粘土で顔をモデリングする(手)

手を使い、
粘土をこね、
DGMの元となる顔面を創造する

顔面3Dスキャン

顔面の形が整ったら3Dスキャンする。

今回は3Dハンディスキャナー・Senseを利用した。

ポリゴンを減らす・粗(MeshMixer)

まずは、MeshmixerでSenseでスキャンしたPLYファイルを読み込み、ポリゴンを減らしていく。

PLYモデル読み込み

Meshmixerを立ち上げ、Importをクリックし、
3DスキャンしたPLYデータを読み込み。

位置合わせ_1

モデルが読み込まれると、座標の原点に対してとんでもない位置に配置されていることがある。

位置合わせ_2

左のツールバーからSelectツールを選ぶ

位置合わせ_3

Selectツールを選択して、モデル表面を左ドラッグしながらなぞると、選択範囲の部分がオレンジ色に染まっていく。

位置合わせ_4

全体を選択するのは骨が折れるので、
Commandキー + Aキー
これで全選択できる

位置合わせ_5

モデルを選択すると出現するウィンドウの
Deform > Transform
を選択する。

位置合わせ_6

Transformモードでモデル周辺に表示される...

  • 矢印をつかむとその方向に対して平行移動
  • 弧をつかむと回転

座標原点近くに表示されている面にモデルの底辺が水平になるように、
モデルを移動させる。

ポリゴン削減(全体)_1

位置合わせの為の移動が完了したら、全体を選択したまま

Edit > Reduce

を選択。

ポリゴン削減(全体)_2

表示されるウィンドウのPercentageのスライドバーを右に移動させると、ポリゴンが荒くなっていく。

ポリゴン削減(全体)_3

大体、こんな感じ→
になるまでポリゴンを荒く出来ればOK.
あまり荒くし過ぎると、細部が潰れてしまうので、加減が必要。

この後、デティールを崩さないために部分的にポリゴンを減らす方法を紹介するので、ここで無理やりポリゴンを削らなくても大丈夫

ポリゴン削減(部分)_1

全体に一括でポリゴン削減をかけると細部が潰れてしまうため、部分的にかけていく。

平らになってもいい範囲をSelectツールで選ぶ。
(例では鼻の片面)

ポリゴン削減(部分)_2

全体にポリゴン削減をかけた時と同様に

Edit > Reduce を選択。

Percentageのスライダーを変化させると選択範囲のポリゴンが削減されていく。

ポリゴン削減(部分)_3

この作業を部分的に繰り返していくことでポリゴン数を減らしていく。

平らになってもいい全ての範囲を右の写真のように複数選択してポリゴン削減をかけることもできる

ポリゴン削減(部分)_4

Mishmixerでは常に右下に

vertices : メッシュの頂点
triangles : メッシュの面(三角形)

の数が表示される。メッシュの面が最終的に550ぐらいに収まるようにポリゴンを減らすべし。

ポリゴン削減(部分)_5

また、側面も大幅にポリゴン数を減らすことのできる箇所だ。

ポリゴン削減(ブラシ)_1

精度は出ないが、より感覚的にポリゴンを減らす方法もある。

Sculpt > Reduce

を選択

ポリゴン削減(ブラシ)_2

Selectツールのように、モデル表面をドラッグすると、その部分だけにポリガン削減がかかる。

ポリゴンの削減具合はブラシのサイズの大きさにもよる。

メッシュ面の修正_1

組み立てやすいモデルにするために、極端に細長いメッシュ面や細かいメッシュ面は早めに潰しておく。モデルを見回すと鼻の付近に細長いメッシュ面を見つけた。

まずは、Selectツールでターゲットを選択。選択範囲が大きくて選択しづらい場合は、SelectツールウィンドウのSizeスライダーを動かして選択範囲を狭めよう。

メッシュ面の修正_2

ターゲットが小さくて見にくいので、Meshmixer上部の

View > Recenter View

を選択

メッシュ面の修正_3

すると、選択しているメッシュ面がズームされる。

メッシュ面の修正_4

細長いメッシュに隣接するメッシュ面を選択する。

メッシュ面の修正_5

Edit > Erase & Fill

を選択する。

メッシュ面の修正_6

選択範囲が平らに潰され、妙な段差を生み出していた細長いメッシュが消される。

Erase&FillのRefineスライダーを動かすと、変化後のメッシュの細かさも設定することができる。

削除からの穴埋め_1

ポリゴン削減作業中、時々選択範囲がオレンジではなく赤色で表示され、削減が出来ない場所を見つけることがある。

右の写真では選択範囲の左辺から飛び出し、中央に伸びている赤い線が原因なのだが、これを削除して、ポリゴン削減が通常通りに行える状態に戻す必要がある。

削除からの穴埋め_2

問題のあったメッシュ面を選択。

その後、 Edit > Separate を選択する。

削除からの穴埋め_3

Separateを実行すると右の画像のようなウィンドウが表示される。

(Part)と名前の後についてるオブジェクトがコマンドによって切り離されたメッシュ面、これを選択して右下のゴミ箱マークをクリックすると、問題のあった部分が削除される。

削除からの穴埋め_4

Analysis > Inspector

を選択する。

削除からの穴埋め_5

Inspectorをかけるとモデルに含まれる問題を表示してくれる。

メッシュに空いた穴は青い線で囲まれる。線から伸びた球をクリックすると自動的にその箇所の穴を埋めてくれる。

削除からの穴埋め_6

球をクリックして、穴埋め完了。
埋め方が気に入らなければ、

Commandキー + Z

でやり直した後、

InspectorウィンドウのFillの仕方を変えて、穴埋めしなおす。

底面カット_1

ある程度までポリゴンを減らしたら(大体600 ~ 700)。

底面を切り取る。
左のツールバーから

Edit > Plane Cut

を選択

底面カット_2

すると、カット面(格子上の面)が現れるので、モデルを動かした時のように、青矢印(Z方向)を掴んで持ち上げて、顔の底面が切り取られるようにする。

底面カット_3

Plane Cut ウィンドウの設定を→のようにして、
Acceptをクリックすればカット完了。

顔の底面がなくなり、お面のようになる

底面カット_4

最後に上のメニューから

File > Export

を選び、OBJファイルとしてモデルを書き出せばMeshmixerの作業は完了

ポリゴンを減らす・微(Rhino)

Meshmixerで減らしたポリゴンをOBJファイルでRhinocerosに読み込み、更にポリゴンを減らしていく。

OBJファイルを読み込む_1

新規作成で新しいファイルを作り、
上のメニューバーから

ファイル > インポート

でMeshmixerで書きだしたファイルを読み込む。

OBJファイルを読み込む_2

読み込む際にこういったウィンドウが表示されるが特に設定を変えず、

インポートを押す。

位置合わせ_1

OBJファイルを読み込むと、またとんでもない配置でモデルことが現れることあるので、中央に移動させる。

位置合わせ_2

メッシュの表示は”シェーディング”が見やすい。

ポリゴン削除(端)_1

よくモデル端に見受けられる、こういった細いポリゴンの集合は1つの大きなポリゴンにまとめられる。

ポリゴン削除(端)_2

メッシュ > メッシュ編集ツール > メッシュ面を削除

を選択。

ポリゴン削除(端)_3

右の図のように三角形にまとめられる範囲を選択する

(クリックで選択範囲追加、Command + クリックで選択解除)

全部選択したら、Enterキー

ポリゴン削除(端)_4

選択したポリゴンが削除される。

ここに、新しい面を貼っていく。

ポリゴン削除(端)_5

メッシュ > メッシュ修復ツール > 単一面でパッチ

を選択。

ポリゴン削除(端)_6

新しくメッシュ面を貼りたい箇所の辺を2つ選択する。

ポリゴン削除(端)_7

辺が選択されると面が自動生成される。
5,6個の面が1つにまとめられた。

ポリゴン削除(端)_8

ポリゴン削減_例1

ポリゴン削除(端)_9

ポリゴン削減_例2

メッシュ頂点ごとの編集_1

メッシュの各頂点を個別に動かすことで形の修正が可能。
失われたディテールを取り戻すこともできる。

メッシュ頂点ごとの編集_2

メッシュを選択する。

メッシュ頂点ごとの編集_3

”PointsOn”

と、コマンド入力し、Enterキー。

メッシュ頂点ごとの編集_4

PointsOnがかかると、メッシュの各頂点に小さな四角いマーカが表示される。

メッシュ頂点ごとの編集_5

各頂点を動かすと、それに応じてメッシュの形状が変化するので細部をいじるのに有用

メッシュ頂点ごとの編集_6

頂点表示モードをやめるには、モデル全体を選択し、
↓

メッシュ頂点ごとの編集_7

"PointsOff"

とコマンド入力すれば頂点編集用のマーカーが消える。

頂点・ポリゴン数の確認(Rhinoceros)

モデルを選択して、

"What"とコマンド入力すると、

そのモデルの情報がウィンドウに表示される。

(右の写真ではまだ635個のポリゴン面がある)


ポリゴン削除(頂点移動)_1

”メッシュ面を削除”
”PointsOn”

機能を組み合わせ、ポリゴンを減らすこともできる。

ポリゴン削除(頂点移動)_2

メッシュ > メッシュ編集ツール > メッシュ面を削除

で細かいメッシュ面を消す。

ポリゴン削除(頂点移動)_3

"PointsOn"コマンドで各頂点に編集用マーカを表示。

ポリゴン削除(頂点移動)_4

マーカを動かし、開いた頂点達を一点に集める。

”PointsOff”コマンドで編集用マーカを消せば完了。

書き出し前の再確認

上記の方法を繰り返しポリゴンを削っていく。

そろそろいいかなと思ったら、
”What”コマンドでポリゴン数を確認。

(531個とあるので、まぁまぁ合格範囲。)

OBJファイルとして書き出し(Rhino)

モデルを選択して、”Export”コマンドを打ち込む。

途中、書き出しの設定を聞かれるが、特に変更無しで書き出し。

展開図を作る(ペパクラデザイナー3)

Rhinoから受け取ったOBJファイルをペパクラデザイナー3で開き、展開図にする。

読み込み_1

ペパクラデザイナーにモデルを読み込むと、こういった警告が表示されますが、
かまわずOK。

読み込み_2

正面と底面の方向を聞かれますが、”次へ”でスキップ。

ただ最後の鏡像反転 のところは”反転する”をクリック。

これをすることで、折り線がモデル裏面に描かれるため、
最終的に組み上げた時に3Dモデルと同じ向きになります。

用紙設定

ファイル > 用紙と印刷の設定

をクリックし、設定を変更する。
サイズはそれぞれの環境に合わせて。
ベクター印刷を選択しておく。

読み込み_3

上手く読み込めると、こんな感じで表示されます。

切り込みを入れる_1

カッターマークを選択して3Dモデルをクリックすることで、
モデルをどう分割するか決められる。

切り込みを入れる_2

例では、眉、眼球、鼻、唇、アゴが別々のパーツになるよう、
切り込み線を入れてみた。

展開_1

(全自動のチェックボックスのチエックマークを外してから)

ウィンドウ上部の展開ボタンをクリック。

すると右のようなウィンドウが表示されるので、
モデルの倍率(またはサイズ)を任意に設定した後、OKをクリック

展開_2

ウィンドウ右側に展開図が生成される。

展開_3

普通の破線を谷折り

長い線分と短い線分が合わさった破線を山折りにしていくと、

3Dモデル通りの形状になる。

(読み込み時に鏡像反転したため)



巨大な顔面を作るまたは硬い素材を使う場合は

設定>各種設定>線のスタイル

の角度の大きな辺は非表示にするのチェックを外す。

選択と移動_1

選択ツールを使えば、展開図ウィンドウのパーツの配置を動かせる。

選択と移動_2

選んだパーツが3Dモデルのドコに対応するのかも確認できる。

接続番号の表示_1

展開図ウィンドウ > 辺の接続番号を表示する

を選択すると、パーツ同士がどう対応するのか番号を振ってくれる。

接続番号の表示_2

同じ番号を持つ辺同士を繋いでいけば、
モデルが組み上がっていくというわけだ。

のりしろ除去_1

今回はのりしろを使わず組み立てるので、
のりしろの部分はあらかじめ消しておく必要がある。

のりしろ編集ツールを選択する。

のりしろ除去_2

まず、右のウィンドウが表示されるので、

有無の変更 > 詳細

をクリック

のりしろ除去_3

設定をこのようにして、OK


のりしろ除去_4

のりしろ編集ツールのウィンドウが開いたまま、”有無の変更”が選択されている事を確認。

そのまま展開図ウィンドウののりしろをクリックすることで、のりしろの部分を消していける。左ドラッグによる範囲選択も可能。

ただ、のりしろを消してしまうとその部分が山折りか谷折りか分からなくなるので、パーツとは別に設計図を印刷する時は注意が必要。

パーツの分割・統合_1

パーツの切り方を自分で編集することも可能。

”面の分離と接続”アイコンを選択する。

パーツの分割・統合_2

展開図ウィンドウにて、パーツの分解したいところをクリック。

分解可能な場所は緑色の線分で表示される。

パーツの分割・統合_3

パーツが分割され、3Dモデルウィンドウの表示にも反映される。

のりしろが生成されてしまうが、後で編集可能。

パーツの分割・統合_4

”面の分離と接続”モードでは、

パーツの端にマウスを動かすとどこの辺と接続されるのか赤い矢印で表示される。
この時、クリックするとパーツ同士が接続される。

パーツの分割・統合_5

接続完了。

これを繰り返すことで、自動的に展開された後でも、任意の配置・形状にパーツを編集できる。

ファイル書き出し(EPS)

ファイル > エクスポート > ベクトル形式の線情報 > EPSファイル

でファイルを書き出す。

このファイルをイラストレータなどのベクターグラフィックソフトで編集。
レーザーカッタや普通のプリンタなどでパーツを作成し、組み立てる。

読み込みと展開(別)


読み込み時、鏡像反転せず、そのまま読み込む

展開図ウィンドウ>パーツの展開図を鏡像反転する

この方法でも展開図を裏面に描くことができる。
ただし、こちらも山折線と谷折り線が表示と逆であるため、注意が必要

レーザーカッティング用データ準備

まずは粘土と同じ大きさでペーパークラフト化します。厚紙の切断はレーザーカッターを使用。
本日用意するデータ
A3サイズ 420x297mmに収まるようにレイアウトすること
・設計図データ
A3サイズで各自プリントアウトしておくこと
接続番号とのりしろを表示させておくこと
・カットデータ
接続番号とのりしろは「なし」
レーザーカット用のセッティング詳細は以下

各種セッティング

カット、山折り線、谷折り線は3レイヤーに分けておくこと

  • カット線
太さ:0.01mm
色:R255 G0 B0

  • 折り線(山折り)
太さ:0.01mm(実線にすること)
色:R0 G255 B0

  • 折り線(谷折り)
太さ:0.01mm(実線にすること)
色:R0 G0 B255


個人作品

第一課題は各自がスタディとして思い思いの顔を作ります。自画像あり、アニメキャラあり、アーティスティックなものもあり。

顔面をデザインする(PhotoShop)


.objデータをPhotoShopで開く


彩色する

通常の2Dイメージの編集と同様に操作して色彩を施す。

レンダリングを行う

3Dメニュー>レンダリング を実行。処理にはやや時間(10~20分)がかかるので気長に待つ。

3Dレイヤーを書き出す

3Dメニュー>3Dレイヤーを書き出す を実行。フォーマットは「WaveFrontOBJ」3D書きだしオプションは「元の型式」で書き出す。3つのファイルが生成される。

ペパクラで読み込み・展開


テクスチャデータの読み込み

ペパクラで前回同様.objデータを開く。メニュー「設定」>「テクスチャの設定..」>「テクスチャ画像の指定」で、先ほど生成された3つのデータのうちの.jpgデータを指定する。

マッピングデータの展開

展開を実行すると、マッピングデータとともに展開図が生成される。