Mayaのシェーダの勉強のためにUnityを勉強するのはアリですか？

Question

今現在オンライン講座でMayaを勉強しているのですが、シェーダやレンダリングに関してその根本原理がちんぷんかんぷんな状況です。なのでUnityを使ってシェーダを作成するなどのやり方で3DCGの根本的な仕組みとは言えないまでも、しかしある程度どんなパラメータをいじればどんな風に出力されるのか、などという基本を身に着けようと思いついたのですが、これってやり方としてはアリだと思いますか？一見遠回りなように思えるのですが、趣味の範疇なので自分がCGデザインをやりたいのかCGエンジニアをやりたいのか今はまだ漠然としているためどうなんだろうと思い質問させてもらいました。よろしくお願いします。

Answer 1

こんばんは。

3DCG理論なので、ストレートに本を読むという方法をおすすめします。
その上でMayaのシェーダーのパラメータを触ってみると「あーはいはいあれね」となります。
Unityでシェーダを書くという手段もありますが、C言語のようなプログラムを書くので、少し学習コストが高いような気がします。

パラメータの数は膨大なので、一つ一つの要素をいじって試すというよりは、「複数のパラメータはどういう関係にあるのか」という理論を体系的に知っておけば、UnityとMayaいずれの方向に進もうが、ツールがBlenderになろうが、対応できます。

例えば、一般的なカメラのパラメーターだけでもざっと思いつくだけでも、被写界深度、広角望遠、F値、ISO感度、シャッタースピード、アパーチャー、透視投影平行投影とか、色々あります。カメラってこういう構造になっているんだなーと理解しておけばソフトがなんであろうが対応できます。(カメラの構造はCG理論の本に書いてあります)

なので、本で抑えたほうが応用が効くのかなと思います。

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さて、ざっくりとレンダリングとシェーティングの構造関係について説明すると

レンダリングは
①透視投影=>②隠面消去=>③陰影付与（シャドウイングとシェーディング）=>④効果付与(マッピング)
という流れで行います。この一連の流れをレンダリングパイプラインといいます。

(GPUレンダリングのパイプラインはまた別にあったりする。)

なので、レンダリングの一つの工程としてシェーディングがあります。

それぞれ説明します。

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①透視投影
遠近感を効かせた投影方法です。

②隠面消去
カメラから見てオブジェクトが重なるとき、手前のオブジェクトを映して、奥のオブジェクトを如何に隠すかという方法を指し、アルゴリズムが何種類かあります。有名なのか以下の4つです。

• 奥行きソート
• スキャンライン
• Zバッファ
• レイトレーシング

③陰影付け
陰影は読み方はともに「かげ」と「かげ」ですが、ニュアンスが違います。
影と陰らへんがわかりやすいです。

それで、シェーディング(陰)を構成する基本的な三要素は鏡面反射、拡散反射、環境光があります。

• 鏡面反射(specular)

=> ex) ブリン　クックトランス　フォン

• 拡散反射(diffuse)

=> ex) ランバート

• 環境光(ambient)

それぞれ計算式があります。シェーダーのパラメータはこの計算式の変数をもとに作られています。
例えば、フォンシェーダーだったら

鏡面反射率*入射光の強さ*cos^n γ

みたいな計算式があります。参考

このcos^nの部分に該当するCosine powerというパラメータがMayaにはあります。

Phong シェーダ(Phong)

シャドウイング（影）

光源の種類によって、影の境界がぼんやりになるかどうかが決まります。
ぼんやりしている部分の影を半影っていいます。
くっきりしている部分の影を本影っていいます。

光源の種類によって計算式があります。（ややこしいので略）

④効果付与（マッピング）

パンプマップとかテクスチャマッピングとかをかける工程です。

以上ざっくりレンダリングとシェーダーの説明をしましたが、ここらへんの原理に関しては、

CGと画像合成の基礎 浅井紀久夫
コンピューターグラフィックス CG-ARTS
とかが詳しいです。

ご参考までに。

Comments

[h_yno]

詳しい解説ありがとうございます！

そんな教科書があったんですね！
読んでみたいと思います。
ありがとうございます。

Answer 2

Unityはすでに出来上がってるものなのでゲームが作れるようになっても3Dが理解できるようにはまずならないでしょう
自分でCpuベースで動くレンダリングエンジンを作るのが勉強には向いていると思います
まずはJavascriptでもcでもbasicでもなんでも良いので遠近法や陰面処理から始めてみてはどうでしょうか？

Comments

[h_yno]

やってみたいとおもいます。