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検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?その1 

検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?[まとめて読む方はこちらから]

3Dアニメは動きが硬いって思ったことはありませんか?もしくは、作ってる3Dアニメを人にみせたら、「なんか動きが硬い…」みたいなコメントをもらったことはありませんか?

http://www.style.fm/as/05_column/itagaki94.shtml
↑一般的には、3Dアニメは動きが硬いという説があるようです。


動きが硬いという意見をリアル系の3Dではあまり聞いたことがありません。主にトゥーン系の3Dアニメに対して言われている事のようです。そして、それは作画アニメと比較して動きが硬いという事のようです。

3Dをやってる側からの意見を聞くと、「そんなの好みの問題じゃないか?」とおっしゃる方も多いですね。「硬いのが3Dの良さなんだよ!正確で作画崩壊しないから良いだろう?」という意見もあります。

「動きに硬いとか柔らかいとかそんなオカルトありえません!」と叫びたい所ですが、多くの意見を総合すると、どうやらそれはオカルトの類ではなく現実におきている現象のようなのです!

そこで、「3Dの動きが硬くなるという現象」には、どういった問題があって、それは解決可能なのか?ということを検証していきたいと思います。実はメインマシンがHD画質用のレンダリングで埋まってて、新作の作業が出来ないので、しばらくは、サブマシンのModToolをつかっていろいろと検証や実験をやろうかな~と思ってます。(今日知ったのですが、ModTool7.5はレンダリングもできるんだじぇ!)

さて、まずは3Dより柔らかいと言われる作画アニメがどのような原理で出来ているか見てみましょう。

作画アニメは、通常原画と動画で出来ています。

原画の間を中割りすると動いて見えるのです。

原画

↑ここに極端に形の違う図形の原画を用意しました。


これを中割りしてみましょう。

やわらかい動き

↑ちょっと弾んでる感じも出してみました。よく見かける作画アニメらしい動きです。


硬い動き

↑さて、比較用に、まったく変形しないアニメーションをつくってみました。
同じ位置にキーをうってあるのでタイミングは同じです。


これって、アニメの中で使われている3Dパートの動きに似てませんか??
もしくは、日本のアニメに比べて動きが硬い海外TVアニメに似てませんか?

ちゃんとツメた位置にキーを打っておなじタイミングでアニメーションさせているのに、なんだか硬いといわれる動きの正体がコレだと思われます。

作画アニメと同時に使われるトゥーン系3Dの多くは、作画と合わせる為にコマを抜くという技法を使っています。(使って無いのもありますが)それは、少しでも作画アニメに馴染ませようとする努力の結果なのでしょう…しかし

コマを抜くだけではダメなのです!

移動や拡大縮小だけでは、生理的に気持ちよいアニメーションになりません。変形がまったく無いと、こんなにも殺伐とした映像になってしまうのです…。

☆ → ○ っていうのは、いかにも変形が発生する絵ですが、作画アニメでは実はあらゆるカットで変形が自然に発生しています。それは…

原画と動画を描く人が別だからです!

そして人間が手で描いた原画は、矛盾に満ち溢れていて変形なしには、中割りが描けないからです!作画アニメでは、むしろ変形による作画崩壊を抑えようと頑張ってるけど、それでも変形しちゃうよ~という状態なのです。

だからこそ、作画アニメは3Dよりもやわらかく感じられるのですっ!!!

そして、3Dアニメーションも、この変形をちゃんと入れてやれば、アニメーションとして硬さが取れるはずなのです!

3Dソフトには、シェイプやデフォーマーといった変形機能はありますし、多くの作品で顔の表情や筋肉・スカート等の揺れ物などに使われています。変形が絶対に必要な場所では、それらは今でも普通に活躍している機能です。

しかし、3Dの硬さを取り除きアニメーションとして魅力のある動きを実現するには、

ほとんどすべてのフレームに
なんらかの変形を入れなくてはならない!


という事に気がついてる人は、少ないのでは無いでしょうか?
もしくは、原理としては分かっていても、運用するとなるとかなり大変になるためあきらめている人が多いのではないでしょうか?

一部の大手作品を除けば、個人作品で実践している人は、あまり居ないのではないでしょうか?

では、なぜ変形を実装できないのでしょうか?

普通に3Dアニメーションで人体を動かす場合、ボーンを使いますよね。
キャラクターアニメーションはボーンやIKと共に発展してきました。しかし、そのボーンでの制御がじつは柔らかい動きの足かせになっている可能性があるのです!

ボーンを使わない方法で人体を動かすことも不可能ではありませんが、あまりに自由度の高いリグを使うと、人体がぐにゃぐにゃになってしまいます。ボーンは、適度に人体の形状をたもって動かせるのが最大の利点です。

つまり、

ボーンとは変形するための機能ではなく
拘束具だったのです!


拘束具であるボーンだけにたよっていては、硬い動きから抜け出せるはずはありません。

ボーンだけのアニメーションから開放された時、

真の3Dアニメが覚醒するのですっ!


しかし、それは同時に暴走の始まりでもあります!

暴走をコントロールするためには、ボーンやデフォーマーをうまく組み合わせた変形しやすいリグをつくる必要がありそうです。また、他にもシェイプをつかったり、ラティス変形を適用したりといった事も組み合わせていく必要もありそうです。

とにかくあらゆる方法を駆使して、すべてのフレームで自在に変形を入れる事が可能で、かつ運用上のコストが低い作業体系の構築を目指す必要がありそうです!

柔らかい動きをする3Dというのは新しい技術的な問題ではなく、すでにある枯れた技術の水平思考なのです。そこにある最大の障壁は、革新的な技術の導入ではなく、自由度を持ちながらも適度に制御するという運用上の問題にほかならないのです!

ちなみに、シミュレーション系もモデルを変形してくれるのですが、個人的には今回はシミュレーション系は避けようと思ってます。たしかに柔らかい表現は可能ですが、今回目指している方向性とは違うのです。どういうことかと言うと、実際に使ってみると驚くほど重いし、キャッシュとらないといけなかったり、フレームレートあげないとダメだったり、見栄を切った動きについてこれなかったり…、意図した場所での変形が数値入力ではなかなか作れなかったり…。

シミュレーションなんか、未完成のダミーシステムみたいなもんですよ!

3Dアニメとして求められる自由度の高い変形にはあまり向いて無いということです…。


ちなみに、なんで柔らかい動きにこだわっているかというと、この問題を解決しないと、
人類(3Dアニメ)は滅亡する
可能性があるからです!


それはともかく、次回は実際に3Dモデルをつかって、(やわらかい動き=変形)を実現する方法を模索していきたいと思います。
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▼興味深いお話しですね
youshinaさんの発言

いわゆる「タメ」や「表情付け」は、3Dでコストを抑えようと考えると「割に合わないもの」と判定されてしまいがちなのかもしれませんね。


marsunさんの発言

youshinaさん
コメントありがとうございます。

まるで3Dに見えない3Dアニメをつくってらっしゃる方がいて、(別の人から)その作品の作り方を教えてもらったのですが、レンダリング結果をベクトル化して2次元的にほぼ全フレーム修正をかけてるのだそうです。手で描くと当たり前の事が逆にむずかしくなる事もあるんだなーと。

▼なるほど
わのなかさんの発言

なるほど、なるほど。言われてみればそうなんだろうと合点がいきました。いち消費者から想像すると、良い(自然な?)作品を作るには手間暇か、又は便利な物理演算システムが必要で大変なんだろうな、と思いました。


marsunさんの発言

わのなかさん
コメントありがとうございます。

物理演算も、GPU制御の高速なものもあります。比較的負荷が低い設定で、質量の設定を軽くしてリアルじゃない絵でもそれっぽく見せる方法もありますね。

トゥーンでは、変形が全く無いものは動きまで硬くみえてしまう傾向が強いのですが変形しすぎると輪郭線の流れが壊れて不自然に見えることもあって調整が大変です。

やはり、どうしても手間はかかってしまいますね。
そういう意味ではトゥーンではない3Dはブラーをかけるだけで良いので楽な面もありますね。

▼いまさらですが
KS_1980さんの発言

って、意図的に重力掛けてません?
星→丸だけならこうなるワケないんですけど?

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検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?その2 

検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?[まとめて読む方はこちらから]

さて、第2回目となりますが、前回の予告どおり、実際に3Dモデルを使って硬い動きについて検証してみたいと思います。なお、使用してる画像は、検証用にXSI男の腕にリグを仕込んだだけのもので、見た目がしょぼいのはご了承ください。(想像力を駆使して見るのです!)


硬い動き
↑まずは、こちらの動きをご覧下さい。

なんのひねりもなく、ふつうにボーンを仕込んで動かした画像です。一応ツメた動きにしてるのですが、どうも硬いですよね。

しなる動き

↑こちらをご覧下さい。キーをうってるタイミングは上の画像とまったく同じです。

分かりやすいようにちょっと大げさに変形してますが、腕があらぬところで曲がっています。

彼の名は『マンナン・D・ライフ』くん。フニャフニャの実を食べたこんにゃく人間という設定にしておきましょう。

これが、
作画アニメでよく見かける『しなり』の表現です。

しなりがあったほうが、動きが柔らかく見えませんか?いや、見えますよね。見えないという方は、大変お手数ですがお手紙下さい。

ちょっと大げさにやってるので、実用性が疑われますが、この表現はかなりいろいろ使えそうです。実際に使うときは、もっと小さい変形でもかなり硬さが取れると思います。その場合は、おそらく関節が、しなっている事にはほとんど気がつかないかと思います。

一番注目すべきは、
少ないコマ数で動きが柔らかくなるという点です。

つまり、超高速で腕を振り下ろすカットなんかは、使えるフレーム数が少ないのですが、しなりを入れることで柔らかい動きを実現出来ます。

リグ
↑リグを見るとこんな感じになってます。四角いのがNULLデフォーマーですね。

スケマティック
↑ベースは普通の二足歩行リグです。単に、ボーンの配下にNULLを置いてるだけです。

ボーンに対してエンベロープを付けずに、NULLに対してのみエンベロープを付けています。これで、通常はボーンにそのまま追随してNULLは動きますが、必要になったら、NULLに回転をつけてしなりを入れてやることが出来たりするわけです。

モーションも、特別なものではなく二足歩行リグと完全に同じものが流用して使えると思います。

動きに硬さがあるな~と思うカットで、比較的手軽にしなりを入れてやる事ができるわけです。

次回は、同じリグを応用して嘘パースを実験してみたいと思います。
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検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?その3 

検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?[まとめて読む方はこちらから]

第3回目は、遠近感の誇張について検証してみたいと思います。
作画アニメには、嘘パース(オーバーパース)と呼ばれる遠近感の誇張テクニックがあります。しかし、それがどうして「嘘」なのでしょうか。パースで嘘をつくとはどういう事なのでしょうか。

■3Dにおける嘘パースの誤解

以前私は、嘘パースとは極端に画角のついた構図だと思っていました。画角を変更するだけなら、3Dでも簡単に実現できそうです。しかし、実際にカメラのパラメーターを操作して嘘パースの構図を作ろうとするとある問題が発生します。

歪んだ世界
↑画面全体が歪んでしまった構図

迫力はありますが、こんなに顔や背景が歪んでしまっては困ります。XSI男とだとそれほど気になりませんが、かわいい女の子キャラだったりすると、かなり顔の歪みが気になります。あと背景を作ってない所まで映ってしまう問題も発生します。

歪みのない世界
↑嘘パースを使った表現。まさに歪みねえ!

嘘パースでは、顔や背景の画角は変わりません。手前に突き出した部分のみに極端な画角がつけられます。

嘘パースにおける嘘とは、部分的に画角を変化させる事だったのです。



■アニメーションにおける嘘パースの真の意味
しかし、実は嘘パースの効能は、構図だけではありません。むしろ、もうひとつの効能の方がアニメーションにおいて重要なのです!

ディズニーのかなり初期の作品から、アニメには「のばし」、「つぶし」といった誇張表現が必要な事がわかっていました。これは、第一回でも説明していますが、変形のまったく無いアニメーションは殺伐とした映像になってしまいます。

ちなみに、実写ではそういった問題は起きません。実写は極端に物体がつぶれて無くても殺伐とした映像になりません。というか、日常目に映る本物の世界が、そんなに殺伐としていたら私たちは生きていけませんw。それなのになぜ、アニメでは、誇張した表現が無いと殺伐とした映像になってしまうのでしょうか?

それは、
質感が無いから
だと私は考えています。

この世に存在する物体は、光の反射具合がすべて違います。物体の硬さが違えば反射の具合も変わるため、私たちは経験的に物体の表面を見ただけで、ある程度の物体の硬さを想像すること出来ます。
質感比較
↑硬そうな物体と柔らかそうな物体。静止画でも分かる。

また、質感がしっかり存在していると微妙な変形もはっきりと見えるという利点もあるため、大げさな変形が無くても殺伐とした映像にはならないと考えられます。実際に、実写の映像をコマ送りで確認するとアニメほどではありませんが、柔らかい物体はきちんと変形しています。しかし、質感のまったく無いセルアニメでは、その程度の小さい変形では情報が不足してしまうのです。
質感不明
↑コレだけ見ても、硬いか柔らかいか分からない。

だから、アニメの中に出てくる物体は、
硬いのか柔らかいのかを表現するために
極端に変形させる

必要が出てくるのです。


第一回でも書きましたが、3Dアニメの動きが硬くなってしまう問題は、実写に近いリアル系の3Dではほとんど発生しません。この問題が発生するのは、質感が存在しないトゥーン系の3Dだけなのです!(もちろん質感が十分再現されてない中途半端な3Dでは発生する可能性があります。)

さて、だいぶ話がそれましたが、嘘パースにおけるもうひとつの効能に戻ります。

別のカメラ
↑嘘パースを別の角度から見た画像。手だけが巨大化していますw。

その効能とは、
パース方向に「のばし」という変形処理を行う事で、動きの柔らかさを表現できることにあります。上の画像では、まさに手が巨大化するという「のばし」の表現が使われている事がわかります。

つまり、アニメの嘘パースは、
構図としての迫力だけでなく
変形としての柔らかさも同時に
表現していたのです!

遠近誇張
↑アニメーションの嘘パースを3Dで作ってみました。検証用なのでつくりこんでませんが、それなりに迫力ありますねw。

次回は、嘘筋肉について検証してみたいと思います。

参考になるサイトのご紹介
http://www.akibablog.net/archives/2008/03/etc-bandainamcogames-080321.html
http://www.kamikazedouga.co.jp/dou/making_vamp/vamp_making.html
神風動画さんやサイバーコネクトツーさんは、このあたりに早くから取り組んでますね~。もっと情報を知ってる方がいらっしゃったらぜひ教えてください。

http://dutoit.blog58.fc2.com/blog-date-20090728.html
サイバーコネクトツーと貞本義行さんのようなやり取りは、過酷なアニメの現場ではたぶんあまり行われてないんだろうなあ…。アニメの現場での3Dに関するやり取りについて知ってる方は教えてください。

http://elixir14.freehostia.com/php/pplog2/displog/247.html
作画参考についてのリアルなお話。なるほど、3Dやってる人にとっては面白くないでしょうなあ~。

-さんの発言

とても面白いです!


marsunさんの発言

コメントありがとうございます。
ずっと制作日誌ばかりで、記事としての内容面が弱かったので、今後は読み物としてしっかりした内容のあるものを掲載していく予定です!

▼承認待ちコメント
-さんの発言



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検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?その4 

検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?[まとめて読む方はこちらから]

さて、今回は嘘筋肉について検証してみようと思います。ちなみに嘘筋肉という言葉は、嘘パースの流れから勝手につくった造語ですので、そんな言葉は作画アニメにも3Dにもありません(たぶん)。

この場合の嘘とは、単にシミュレーションを使ってないという意味だと思ってください。ちなみに、今後の予定として、嘘クロス、嘘ヘアーなんかのシミュレーションを使わない嘘表現を検証する予定です。

嘘筋肉については、それほど理論的な考察はありません。しかし、ここでも前回からずっと主張している事だけは、再度言っておきます。大事な事だから何度も言うよw。

質感の無いトゥーン系3Dアニメでは、
物体の変形を誇張しなければ
情報が不足して硬く見えてしまう!


この硬いというのは、原理的には質感としての硬さなのですが、アニメでは動きの硬さに見えてしまうために、3Dアニメは動きが硬いと言われてしまうのです。質感があれば、小さな表面の動きの変化もあるので、誇張した表現を使わなくても比較的硬くなりません。


最近のピクサーやドリームワークスの作品の傾向をみると、ディフォルメしたキャラであっても、肌の透明感なんかの質感が凄く凝ってます。先日ボルトを見てきましたが、動物の毛並みとかも、単にリアルな感じではなく、ほんとうに触りたくなるような柔らかい質感でした。まあ、そういった方向もいいなあとは思うのですが、何にせよソレはとてもコストがかかるし、柔らかさを質感ではなく動きや変形で表現する手段もミックスして使われている事を考えると、誇張された変形に関して検証することは価値があると思うわけですよ。ピクサーなんかの3Dにしても、そこには単なるリアルの追求ではなく、やはりディフォルメされた表現があるわけですしね。


それはさておき、今回も例によって比較画像をつくってみました。

ボーンのみ
↑なにも処理をせずにボーンを適用しただけ。なんだか寂しいです…。

嘘の筋肉
↑隆々とした嘘筋肉です。まあ、例によって腕だけしか仕込んでませんが。

こういった筋肉の表現は、デフォーマーを大量に足して調整すれば、もっとリアルになるでしょうが、運用を考えると現実的ではありません。それよりも、『誇張した変形で動きの柔らかさを表現する』という用途に限定すれば、この程度でも十分だと思われます。

ずっと腕だけにしかデフォーマーを仕込んでなかったので、次回は、全身にデフォーマーを仕込んで、実際にどんな風にデフォーマーを仕込んでいくかといった、技術的な部分も検証したいと思います。
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検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?その5 

検証:3Dアニメはなぜ動きが硬いのか?[まとめて読む方はこちらから]

今回はいよいよ、3Dアニメーションにおいて最も重要なリグの制作に入りたいと思います。今回はSoftimageユーザー向けの記事になっておりますのでご注意を…。でも、考え方的には他の3Dツールでも同じだと思われます。

Softimageにはゲーム用のフリーツールであるModToolというものがありまして、商用不可でレンダリングに透かしが入ること以外、ほぼすべての機能を無料で使えますので、Softimage未体験の方はぜひダウンロードして試すことをお勧めします。


さて、以前の私はSoftimageをあまり使いこなせてないということもあって、二足歩行リグをそのまま使っていました。Softimageの二足歩行リグは、配置して変換すればすぐに使えるのでとても便利です。二足歩行リグは、基本的なボーンにコントローラーがついてるだけのシンプルなリグです。二足歩行リグによるアニメーションはとても楽なのですが、いろんなモーションを作っていると苦手な表現がある事に気がつきました。

柔らかい動きを出すための
細かい変形が出来ないのです。


ボーンを途中から曲げるなんてことは当然出来ませんし、ボーンを拡大縮小させるとかなり大雑把な単位で変形してしまって思った通りの変形が出来ません。
もしかすると、ボーンのみに頼った3Dアニメーションには限界があるのでは無いかという疑念が生まれました。

もちろん実際の人間は、骨が途中で曲がったりしたら大変なことになってしまいますので、ボーンはリアルな人間を表現するのには、とても理にかなった機能なのです。
ところが、作画アニメをコマ送りで見てると、どう考えても骨の途中で曲がってる絵が混じってることに気がつきます。

作画アニメの教本なんかを見ると、こういった変形を入れるのは、視神経の残像効果を利用した錯覚表現である等と書かれてます。まあ、このあたりの原理は前回までの記事で何度も説明してるので、すでに理解して頂けてると思います。


前作でも髪の毛やスカートなんかは、ボーンを使わずにNULLという座標を示すオブジェクトを配置してコントロールしてました。こちらは、ボーンに比べるととても自由度が高く伸ばしたり曲げたりが自由自在なので作画アニメ的な柔らかい動きが付けやすいなあと思っていました。

しかし、これにも欠点があって、自由度が高すぎるのでカットによってスカートや髪の毛の長さが違ったりして制御が大変だったりするのです。

作画アニメ的な表現をするには、自由度の高いNULLデフォーマーがいいなあとは思ってましたが、ボーンを捨ててキャラクターの全身にNULLを仕込むのは違うなあと思っていたわけです。というか実際に試してみましたが、かなり使い勝手が悪くなり運用上現実的ではありませんでした。

ちなみに、細かい変形にはシェイプを使うという選択肢もあります。しかし、シェイプには方向性のある変形が苦手だという欠点があります。方向性の無い筋肉や表情の処理はシェイプにむいていますが、例えば、髪の毛の揉み上げ(?)ですが、360度どの方向に変形するか分からないので、シェイプですべての方向の変形を用意するのはほとんど不可能です。

ボーンの手軽さとNULLの自由度…この両方の良いところを使えるリグがあったらいいなあ~とぼんやり思ってました。

そこで、検証その2からずっと腕だけに仕込んで検証してきたのが、
ボーンの配下にNULLを
3個配置したリグ

だったのです。

いろいろ試した結果、ひとつのボーンに最低3個のNULLを置くと自由度があがるということが分かってきました。っていうかそれ以上置くと効果よりも運用が大変になります…。特別な場合以外は3個で十分でしょう。

NULLは、親であるボーンの動きに完全に追随するので、通常はボーンアニメーションとまったく同じですが、しなりや嘘パース、嘘筋肉など、変形が欲しいときだけNULLが活躍するわけです!

しかし、実際にボーンの配下にNULLを配置する作業をしてみるとこれがなかなか面倒で…、全身のボーンすべてにNULLを3個ずつ配置するなんてのは、キャラクター数が増えたら死にそうな苦行だったわけです。

という事で、
ボーン配下にNULLデフォーマーを
自動的に配置してくれるスクリプト

を作ることにしました。スクリプトは初めてだったので、IKAさんの公開されているBoneToNullをベースに改造して使用させて頂きました。

スクリプト1
↑ボーンを用意して…ルートを選択。

スクリプト2
↑スクリプトを実行すると、ボーン上に3個のNULLが出来ます。3個めのNULLが同じ位置に重なってしまうので、大きさが変わるように調整してます。

スクリプト3
↑沢山のボーンに適用してみました。

スクリプト4
↑ちゃんとNULLの下の階層に自動配置されます。

こうして出来たNULLをグループ化して、変形したいオブジェクトに対してエンベロープ設定してあげます。ちなみに、ボーンはNULLをのせるための土台でありエンベロープは一切適用してません。

リグの変形テスト
↑エンベロープが設定されたオブジェクト。自在に変形する。

boneOnThreeNullスクリプト
↑ダウンロードはこちらから。IKAさんところのBone2Nullの改造です。

というわけで、今回は二足歩行リグにNULLを仕込むための準備まで進めました。次回は実際にキャラクターに全部仕込んで、なにかアニメーションさせてみたいと思います
▼お邪魔します~
たうっちさんの発言

しばらくぶりに来てみたのですが、
なにやら面白い記事があったので興味深く読ませていただきました。

なるほど!と思うことが沢山ありますネ。
これからも、こんな情報記事楽しみにしています。(笑


marsunさんの発言

たうっちさんども~

いまHD版映像のレンダリングでメインマシンが使えなくて、ある意味暇なのですw。良い機会なので、いままで疑問に思ってたことなんかをよく調べながら、じっさいに検証しながら記事を書いてますw。



▼☆細かいですね・・・
杏仁とォふさんの発言

なるほど。
細かい研究も今後重要ですね。
ゲームなどでは、モーションキャプチャーをつかったりもしますが、データ量の多さやコストなどの関係で、ほとんどモーションデータを使わないこともあります。つまり手付のアニメが結構多いってことですねw
リミテッドアニメの場合は、さらにコストの部分が大きな課題なのでしょうが、こういった研究で、さらにコストパフォーマンスがよくなると思いました。
重要なのは、トイストリーなどハリウッドアニメとは違う手法の開発かもw


marsunさんの発言

コメントありがとうございます!
最近3Dリミテッドはクオリティもどんどん高くなってますよね。ただ、根っからの3D好きな人はどうしても、なんでわざわざ手書き風に?という疑問があるようで、おっしゃるとおりコストが下がる利点が一番にあります。が…それ以外にも表現としても面白いんですよーという事を伝えたかったのでした。

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