3月に開催されたゲーム開発者向けイベント「Game Developers Conference 2023」（以下、GDC 2023）。Adobeによる基調講演「Substance Days 2023」では、Substanceスイート全般の新機能紹介、ロードマップの発表が行われた。

登壇者は、Adobe 3D&Immersive部門開発チームで、元Allegorithmic社長・現Adobe 3D&Immersive部門VPのSebastien Deguy氏、公式YouTubeチュートリアルでもおなじみヘッドエヴァンジェリストのWes McDermott氏、SubstanceエコシステムプロダクトディレクターのJeremie Noguer氏の3名だ。

前回に続き本稿では、Modeler・Designer・Painterの新機能について紹介していく。

※本稿は2023年3月に開催された「Substance Days 2023」の講演内容を元にしています

■Modelerの新機能

SDFモデリングの搭載、USDフォーマットへの対応

Substanceスイートの中では最も新しいツールであるModelerは、近年CLAVICULAやMagicaCSGなど採用しているモデリングツールがいくつか現れ始めたSDF（Signed Distance Field）モデリング機能を搭載している。

これはポリゴンではなくボリュームのような概念で造形していくもので、トポロジーの制限なしに結合や切断を可能にする。最終的にはポリゴン化して出力するのだが何十億ポリゴンにもなる都市全体を1つのシーンとしてUSDデータにエクスポートし、Unreal Engine 5にインポートしてNanite メッシュとして使うこともできる。

またデスクトップとVRのハイブリッドワークフローを売りにしており、デスクトップモードからHMDを装着することでシームレスにVRモードに移行することができる。VR空間内で車などを実スケールで様々な角度から組み立てたりスカルプトすることが可能だ。

新デシメーション機能

講演直前にリリースされたModeler1.2の主な新機能はデシメーションだ。これまでは前身ソフトであるOculus Mediumのアルゴリズムが使われていたが、今回はインハウスで独自に新開発されたデシメーション機能となり、ZBrushと遜色ない結果を得られるようになっているという。

また、CADからエクスポートしたSTLファイルのインポートにも対応したので、CADデータをSDFメッシュに変換して編集することも可能になった。

Meta Quest ProやPICOなど最新のVRヘッドセットへの対応も発表され、本格的なVRモデリングツールとして普及への意気込みが感じられた。

レイトレーシングビューポート

リアルタイムレイトレーシング対応が発表された。デスクトップでもVRでも利用できるようになる。発表段階の画像ではまだ少しノイズが乗っていたが、改良されていくということだった。

エクスプロードビュー

パーツがこみいった物体のモデリング時に、あるパーツを中心として周囲のパーツをエクスプロード（爆発）するように散開させて作業ができる機能がエクスプロードビューだ。通常の表示／非表示と組み合わせて効率的にモデリング作業が行えるようになる。

サーフェスディテールの追加

モデル上にSubstanceマテリアルをペイントし、ハイトマップに従ってリアルタイムでサーフェスに凹凸をスカルプトする様子が紹介された。

ZBrushなどでのアルファを使ったスカルプトに似ているが、プロシージャルに変化するマテリアルを使えること、またワールド空間上でマテリアルを適用した状態でジオメトリをどんどん伸ばしたり追加していっても形状に沿ったディテールが生成されていく様子が確認できた。

ただの四角形を横に伸ばしていくだけで、SFチックなディテールのメッシュが生成されていく。

AIアシストキットバッシュ

最後に紹介されたのがAIによるキットバッシング機能。簡単に説明すると、プリミティブを組み合わせただけのラフなブロックアウト状態から個々のパーツの形状を参照し、ライブラリから似た形状のパーツを検索してくれる機能だ。機械学習が形状の生成ではなく検索に使われている。

デモでは、パーツを選択し「コンテンツを探す」ボタンを押すことで一致するパーツの一覧が表示され、選択するだけで元のブロックアウトに位置を合わせて置き換わっていく様子が見られた。

パーツの検索には様々なキーワードによるタグ付け機能も使われ、欲しい方向性のパーツが素早く見つかるようになっている。

上の画像は様々なパーツのキットバッシュで完成したビークル。ライブラリにはSubstance 3D Assetが使われている。

Modelerはまだ新しいツールだけに、既存のスカルプトツールとの差別化を図るべく野心的な試みの機能追加が続いており、今後の展開が楽しみだ。

Substance 3D Assetsの新しい人気アセット

キットバッシュ機能に使用される3DアセットはSubstancec 3D Assetsに登録されているアセットから選抜される。

Substance 3D Assetsプラットフォームには18,000以上のアセットがあり、講演が行われた時点では3Dアセットの最大のコレクションとなっていた。多くはマテリアルだが、モデルアセットも数千あり、コンテンツチームによって毎月多くのコンテンツが追加されている。講演では人気のアセットがいくつか紹介された。

この他にも、キャラクターのベースメッシュのようなシルエットや、動物の頭蓋骨、スタイライズド系アセットも多数追加予定だという。

■Designerの新機能

ポータルノード

まず最初に、新機能の中で最も要望が多かったというポータルノードが紹介された。

これは名前の通りグラフ上のノードの情報を遠くの別の地点に飛ばして届けるもので、グラフ上を長々とワイヤーを横切らせて繋げる必要がなくなる、というものだ。ノイズやノーマル情報などは同じものをグラフのあちこちで利用することが多く、1つのノードから長いワイヤーがいくつも伸びていく構成にせざるを得ないケースが多かったのだが、これがあればすっきりさせることができる。

画像を見ると、同じ名前のポータルノード同士が遠隔で繋がっているのがわかる。

上の画像では、左端にポータルノード出力があり、画面各所の入力ノードに繋がっている。右下のノーマルマップノードからは従来通りでポータルノードを使わない長いワイヤーが上に伸びている。

ループ処理

関数グラフやピクセルプロセッサといった、ノードベースで画像処理を記述できる機能を使っているヘビーユーザーにとって待ち望まれていたアップデートがループ処理の搭載だ。

これまではプログラミング言語で言うfor構文のような、ある条件まで処理をくり返すという機能がなかったのだが、今回ついに搭載がアナウンスされた。

これにより、これまでは不可能だった反復処理を使いオブジェクト同士を重なり合わないように散布する、といった表現が可能になる。

上の画像は、ループ処理の典型である形状や位置を少しずつ変えながら配置したもの。従来不可能だったこうした表現が、簡単にできるようになる。

パストレーシングノード

ループ処理で可能になったパストレーシングノード。下の画像では、テクスチャの中で光のバウンスやカラーブリーディングがシミュレーションされている。

カーブノード

カーブノードはシンプルなシェイプからカーブを抽出し、そのカーブに沿って別のシェイプを配置することができる。布地のステッチや植物の葉などのプロシージャルなくり返しパターンの作成に有用だ。

異方性エフェクト処理

ループ処理を使うことで元の画像に油絵のようなブラシストロークを加える異方性エフェクトノード。スタイライズド系テクスチャの作成にひと役買いそうだ。

SDFノード

一見、Designerの3Dビューにボルトが浮かんでいるように見えるが、SDFボリュームを2Dビューにテクスチャとしてレンダリングした結果である。

既存のShape Extrudeノードでもプリミティブの表示はできていたが、名前の通りシェイプの押し出しに留まるものだった。一方、SDFノードではボルトのねじ切り部分の表現や、プロシージャルにねじ頭や溝の形状を変化させるなど、さらに幅広い表現が可能になっている。

これらのSDFオブジェクトは自由に回転させハイトマップとして出力できるため、Designerの得意とするオブジェクトが散乱したタイリングマテリアルの作成にとても役立つだろう。

ジオメトリグラフの廃止

Designer内でプロシージャルモデリングを行う機能にジオメトリグラフがあるが、内外からのフィードバックを検討した結果、Designerはマテリアル作成に特化すべき、という考えの元に段階的に廃止されていく方針になった。

HoudiniやBlenderのジオメトリノードのような機能を目指しているように見えたが、やはりマテリアル作成に特化すべきであると考えたのだという。

■Painterの新機能

新しいベイクモードUI

Substanceエコシステムの中核を担っているPainterでは、ベイクモードのUIが一新されローポリとハイポリメッシュが適切に重なっているか明確に表示されるようになった。その他、ベイク時のエラーのデバッグ機能も多数追加された。

主な新要素は……
・ケージとハイポリのミスマッチ部分が赤く表示されるようになった
・ベイク中は専用のグレーマテリアルが表示され、ベイク中もカメラを操作しエラー部分の特定が容易に
・エラーの原因となるハードエッジでないUVシーム部分がハイライトされるようになった
・「_low」「_high」といった命名によるペアができているかのチェッカー機能
となっている。

Painterのベイクというと、まずはデフォルト設定で1回やってみて良い結果になるまで微調整していくというアプローチを取らざるを得ない仕様だっただけに嬉しい変更だ。

現在、Adobe Researchが開発中のベイク関連機能も併せて発表された。

1つ目はベイクケージの自動調節機能である。ハイポリとローポリを比較して最適なレイキャスト距離を自動的に設定することで、今後は手動で微調整しながらトライ＆エラーを繰り返す必要はなくなるだろう。

2つ目は、ベイクの自動距離セット機能だ。上画像の左側はハイポリが包まれていないことを示す赤色で覆われているが、自動調節された右側の値では全ての個所がケージ内にあることを示す青色になっている。

それでも複雑なジオメトリやハードサーフェスの場合は問題が発生する可能性がある。単純に法線方向に均一な数値で押し出すだけでは不十分な場合があるからだ。

自動適応型ベイクゲージ

研究段階の発表となったのが、自動ケージ生成機能だ。これはローメッシュを均一に押し出すのではなく、ケージ自体を最適な形状で作成するものだ。

ポリゴン単位で距離を調節し、重なりや歪みを避けられる最適なケージ形状を見つけ出すという。現在、手作業で修正している物の多くを自動で取り除くことができるようになる。実装時期は明らかにされなかったが、研究は速いペースで進んでいるという。

Marmoset Toolbagや3DCoatなど、ベイク機能で競合するツールがもつケージの一部を手動調整機能や、スキューと呼ばれる歪みを補正する機能は長年切望されていただけに、今後のアップデートでは自動でそれらができるようになるということに期待が高まる。

カーブツール

カーブツール。Illustratorと同じUIで、3Dモデル上にカーブを描けるようになった。ブラシストロークでカーブを描くと自動的にジオメトリにスナップしていく。

また一度描いたカーブは非破壊編集が可能で、あとからブラシを変更したりコントロールポイントの追加、移動、削除も自由に行える。

今後のロードマップ

ゲーム業界からの要望として、Pythonによるレイヤースタックへのアクセス機能が近日公開予定だ。スクリプトからレイヤーの階層構造を参照し、自動でレイヤーを作成したりパラメーターの変更ができるようになる。

■総評と今後の展開

今回のGDC 2023では、今までとは異なりAdobeやSubstanceの枠を超えた大きな講演が多数行われた。これはAutodeskや他のブースの講演でも同様だった。

世界的なUSD、MaterialXへの次世代フォーマットへの移行のながれ、高性能AIがもたらしたシンギュラリティのながれ、ハードウェアの進化によるリアルタイムレイトレーシングやパストレーシングの導入のながれ、このような大きなながれが3DCG業界全体に押し寄せている。

1つ1つの技術を見ていてはとても追いきれないほどの新技術が日々登場するため、上記のように大きなながれとして最新の技術全体の動きを捉え、自分の専門分野に関するアップデートを行なっていくのが良いだろう。

今後も解説記事では、各分野のプロフェッショナルの見識を積極的に取り入れ、高度専門化しつつあるデジタルアートに纏わる技術をわかりやすく紹介していきたい。