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2014年9月29日月曜日

北田モデリング・チャレンジ サイコロ編


<前置き>
ダブルネガティブでご活躍のモデラー、北田さんによるモデリングチャレンジ「サイコロ編」。
今回これに挑戦させて頂きました。
この課題はすでに2年以上前にだされたものですが、なぜ今更ながらのチャレンジなのか?
実は、ここ2年ほどの間にモデラーとしての仕事をいくつか経験する中で、モデリングに関する知識の無さと、要領の悪さが致命的だと実感したからです。

時間をかければある程度の仕事はこなせるのですが、それは素人のやり方で仕事として好きなだけ時間掛けていては、いまの時代、自分を殺すか会社を殺してしまいますw
殺すってのは文字通り、睡眠時間を削り健康を害することになることでもあり、固定給の場合、時間当たりの単価は非常に悪い物になります。
これらは両方ともフリーランスとしては深刻な問題で、致命的というのはそういう意味です。
会社で仕事をしているとしても、やはり同じ結果を得るには人件費がかかるということになります。
同じレベルの物を作れるなら、早くできても単価が高い人間か、時間がかかるけど安い人間かと言うことになります。
さきほど「今の時代」と書きましたが、CG業界は単価が安くても質の良い結果をだせる人が増えてきています。
そんな中で、競争力を保つことができなければ職自体が得られないって事にもなりかねませんね。


<課題をやる上での目的>
何かを学ぶときには、その必要性を感じているときに学ぶのは一番、多くの事を吸収できると思います。
実はそういう状態になるまで待ってからやってみようと思っていたのもあります。

今回、目的としていたのはプロのモデラーがどういったことに気を配ってやっているのかを、見いだし、心に植え付けること。
これ言葉で書くと簡単ですが「記憶」しようとすると忘れます、実際何度も聞いてますが出来てません(汗)、この課題を終えた後、モデリングしようとするときには、いつもそれをこころがけて「いる」ようになるのが、第一の目的でした。

とくにどういった順番で作っていくのかという、設計図的な部分。
モデリングはこの部分で、時間のかかりかたがかなり違ってくるように思います。
いわば素人からの脱皮への足がかりをつかむことが目的です。

まぁさすがに、すでにモデリングの経験もあるので、エッジループとか、その他のツールの使い方に関してはさほど問題はありません。
今回この課題にチャレンジしたのは別にサイコロが作れないからとか作りたいとかそういうものではありません、その作業の裏にある思想をたどることができるからです。
サイコロはシンプルな形状なので、その思想が、わかりやすいというのもあります。

単に同じ物作るだけならもっと楽しい物がたくさんあります(笑)



<How>
なにかを心に植え付けるには、やはり感動というか強い実感があると効果的です。
「あぁそうか!」とか「おおっ!」と思わず声に出てしまうような経験をするとその事柄はなかなか忘れないですよね。

このサイコロの課題はすでに北田さんがブログ上で解答を後悔しており、そこで注意するべき事、重要な事など多くのノウハウが公開されています。

それを読むだけでも「おおっ」って思うこともあるのですが、概念的な説明ってのは具体性を伴わないとその時感動しても、意外とすぐに忘れてしまいます。
実践的なことは行動を伴わないで文章だけで読むとそれもまた忘れてしまいがちです。
全てを忘れてしまうことはないとは思いますが、少なくとも応用性が限定されたものになってしまいます。


この課題の解答では、モデリングのスキル、サイコロを作るための手順を説明しているだけではなく、「モデリングとはどのような作業なのか?」という根本的な部分まで説明されています。

読むときに、その部分をより吸収するためにはやはり同レベルの問題意識を持った上で読む事が必要となってきます。


具体的には、まず自らの(できるかぎり最大限の)力でモデリングしてみる。
そのモデリングの過程について、細かなデータをとっておく。
そしてそれについて、北田さんの作業と比較して無駄な点、効率化できる点などを洗い出す。

これにより自分の力の及ぶ範囲、その自分の意識を超えた所にある工夫に気がつくことができると考えました。
そのため、ブログにある説明や、ワイヤフレームはほとんど見ないで、まず今の自分ならどのように作っていくかを考えて作業を進めてみました。

ちなみに形状の細かな違いは、何をリファレンスにするのかによってことなるので角の丸みとかベベルの具合とか穴の大きさとかは、Googleで見つけたサイコロの画像を参考にしており、北田さんの見本モデルとは異なります。



<作業>
自分がとったアプローチは以下の順序です。
1)穴と面とのつながり、ベベルの具合を確認しながらベースとなる穴を一つ作る
2)各面を作成(穴は「1」を流用)
3)各面の相互接続のトポロジを修正する(必要に応じて各面のトポロジを修正する)


モデリングは1の目から開始して以下の順序です。
1→4→6→5→3→2

「1の目」を選んだのは大きいので作りやすい、そしてデュプリケートしていけば増やすのが簡単だと思ったからです。
もう一つの理由は、シンプルなので面の分割をそれほど増やさなくて良い、すなわちローレゾに保てるということです。
(この時点で、出来る限りローレゾにするのが一番良い事だと考えていました)

穴の部分は六角形と八角形を試してみましたが、穴の形の良い八角形にすることにしました。
まずエッジを落としたキューブを作成し、そこに穴をつくりました。
これでできた「1の目」の面が下図になります。
ここまでの作業時間は、試行錯誤の作り直しも含めて40分ぐらい。
(画像はクリックで拡大)

この穴を他の面を作るのに流用して作ったのが以下のものになります。
各面のサイズが微妙に違うのはスクリーンキャプチャの問題で実際は同じサイズです。
また縮小したため一部の線が消えてしまっています。

面と面とのつながりは、各面のトポロジがどのように変化していくのか推測が出来なかったのと、
そのあたりのつながりを考えながら作業していると、時間がかかりすぎるので各面独立して最初に作りあとからトポロジの整合性をとることにしました。
この時点では、各面のトポロジは独立しており他面との接続部分は考えないことにしています。
作業時間は一つの面につき平均15分です。
(画像はクリックで拡大)

「6の目」までは、トポロジーも複雑ではなく、面の分割を増やすだけで対応可能だったので、ささっと片付けた感じ。
「6の目」の後に「5の目」をやっているのは、5を片付ければ3と2の目はそこからすぐに作る事ができるから。

各面ができてから、相互の面の接する部分のトポロジーをつなげていく。
6と5、1と5、5と2、1と2、1と4、1と3、6と3

その過程でエッジの数が合わず多角形になっている事があり、修正する必要がありました。
 れで作成した自分のサイコロのトポロジーが下図です。
この修正作業に要した時間は1時間20分
(画像はクリックで拡大)

「1の目」は複雑になり、2や5の目も上下でエッジの数が異なっています。
自分でやってて、「これじゃない」感を感じてます(苦笑)。
ここまでの合計作業時間は3時間20分
全てのポリゴンはクオッドです。


<まずは自分の作業を反省してみる>
まずは一つの面を作成後、もう一度トポロジを変更するためにいろいろとポリゴンの流れを変えています。
いわば作り直しに近いことをしているわけです。
仕事をする上で結果を得るための作業を、2度別のやり方で繰り返すのは効率が良いとは言えません。

もう一つは、行き当たりばったりな面。
最初から最後まできちんとした計画があってやっているとは言えません。
むしろどうやってよいのか分からないので、とりあえず手を付けて問題があったら対処するという米国式ですw



<答え合わせ>
いよいよ答え合わせです。
北田さんもおっしゃっているように、モデリングにはこれといって正解があるわけではないのですが、より効率的、より効果的であれば、良いというのは間違いないことです。
そういう点では、北田さんの見本回答は勉強になる事がたくさんあります。


※ここからはネタバレになるので、この課題にチャレンジしようと思っている方は、先にチャレンジを終えてから読んだほうがよいかもしれません。
その場合は、この「<答え合わせ>」はとばして「<終わりに>」へ進んでください。


この問題の答えは北田さんのブログに詳細が書かれています。


北田さんの回答を読んでみて気がついたのは、最初のステップから大きく違うという点です。
北田さんは「1の目」は個別に考え、他の目はすべて共通点が多いので「5の目」から発展させて作ることができると考えています。


自分は工業製品や、印刷関係の仕事をしていた関係か、かなり細かな事にこだわる傾向があります。
たとえばサイコロの目などだと1以外の目はサイズ的に同じだと判断するかもしれませんが、
その目で見たときにバランスが取れるようにサイズは一様ではないというふうに考えてしまいます。
たとえばロゴなどのの文字間隔は一様ではなく、間隔が同じように見えるように微調整しますが、そんな間隔です。
工業製品は、会社によってアプローチが違うので一様である場合と、一様でない場合があり得ます。
ただ自分の場合はこの細かなこだわりが、実質的に目に見える効果としてあらわれないこともあり、結局作業を複雑にしてしまうだけで終わることがあります。
今回もそのパターンでした...orz

まぁこの辺りは最初にどう捉えるかという事でもありますが、たとえそういった微妙な調整が必要だとしても先に北田さんのやり方で作って後で調整したほうが圧倒的に早くて楽です。


そして下図は北田さんのブログから許可頂いて転載させていただいたものですが、(北田さんありがとうございます)トポロジーがビックリするほど綺麗。
複雑な要素はありません。

次に気がついたことは、北田さんは一つの面を作るのでも、以下に少ない手順で作れるかを絶えず考えています。
たとえば「5の面」ですが自分だとそれぞれの穴をデュプリケートして5回同じような作業を繰り返して作ってしまいます。
でも北田さんのやり方では面の1/4を作りそれをミラーリングで一気に仕上げてしまう。
「1の面」だと自分だと一気に全体を作ろうとします、北田さんはこれも1/4を作りミラーリングで仕上げています。
一面だけ作るなら、そんなに時間差はないかもしれませんが、こういう考え方が積もり積もると大きな時間差になるだろうなというのは容易に想像がつきます。


北田さんも述べているようにこれがただ一つの正解というわけではないとお思いますが、自分の目的には十分すぎるほどの回答例でした。

「どうすれば早く、綺麗に作れるのか?それを常に考えることが重要です。」とおっしゃっていますが、このモデリングチャレンジで、それを実際にどのように考えて行くのか、その思考過程の違いを見ることが出来ました。

自分の場合は、思考停止して、行き当たりばったりになってしまっています。
北田さんの場合はほぼ最終的な状態までのステップが、見える状態で作業がすすめられています。

気付いたからと言ってすぐに、同じレベル出作業が出来るようになるわけではないのですが、この辺りの思考の違いってのをはっきりと自覚することができたのは、自分にとっても大きな収穫でした。

ちなみにこの解答のとおりに自分でもやってみたところ作業時間は大幅に短縮して40分でした。
3時間20分が40分。五分の一になりました。

トポロジの違いは下図をみれば一目瞭然です。
同じ左上のポリゴンからのポリゴンの流れを選択してみると北田さんのは横一列。
自分のは迷走していますw

(画像はクリックで拡大)

この理由の一つは穴の底部分の形状が影響しています。小さな所ですが、そういうところも大きく影響をしていると言うことが分かりますね。

自分のやり方(図の右側)を見ると「5の目」の中心は北田さんと同じですが、他の四つは斜めになっていますね。統一性にも掛けています。


<終わりに>
答えを見て、正直なんだそんな簡単なやり方で良いのか?と思いましたが、全体の複雑性をいかにシンプルにして、少ない手順でできるようにするのかという視点は自分にかけていたものだと思います。

自分のやり方は、アナログ的思考に裏付けされていますが、デジタルのツールの利点を生かし切れていません。

アナログの連続し、かつランダムなデータをサンプリングし、規則性のある情報にまとめていくというのはプログラミング的な思考でもあります。
まさかモデリングで、そこまで考えてやらなくてはいけないとは思いませんでした。

そしてこの弱点は、先に北田さんの回答を見てから真似していただけでは、はっきりと意識することなしに通り過ぎていたかも知れません。





2014年1月14日火曜日

Aruduinoはじめました。


ここ1週間ほど、Aruduinoを触っています。
あーついにCGあきらめたのかとかいわれそうですが、そうではありません。
CGに必要なプログラミングの勉強へのモチベーション維持のための導入です。
(半分趣味ですがw)

始めてコンピュータに興味を持ったのはロボットを作りたいと小学生のときに思った時です。
小学3-4年製のころだったと思うのですが学校の図書館でコンピュータのしくみが書かれた本で
磁気コアメモリの説明を読んだ記憶があります。
当時はちんぷんかんぷんでしたがw

その後、高校生になりFM-7などを手に入れ写経などしてましたが、ずーっと外部ハードをコントロールする機会はなく、いつしかその夢も、マンガや映画を含む様々な仮想世界のメディアにかかわる中で、いつしか心の片隅に埋もれていってしまいました。

いや一度だけときめいたことがありました。

当時購入していたOh!FMというコンピューター雑誌の中で、ロボットアームの自作記事があり、これがやりたい!と思ったのですが、まぁやっている内容が高度すぎるのと金もないので自分には無理と早々にあきらめました。
今思い出すと、忘れていたようでずっとロボットをやってみたかったんだろうなと思いますw


さて、Arduinoの存在自体は以前から知っていましたが、昨年、入門用キットのInsectBot Miniを発見、いろいろ遊べそうだし、安いし、よさげだなと思って購入しました。

これは切手サイズのArduino Leonardo互換機「Beetle」を使います。


この簡単なロボットを作るための全部品、Beetle、サーボ、センサ、その他がついたキットで約$29と格安。
このBeetleだけに限って言えば1個あたり$7という安さです。



<なぜArduinoか?>

将来的に子供がコンピュータを学習するときにArduinoを使った電子工作からやらせようと思っていました。
子供のプログラミング教育というとグラフィックスが多用されたアニメーションを使ったり、Wordやエクセルを勉強したりとかそういうことが多いんですが、それって何か違うんじゃない?といつも疑問を持っていました。

といって自分はプログラミングの知識がそれほどあるわけでもないので、何が間違っているかもはっきりとは言えない。

ひとつだけ言えるのは「仮想現実」


モニターで起きていることはすべて「仮想現実」なんですよね。
現在の子供は自分の親の世代と比較すると、かなり現実から離れた世界にいる。
それがいいか悪いかは別として、現実のことを充分に理解する前から仮想現実だけですごすってのは、何か1ステップとばしているような気がします。
人と実際に話をすることで人の感情や考えがわかり、 海に飛び込むことで水の冷たさや浮遊感の楽しさを実感する。
 写真で見た海がたのしそう、CGゲームの海の揺れがおもしろい。
そういったこととは異なる「実感」があるからこそ、本当に人に役に立つ事を考えられるようになるのではないかということです。

 そして、実感を伴ってコンピュータの操作を学ぶには、やはり現実世界の様々なものとかかわりあうフィジカルな部分が重要。
現時点で、それが簡単にできて事例も多い物がArduino。
教育関連の資料も充実してます。


もちろんArduinoのボードだけでプログラミングが出来るわけでないので別途コンピューターは必要になりますが、基本RaspberryPiのようなものでいいかなと思ってます。

さて子供が勉強を始めたとき、何か問題にぶつかったら最初に頼る者は親です。
子供は、ささっと解決しないと、興味を失いかねません。
さらに 特定のカリキュラムをこなしているのではなければその道も親が作ってやる必要があります。
少なくとも、特定のカリキュラムに参加するのであれば それが子供にあったものなのかどうかそれを判断する目がなくてはいけません。

そういったことができるようになるには、自分のペースだと2年ぐらいかかりそうなので、今からでもやっておかないと子供が始めるときに間に合わないなと思ったのがArduinoを今始めた理由の一つです。


もう一つの理由は自分のプログラミングの勉強に活かすこと。

自分はプログラミングの勉強をしていても、すぐに飽きてしまう事が多いんですよね。
細かな事をじっくりと考えて、解決までみちびくという根気が続かないことが多く、けっこう深刻な問題です。

CG仲間には怒られそうですが、そもそも画面に絵を描いてもあまり感動がないんですよね。
誤解を招きますがすばらしい映像を作る人はもちろん居ます、ここで言っているのは自分が作っているものですw

やっぱり現実の物に変化をもたらすもののほうが興味が続く。

仮想現実よりも現実!

そういった理由などがありArduinoをさわってみることにしました。




<<InsectBot Mini>>
このキットは非常に簡単でハンダ付けも含めて1時間もあれば作る事が出来てしまいます。
キット自体は9-10歳ぐらいの子供なら一人でもできるかもしれません。
キットの箱には6歳以上と書かれていますが6歳ではさすがに無理だと思いました。
しかし一番問題だったのは、Arduinoのプログラミングの部分でした。
説明書には、このキットを動かすための最低限の事しか書かれておらず、
ArduinoIDEの使い方などは書かれていません。
入門者向けのキットとは言っても、学習のための懇切丁寧なマニュアルではないのです。

まぁよく考えてみれば当たり前なのですが、Arduino入門ではなくてロボット作成のハード面での入門キットということですね。
Aruduino含めての入門キットで、丁寧な説明書がついていると勝手に期待していました。

付属のArduino「Beetle」はピンの形状も違い一般的なWebでみつかる事例でつかわれているArduinoとは大きく違います。
ある程度なれたら理解はできるんでしょうが、まったく触ったことがない初心者ではそのギャップをうめながら理解するのは難しすぎます。

これは駄目だと思い急遽、ArduinoUNOをRadioShackから買ってきました。

InsectBotは少し動いただけですが、動きも気に入らないし、パーツとしてつかわれる日が来るまでこのまま眠ることになるでしょうw


<<ArduinoUNO >>
 
今のところ、やってみたのはLチカとブザーならしたぐらいで、なにも複雑なことはやってません。
LチカってのはLEDをチカチカ点滅させることです。
Arduinoを始めて使う人はだいたいみんなやることです。


でも、楽しいです。
仮想世界でちまちまやっているのとは違って簡単なことでも、がっつり反応がかえってくるのでおもしろいです。



<<プログラミングの勉強にどのように役に立ったか?>>
まだ一週間ほどしか触ってないので、たいしたことは言えませんが以下のような事を感じています。


1)Processingと相互に使う事で理解が深まる。
ArduinoIDEはハードのコントロールのための独自の関数を多用しますが、基本的にはProcessingと同じ言語です、そのため導入もスムースで、ArduinoIDEだけを使っているからといってProcessingの使い方を忘れることはありません。(CG的処理は忘れることはあるかも知れませんが)

実際にはArduinoの傍らでProcessingを立ち上げて計算結果の確認に使っています。
それによりArduinoとProcessingの違いをいつも意識することになり、混乱はほとんどありません。
Arduinoを触っている内にProcessingのスキルも向上し、その延長でプロシージャルなCGスキルも向上させたいと思っています。
 (注:「ArduinoとProcessingは似ているようで違う。混乱する」という方もいます。
自分の場合は、その違いを意識することで、「混乱しないようにしているので問題がない」 と言った方が正確です。)

  

2)一つの事柄を解決までもっていくモチベーションが違うCGのスクリプトってちゃんとした事をやろうとすると、結構複雑なのでやることが多く、道も長くてくじけやすいですが、Arduinoは目的をしぼりやすい上に、その目的で満足できやすい。

CGで入門用の簡単なスクリプト作っても、自分はまだこんなことしかできないんだなぁというふうに、なかなか達成感がえられなかったのですが、Arduinoだと簡単なことでもある程度の達成感がある。

やっていることがまだ単純だってのもあるんですが、やはり「現実世界」に関わっていけるってのは大きです。  
同じようなプログラム(スクリプト)作っても、Mayaの画面の中でランバートシェーダーのスフィア動かしても感動は薄い。
どれだシミュレーションやったところで現実世界の髪の毛一本うごかせない。
でもLEDだと点滅しているだけで、非常に明確で心理的インパクトがある。
サーボモータ動かせば、こんなことやあんなんことと想像力も広がります。
やはり現実のもつパワーはでかいなと思います。
ArduinoはC/C++のスキルも生かせるようです、それらの言語を勉強しようという意欲はますます高まりました。

  

3)プログラムをシンプルにするという考え
 Melスクリプトをやっているときは処理を軽くするとかあまり考えてなかったんですが、最近いろいろな人と話をしたり、書籍「プログラムはこうして作られる」 を読んだりしている中で、「処理を軽くする」と言うのはプログラミングにおいて非常に重要な位置を占めることだなということを理解しはじめました。

Arduinoはメモリ制限もあり、あまり巨大なプログラムは使えません。
またハードの反応速度なども考慮したプログラムが必要な事もあり、効率化に関してよい勉強になるのではないかと思いました。
「プログラムはこうして・・・」はゲーム業界の方が書いていると言うこともあり、非常にハードを意識するプログラミングの説明がされています。
そういう意味では、Arduinoも近い考え方があり、実際書籍に書いてあったとおりの考え方がつかわれていたりしました。
そのためこの本の内容がぐっと身近に感じられました。
この本は本当、良書です。



4)オブジェクト指向

Processing/Aruduinoではオブジェクト指向のプログラミングも出来るようです。
参考:http://yoppa.org/proga10/1190.html
(注: Aruduinoでも使えると思うのですが未確認、もちろんC++を使えば出来ます)
C++を勉強するころには、その経験は生きてくると期待。



<<これから>>
まずは単純な1つのものを動作させるところから、これはLEDの点滅とかサーボモータを動かすとかそういうことですね。
 LEDの点滅一つとってもいろいろなやり方が、見せ方があります。

ある程度馴れたら複数のものを同時に動かす。
これはLEDグリッドとかLEDキューブとか。センサーによる自動制御とか。
こういうことをやるときにオブジェクト指向なプログラミングは役に立つんじゃないかなと思っています。

次のステップとしてはAruduinoをProcessingと連携させていきたいと考えています。
これはどういうことかというと、たとえば温度センサーでProcessingのグラフィックスの色を変化させるとか、Processingで作ったGUIからLEDの調光をするとか。
現実世界との連携ができるようになります。

将来的にはLeapMotionとか、Kinectのようなシステムとの連携(たぶんそうなるとPCを介在してArduinoをコントロールするような感じになるんですかね)、ロボットの作成なども、できたらうれしいですね。

でも、そういった複雑なことができなくても、たのしそうな電子工作はたくさんあります。
「自由な発想」 そういう部分をリハビリするのににも役立ちそうです。

あれ?プログラミングの勉強から離れていってる?
否定はしませんがw複雑なことを本格的にやろうと思えば(たぶん)CやC++が必要になってきます。
まぁそういった勉強を避けてもArduinoは使えるんでしょうけど、自分はCやC++を勉強するための動機付けとして積極的に使っていきたいと思っています。