 1） Sphereで原点に作られた球を移動して, 図 8の

ように並べてみる（下記のシーンファイルの点線部のよ

うに書き換える）.


図 8 Lesson-3

3. 4 Lesson-4「拡大・縮小 (座標変換 2)」

（ 1） Cone_Yで原点に作られた円錐を移動したり, 拡

大・縮小したりして, 図 9のように並べてみる（下記の

シーンファイルの点線部のように書き換える）.


図 9 Lesson-4

3. 5 Lesson-5「回転 (座標変換 3)」

（ 1） Cone_Yで原点に作られた円錐を移動したり, 拡

大・縮小したりして, 図 10のように並べてみる（下記の

シーンファイルの点線部のように書き換える）.


図 10 Lesson-5

＜ POV-Rayの座標変換＞

移動は 3 次元座標系の x 方向, y方向, z 方向に分け

て考える. 方向にはプラス方向とマイナス方向がある.

POV-Rayでは左手系といわれる座標軸を採用している.

原点に置いた球を移動するとき, z軸上のマイナス側から

原点に向けられたカメラでそれを見ると図 11のように

なる.

回転は, x軸, y軸, z軸を中心にそれぞれ何度, 回転す

るか指定する. 回転方向にはプラス方向とマイナス方向

があり, 図 11の軸上の矢印ようになっている.

図 11 座標変換

図 12 Lesson-6

3. 6 Lesson-6「色を指定する」

（ 1） Sphereで作った球をいろいろな色を指定して図

12のように並べてみる（下記のシーンファイルの点線部

のように書き換える）.


3. 7 Lesson-7「いろいろなパターンで色をつける」

（ 1） Cubeで原点に作られた立方体を 5倍に拡大し,

白と赤のチェッカー模様にする (図 13参照).

（ 2） pigment の中で模様のパターンを brick と

hexagonに変える (以下の命令を参考).

▲シーンファイルの一部


(a)checker

(c)brick

(b)hexagon

図 13 Lesson-7

3. 8 Lesson-8「いろいろな模様で色をつける」

（ 1） Disk_Yで原点に作られた円柱に, agateという

パターンで模様をつける (図 14参照). 下記のシーンファ

イルの点線部のように書き換える.

（ 2） pigmentの中で agateを graniteと radialに変

えてレンダリングする.


(a)agate

(c)granite

(b)radial

図 14 Lesson-8

3. 9 Lesson-9「用意した画像を貼りつける (テク

スチャマッピング)」

（ 1） Disk_Yで原点に作られた円柱の側面にmap.png

を, テクスチャマッピングする. 下記のシーンファイル

の点線部のように書き換える. 画像は bmp, jpegでも貼

り付けることができるため, 任意に用意して貼り付ける.

画像はプログラムを保存したフォルダに置く.

（ 2） objectを Disk_Yから SphereやCubeに変更し

テクスチャマッピングする (以下の命令を参考).



(a)Disk_Y

(c)Sphere

(b)Cube

(b)inputimage

[map.png]

図 15 Lesson-9

3. 10 Lesson-10「表面を凸凹にする」

（ 1） Cubeで原点に作られた立方体を 2倍に拡大し,

crackleというパターンで表面を凸凹にする. 下記のシー

ンファイルの点線部のように書き換える.

（ 2）凸凹のパターンと凸凹の度合いを変化させレン

ダリングする (以下の命令を参考).



(a)crackle

(c)agate

(b)granite

図 16 Lesson-10

3. 11 Lesson-11「空を作る」

（ 1） skies.incを使って,リアルな空のある画像を作る.

（ 2） sky_sphere{S_Cloud5}の S_Cloud5を

S_Cloud1, S_Cloud2, S_Cloud3, S_Cloud4と変更しレ

ンダリングする.


(a)S_Cloud1

(c)S_Cloud3

(e)S_Cloud5

(b)S_Cloud2

(d)S_Cloud4

図 17 Lesson-11

3. 12 Lesson-12「地面を作る」

（ 1） Plane_xzで作られた xy平面を白と黒のチェッ

カー模様にし, それを地面とした画像を作る. 下記のシー

ンファイルの点線部のように書き換える.

（ 2）地面を六角形模様 (hexagon)や agate模様に変

更しレンダリングする (3. 7, 3. 8参考).


(a)checker

(b)hexagon

(c)agate

図 18 Lesson-12

3. 13 Lesson-13「形を組み合わせる（集合演

算子）」

（ 1） Disk_Yで作った円柱と, Cubeで作った立方体

を集合演算子の和 (union)を作る.

（ 2） Disk_Yで作った円柱から, Cubeで作った立方

体を集合演算子の差 (difference)を作る.

（ 3） Disk_Yで作った円柱と, Cubeで作った立方体

を集合演算子の積 (intersection)を作る.

下記のシーンファイルの点線部を differenceや intersec-

tionに書き換える.


(a)union

(b)difference

(c)intersection

図 19 Lesson-13

3. 14 Lesson-14「石の質感にする」

（ 1） stone.incの中にある石の質感 T_Stone12を使っ

て, リアルな石の球を作る.

（ 2）下記のシーンファイルの点線部 T_Stone12を

T_Stone16や T_Stone33に書き換えレンダリング結果

を確認する.

石の質感の名前として T_Stone1～ T_Stone44が使用で

きる.


(a)T_Stone12

(b)T_Stone16

(c)T_Stone33

図 20 Lesson-14

3. 15 Lesson-15「木の質感にする」

（ 1） woods.incの中にある木材の質感 T_Woods10を

使って, リアルな木材の立方体を作る. 下記のシーンファ

イルの点線部のように書き換える.

（ 2）下記のシーンファイルの点線部 T_Woods10を

T_Woods3や T_Woods14に書き換えレンダリング結果を

確認する.

石の質感の名前として T_Woods1～ T_Woods35が使用で

きる.


(a)T_Woods10

(b)T_Woods3

(c)T_Woods14

図 21 Lesson-15

3. 16 Lesson-16「金属の質感にする」

（ 1） metals.incの中にある金属の質感 T_Gold_4Cを

使って, リアルな金属の球を作る. 下記のシーンファイル

の点線部のように書き換える.

（ 2）下記のシーンファイルの点線部 T_Gold_4C

を T_Silver_3B や T_Brass_3C や T_Copper_3C や

T_Chrome_3Bに書き換えレンダリング結果を確認する.


(a)T_Gold_4C

(b)T_Silver_3B

(c)T_Brass_3C

(d)T_Copper_3C

(e)T_Chrome_3B

図 22 Lesson-16

T_Gold_4Cが用意された金属の質感の名前である. 一

番最後のアルファベットは光沢の具合, その前の数字が

色合いを表わしている. また Gold の他に, Silver(銀),

Copper(銅), Brass(真鍮), Chrome(クロム鋼) が使用で

きる.

3. 17 Lesson-17「ガラスの質感にする」

（ 1） glass.incの中にあるガラスの質感 T_Glass_3を

使って, リアルなガラスの球を作る.

（ 2）地面の模様を変える. 下記のシーンファイルの 2

つ目の objectの pigmentを書き換える. checkerを agate

や radialに変更する.



(a)T_Glass_3

(b)agate

(c)radial

図 23 Lesson-17

図 24に glass.incを読み込むことで使えるガラスの質

感の名前をまとめておく.

図 24 ガラスの質感の種類

3. 18 Lesson-18「屈折率を変えてみる」

（ 1）ダイヤモンドの屈折率 (2.42)をもつ透明な球を

作る.

（ 2）屈折率を空気の屈折率 (1.00) や水の屈折率

(1.33)に変更する.


(a)ダイヤモンドの屈折率

(2.42)

(b)空気の屈折率 (1.00)

(c)水の屈折率 (1.33)

図 25 Lesson-18

4. 応用編課題「カプセルのある風景」

次のようなカプセルのある風景を作る. 6つのステッ

プに分けて制作過程を紹介する.

図 26 カプセルのある風景

4. 1 ステップ 1～カプセルを作る～

黄色い球, 黄色い円柱, 赤い円柱, 赤い球を集合演算子

の和でつなげてカプセルとする. よりカプセルらしくす

るために, 黄色い円柱と球を, 赤いほうより少し小さくす

る. またカプセルにはハイライトを入れてつるつるした

質感を表現する.


図 27 step1

4. 2 ステップ2～カプセルを作る命令を作成する～

カプセルを作る命令を作り, その命令を使ってカプセ

ルを表示するように step1のシーンファイルを書き換え

る. カプセルを作るための kapuseru1という命令を作り,

これを使って最後にカプセルを表示する. 出来上がる画

像は step1と変わらない.

このように命令にしておけば, 同じ形のものをいくつ

でも作ることができる.


図 28 step2

4. 3 ステップ 3～カメラの位置を調節する/台を

作る～

カメラの設定を変えて, より広く見渡せるようにする

（画角を広くする）. またカプセルの置かれている台を木

材の質感で表わす.


図 29 step3

4. 4 ステップ 4～色の違うカプセルを作る～

kapuseru2という名前でもう 1つ, 色違いのカプセル

を作る命令を作る. そしてこの kapuseru2を使って, 最

初に作った黄と赤のカプセルと違う位置に, 色違いのカ

プセルを表示させる.


図 30 step4

4. 5 ステップ 5～沢山のカプセルを作る～

kapuseru2を使って, さらにカプセルを追加する.


図 31 step5

4. 6 ステップ 6～照明をスポットライトにする～

ライトをスポットライトにする. そのためライトの設

定にスポットライト用の命令を追加する.


図 32 step6

5. 最後に

基本編で学んだこともとにして, 応用編では, 少し複雑

な作品を生成した. POV-Rayにはたくさんの命令があ

り, 本資料に登場するのは, そのほんの一部である. 使う

人のアイデアと勉強次第で, 創造的な素晴らしい作品を

自由に作れるようになる.

6. 作例と参考資料

6. 1 作例「置時計のある風景」

図 33 置時計のある風景

▼次のページに続く

▼終わり

6. 2 参考資料

• 教科書「はじめてのCG」,小室日出樹, CG-ARTS

協会.

本資料の内容は, この教科書に沿って進めている.

• http://www.nikonet.or.jp/spring/sanae/Pov_Ray/

Pov_Ray.htm

サイト名「POV-Ray First」,

本資料をより詳しくした内容が掲載されている. 金属, ガ

ラス, 空などの種類を詳しく知りたい時は参考になる.

• http://nishimulabo.edhs.ynu.ac.jp/ povray/

サイト名「POV-Ray station」

本資料に掲載されている POV-Rayのダウンロード方法

はこのサイトを参考にしている.

7. 付録（POV-Rayのインストール方法）

（ 1） POV-Rayの公式サイトへ行く.

http://www.povray.org/

（ 2）公式サイトの左上に並んでいる文字の中で

Download という文字をクリックする.

（ 3）出てきたページの中段左側に Windows と書い

てある枠がある. その枠内の下にある Download 32-bit

(10 MB) via the web という文字をクリックし, そのファ

イルをダウンロードする.

（ 4）ダウンロードが終わると指定した保存先に

POVWIN36 のアイコンがあるため, これを開く. そ

うすると自動的にインストールを促す画面がでてくる.

（ 5）図 34の Nextをクリックして次に進む.

図 34 インストール手順 1

（ 6）図 35はライセンス規約についての画面である.

ここは I Agree に印をつけ, Next ボタンをクリックして

次に進む.


（ 7）図 36では POV － Rayファイルがインストー

ルされる場所を指定する. 赤線で示されたインストール

先は変更せず, Next ボタンをクリックして次に進む.


（ 8）図 37ではバックアップを作るかどうかを指定

する. 作りたい人は Yes に, 作りたくない人は No に印

をつけ Next ボタンをクリックして次に進む. なおバッ

クアップをつくるを選択した場合, バックアップが作ら

れる場所は下線が引かれている所である.


（ 9）図 38は現在あなたのインストールされている

アプリケーションに POV-Rayが加わる, ということを

示しているだけなので Nextボタンを押して次に進む.


（ 10）図 39では POV-Rayのアップデータ情報や動

作環境情報を自動配信するかどうかを選択する. 今回は

チェックをはずし次に進む.


（ 11）図 40のNextボタンを押してインストールをは

じめる.


次元 CG ソフトを使った次元の作成本課題の内容...

Documents

Transcript of 次元 CG ソフトを使った次元の作成本課題の内容...

次元 CG ソフトを使った 次元 の作成 本課題の内容...

Documents

Transcript of 次元 CG ソフトを使った 次元 の作成 本課題の内容...

次元 CG ソフトを使った次元の作成本課題の内容...

Transcript of 次元 CG ソフトを使った次元の作成本課題の内容...