Shade
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
| Shade | |
| 開発元： | イーフロンティア |
|---|---|
| 最新版： | 10 / 2008年 |
| 対応OS： | Mac OS X / Windows |
| 種別： | 3DCGソフトウェア |
| ライセンス： | プロプライエタリ |
| 公式サイト： | Shade online |
Shade（シェード）は、MacintoshおよびWindowsプラットフォームで動作する、商用の統合型3DCGソフトウェアである。
目次 |
[編集] 特徴
日本発祥であり、2004年時点のデータによれば、正規ユーザ数は30万人超であるが、そのほとんどが日本市場におけるものである[1]。
[編集] モデリングの特徴
竹ひご細工のように3次元空間上で複数のベジェ曲線を接続してモデリングする「自由曲面」と呼ばれるモデリング方法が特徴的である。自由曲面は多様な曲率の滑らかな曲面を少ないコントロールポイントで作成できるため、機械や建築物といった幾何学的形状のモデリングに適しており、またベジェ曲線がベースであるため、Illustratorなどのドローソフトに慣れた人にとっては親しみやすい。その一方で、自由曲面はベジェ曲線への慣れが必要であり、多くのスプライン曲面と同様にメッシュ構造が格子状に限定され、また人体のような有機的形状のモデリングにおいて、ベジェ曲線の接線ハンドル同士が干渉してしわが発生しやすい短所がある。
過去にはこのような有機的形状での問題に対処する方法は少なかったが、バージョンを重ねるにつれ、メタボールやポリゴンメッシュのサブディビジョンサーフェス（細分割曲面）や面の押し出しなどの機能が強化され、幾何学的形状には自由曲面、有機的形状にはポリゴンメッシュやメタボールといった使い分けができるようになっている。
[編集] レンダリングの特徴
グレードによってレンダリング可能な最大サイズが制限されているものの、廉価な下位グレードでもパストレーシングやフォトンマッピング、ラジオシティといった写実的な照明計算を行う大域照明に対応している。レンダリング機能について、開発元イーフロンティアの園田浩二は、静止画レンダリングが美しいという評価があると述べると共に、静止画の制作がメインであり画質を犠牲にした速度の追求はShadeのコンセプトにそぐわないと述べており、Shadeのレンダラが静止画重視の高画質指向であることに言及している[2]。
最上位のProfessionalグレードには、ライア社が開発した追加レンダラ『CALLISTO（カリスト）』が搭載されている[3]。CALLISTOはサブサーフェイス・スキャタリングやディスプレイスメントマッピングといった標準レンダラにない機能を備えているほか、必要部位に応じてスキャンライン／レイトレーシング／分散レイトレーシングを使い分ける「セレクティブレイトレーシング」と呼ばれる最適化が施されており、標準レンダラよりも詳細な、画質と計算速度の調整が可能である。しかしながらCALLISTOはShadeの表面材質などと完全な互換性を達成していないという問題もある。
[編集] 歴史
[編集] 開発の歴史
Shadeシリーズが初めて製品化されたのは1986年に発売されたPC-9800シリーズ用の『Shade PRO』である。1990年に改めてMacintosh用のソフトウェアとして『Shade』が発売された後、1997年の機能限定版『Shade debut（シェード・デビュ）』を皮切りにWindows版が発売され、現在ではMacintosh版・Windows版が同時リリースされている。一時期Linux版の開発も試験的に行われていたが、中止された。
2003年までは、福岡に本社があったエクス・ツールスが開発・販売を行っていたが、同社が経営破綻したため、現在は権利を譲渡されたイーフロンティアが開発・販売を行っている。開発会社変更後の最初のメジャーバージョンアップとなったShade 7では、予定されていた新機能の搭載がいくつか見送られ、Shade 6に存在した機能が削減されたこともあった[2]。2003年にイーフロンティアは3D人体制作ソフトウェア『Poser』の開発・発売を手がける米Curious Labs Inc.（現e frontier America Inc.）を買収し、PoserとShadeとのソフトウェア上での連携（PoserFusion）を図ると共に、Shadeの日本国外での発売元としたが、2007年にPoserの所有権は米Smith Micro Softwareに譲渡された[4]。また、2006年にイーフロンティアは仏Eovia Europeのモデリングソフトウェア『Amapi』を買収し、AmapiとShadeの連携を図ると発表している。
初期の開発はほぼ時枝敏也1人によって行われた[5]。開発会社の変更や、チーム開発体制へ移行した後も、時枝はエグゼクティブチーフプログラマ、チーフエンジニアとしてShadeの開発や設計に携わっている。なお、時枝とイーフロンティア最高技術責任者のサニー・ウォン（Sunny Wong）は米国で開発を行っているため、過去にしばしば言われた「Shadeは純日本製」という表現は（開発会社は日本にあり、日本でも開発が行われているものの）今となっては正確ではない[6]。また、「Shadeの神様」という異名を持つ人物として園田浩二がおり、Shadeでテレビコマーシャルなどの作品を制作し、イーフロンティアのチーフデザイナ、CG Studio開設準備委員長としてShadeの開発や広報に携わっている[7]。Shadeの開発コンセプトには「箸のようなソフト」「簡単きれい」などがあり、2006年にはこれらの設計思想を主張してShade 8.5がグッドデザイン賞（商品デザイン部門）を受賞した[8]。
[編集] ユーザの歴史
漫画家くつぎけんいちが美少女CGキャラクタ（いわゆるバーチャルアイドル）『テライユキ』の制作にShadeを使用した。テライユキはテレビコマーシャルに出演するなど一般メディアに露出し、Shadeの広告にも起用された。1990年代末頃に端を発するバーチャルアイドルブームにより、多くのバーチャルアイドルがShadeを使用して制作され、当時の開発元のエクス・ツールス自身も「デジタルビューティ」としてこれらのキャラクタを後押しし、ブルームーンスタジオの沖孝智によるCGキャラクタ『飛飛（FeiFei、フェイフェイ）』が日本サムスンの広告キャンペーンに起用されるなど、いくつかのキャラクタがコンピュータ・CG系の専門誌やテレビ・雑誌などの一般メディアに露出した[9]。また、SFイラストレーターの加藤直之もShadeを使用しており、『宇宙の戦士』のパワードスーツの模型化の際は自らShadeで形状設計を行ったほか、作品『沈黙の美女』の形状データが一時期Shadeに同梱されていたことがある。
初期のShadeには有機的形状に適したモデリング方法が現在より少なく、自由曲面がもつ格子状の構造で有機的形状、特に人の頭部（顔面）をモデリングするノウハウがいくつか考案され、「地球儀型」「めがね型」「いちょう型」などの手法が書籍やコミュニティで受け伝われている。
[編集] 機能
Shadeは統合型3DCGソフトウェアであり、3DCG制作のモデリング、材質設定、照明、アニメーション、レンダリングの工程をカバーしている。ただし、素材となるテクスチャ画像の編集や、出力された映像の編集・合成には外部のソフトウェアを使う必要がある。
この節に記述された機能の一部はバージョンやグレードによっては未搭載または制限があり、また、この節の記述はすべての機能を網羅するものではないことに注意されたい。
[編集] モデリング
Shadeのモデリングにはベジェ曲線が採用されており、ベジェ曲線の「線形状」から平面／掃引体／回転体／自由曲面を派生的に作成できる。そのほかには円／球といったプリミティブや、ポリゴンメッシュ、メタボール、プラグイン機能による特殊属性を持った形状がある。
- 線形状 - 3次元の3次ベジェ曲線。終端を閉じると同一平面上に面を形成できるほか、他の線形状で形成された同一平面上の面に穴をあけられる
- 円／球 - パラメータによる位置と寸法の指定が可能なプリミティブ
- 掃引体／回転体 - 線形状および円に対して適用可能な非破壊式のもの
- 自由曲面 - 双3次ベジェ曲面。曲線を線形状と同じように扱えて、出し入れできる
- テキストエフェクタ - テキストグリフのアウトライン化と立体化
- ポリゴンメッシュ - 3角、4角および5角形以上のポリゴン（n-ゴン）に対応
- 角の丸め（サブディビジョンサーフェス、細分割曲面） - ポリゴンメッシュを滑らかな曲面に細分割する非破壊式のもの
- UVマップ - テクスチャUV座標の編集
- マジカルスケッチ - フリーハンドの手描きにより有機的形状を作成する
- メタボール／メタキューブ／メタシリンダー／メタポリゴン／メタバイキュービックサーフェス - 各形状をメタ方式またはブロブ方式により融合または反発させ、有機的な形状を作成する
- メタパーティクルレンダラ - 特定のパートに含まれた球プリミティブをメタボールとして扱う
- ヘアーサロン - ヘアー（曲面にテクスチャを張ったいわゆる短冊ヘアー）とファーの生成。T4社によって開発された[10]
ほぼすべての形状とコントロールポイント、ポリゴンメッシュの頂点に対して直線移動／拡大縮小／回転／せん断の基本操作を統一的に行えるほか、線形状（自由曲面）とポリゴンメッシュにはそれぞれ追加の形状編集機能が用意されている。
また、作成された形状は下の表のルールでほかの形状に変換できる。
| 線形状 | 掃引体／回転体 | 自由曲面 | ポリゴンメッシュ | |
|---|---|---|---|---|
| 線形状 | - | ○（可逆） | ○（4点選択[1]／ 曲線の差し込み） |
○ |
| 円 | ○ | ○（可逆） | ○ | ○ |
| 球 | - | - | ○ | ○ |
| 掃引体／回転体 | ○（復帰） | - | ○ | ○ |
| 自由曲面 | ○（曲線の取り出し） | - | - | ○ |
| ポリゴンメッシュ | ○ | - | - | ○（細分割曲面） |
シーン内の全オブジェクトはブラウザによって一覧管理できる。また、オブジェクトは「パート」によって内包・階層化でき、またパートには座標変換のための行列情報を設定できる。シーンの最下層には常に「ルートパート」と呼ばれるパートが存在する。
また、そのほかのモデリング支援として次のような機能を備えている。
- 疑似ブーリアン - レンダリング時のみ適用される非破壊式の集合演算
- ブーリアンモデリング - ポリゴンメッシュ形状として出力する集合演算
- マスターオブジェクト - オブジェクトの参照コピー
- マグネットツール - マグネットオブジェクトを移動させると付近のコントロールポイント（頂点）が滑らかに追従変形する
- ラティス変形／自由曲面変形／ツイスト変形
なお、Shade以外のソフトウェアでは3次ベジェ曲線の端点以外の（曲率を制御するための）制御点のことを「コントロールポイント」と呼ぶことがあるが、Shadeでは「コントロールポイント」とは形状編集に用いる点（端点など）のことを指す。また、ベジェ曲線の曲率を制御するための制御点のことを、隣接する端点からその制御点への線分を含めて「接線ハンドル」と呼んでいる。また、一般的には「自由曲面」とはパラメトリック曲面（ベジェ曲面、B-スプライン曲面、NURBS曲面ほか）などによる曲面パッチを格子状につなぎ合わせた複合曲面などの自由度の高い曲面全般のことを言うが、Shadeでの「自由曲面」とはShade 10の時点では双3次ベジェ曲面による自由曲面のことのみを指す。
[編集] 表面材質と光源
Shadeの表面材質は固定のシェーディングパラメータと任意数のマッピングレイヤーの複合である。表面材質はオブジェクトまたはパートに対してのみ設定可能で、面や頂点別には設定できない。そのため、一体形状の特定部位に特徴的な表面材質を施す場合には、特製のテクスチャマッピング、または投影マッピングや疑似ブーリアンによるステッカーマッピング（デカールマッピングとも呼ばれる）を行う必要がある。パートに設定された表面材質は下位階層に継承され、下位階層では任意のシェーディングパラメータを選択的に置き換えられる。
- 拡散反射 - 光を拡散的に反射する、いわゆる表面色、物体色
- 光沢 - 光源の鏡面反射をモデル化したつや（局所鏡面反射）。Shade 9以降ではブリン（Blinn）鏡面反射モデルが採用されている[11]
- 反射 - 周辺の景色が映り込む鏡のような反射（大域鏡面反射）
- 透明 - 透明度（透過色）を設定する
- 屈折 - 屈折率を設定する
- 荒さ - 梨地加工や磨りガラスのように反射と屈折を拡散させる
- 異方性反射 - 繊維や金属のヘアライン加工でみられる異方性反射を表現する
- フレネル - 光の入射角が浅くなるほど反射率が高くなるフレネル反射を表現する
- メタリック - 内蔵の環境マッピングによる擬似的な金属光沢表現
- 発光 - 外部照明によらない自発的な発光
- ソフトグロー - 発光の度合いを視線方向を向いている面ほど強くする
- バックライト - 裏面の拡散反射を表面に反映させる
- 疑似コースティクス - 大域照明によらない擬似的な集光模様（コースティクス）
- 収差 - RGB別に屈折率を変える擬似的な色収差
- レイヤーによるマッピング - 拡散反射／光沢／反射／透明／発光／バックライトおよび、バンプ／トリム／環境のマッピング、および上位レイヤーのマット
Shadeの一部の光源には明るさや色、影の濃度やソフトネス（ソフトシャドーに影響する）などを設定できる。また、パストレーシング大域照明を使用している場合、表面材質の発光が放射輝度に影響するため、発光する形状および発光テクスチャを副次的な光源として利用できる。
- 無限遠光源 - 平行光源とも呼ばれる、太陽光などの極めて遠距離（無限遠）の光源をモデル化した光源
- 環境光 - 周辺環境からの一様な散乱光や照り返しをモデル化した、閉塞を考慮しない光源。Shadeでは無限遠光源に付随して設定する。照明効果が一様なため、写実性を求めるならIBLや天空光が適する
- 点光源／スポットライト - 光源オブジェクトによる光源
- 線光源／面光源 - 線形状による曲線または面による光源
- 配光 - IES配光データによる光源
- イメージ・ベースド・ライティング（IBL） - 背景画像による照明。ハイダイナミックレンジ画像（HDRI）に対応。パストレーシング大域照明に用いられる
- 天空光 - 天球の上半球による照明。ラジオシティ大域照明に用いられる
[編集] アニメーション
Shadeのアニメーション機能は、ジョイントおよびその応用であるボーン、スキンによる変形と、それを時間軸に沿って制御するモーションシーケンス（モーション曲線およびキーフレーム補間）が基本となっている。カメラオブジェクトのモーション制御によるフライスルー（ウォークスルー）が行えるほか、音源オブジェクトによる3Dサウンド機能が備えられている。また、テクスチャおよび図形ウインドウのテンプレート（下絵）には、QuickTime／AVIムービーを使用できる。
- ジョイント - 変形を行うパートの一種。ジョイント値と呼ばれるパラメータにより変形の度合いを調整する
- ボーン - ジョイントの階層化による多関節構造の作成
- インバースキネマティクス（IK） - 子ジョイントの変形に親ジョイントを追従させる
- スマートキネマティクス - 特定のジョイントの向きや関節角度を拘束する
- エイムコンストレインツ - 形状の向きをターゲットオブジェクトやカメラに追従させる
- インバースキネマティクス（IK） - 子ジョイントの変形に親ジョイントを追従させる
- スキン - コントロールポイント（頂点）単位でジョイントの変形を適用させる。適用率（重み付け）の設定も可能
- モーションシーケンス - タイムコードまたはフレーム数による時間軸に沿ったモーションシーケンスを扱う。モーションポイント（キーフレーム）の作成とモーション曲線の編集が行える
- 3Dサウンド - シーン内に音源オブジェクトを配置して立体音響とドップラー効果を用いた音声を生成する
また、そのほかのアニメーション支援として次のような機能を備えている。
- パーティクルフィジックス - 重力や風を考慮したパーティクルと衝突判定。T4社によって開発された[10]
- PoserFusion - Poserのフィギュア形状とモーションの取り込み。ダイナミックヘアとクロスシミュレーションが再現される
[編集] レンダリング
Shadeは複数のレンダリング手法と大域照明の手法をサポートしている。レンダリングは各色32ビット（128ビットRGBA）のハイダイナミックレンジ画像を出力でき、レンダリングされた画像からはRGBカラーチャンネルおよび不透明度（αチャンネル）および深度（Z値）の情報が取得できる。レンダリングされる画像は色補正機能によってゲイン／ガンマ／コントラスト／バイアス／カラーバランスの調整が行えるほか、エフェクタプラグインによる後処理が行える。
また、マルチスレッドによるマルチプロセッサ・マルチコア並列レンダリング、「ShadeGrid」と呼ばれる複数台のコンピュータグリッドによる並列レンダリングが可能である。
- ワイヤーフレーム - 単純な線によるレンダリング
- ドラフトレイトレーシング - レイトレーシングから屈折などを省いて高速化したもの
- レイトレーシング - 反射や屈折などの表現が可能
- パストレーシング - レイトレーシングより高度な面光源照明や光源のソフトネスによるソフトシャドー、表面材質の荒さ、被写界深度などの表現が可能
- トゥーンレンダラ - 陰影付けや輪郭線をアニメ調に描き出す。ベクタ画像の書き出しが可能
- CALLISTO - 追加レンダラ。独自にパストレーシングやフォトンマッピングを搭載するほか、標準レンダラにはないサブサーフェイス・スキャタリングやディスプレイスメントマッピングなどの機能と詳細な設定を備える。ライア社によって開発された
大域照明は物体表面間での光の相互反射の照明効果を付け加える。一部のレンダリング手法と大域照明の手法は組み合わせて使用できないものもある。
- パストレーシング大域照明 - 拡散相互反射に加え、イメージ・ベースド・ライティング（IBL）などが可能
- イラディアンスキャッシュ - パストレーシング大域照明の計算を一部省略し補間することで高速化する
- フォトンマッピング大域照明 - 拡散相互反射に加え、集光模様（コースティクス）の表現が可能
- パストレーシング+フォトンマッピング大域照明 - 上記を組み合わせて間接光の到達性能などを向上させたもの
- ラジオシティ大域照明 - 境界積分法を用いた拡散相互反射シミュレーション[12]。オプトグラフ社が開発したラジオシティライブラリを使用している[13]
また、そのほかのレンダリング支援として次のような機能を備えている。
- シャドウマップ - パストレーシングなどのモンテカルロシミュレーションを用いずにソフトシャドー（一様なぼかしによるもの）を高速に表現できる
- モーションブラー - 前後のサブフレームを合成し、露出時間の長い撮影をシミュレートする
- フィールドレンダリング - インターレース方式のレンダリング。偶数または奇数フィールドの優先を指定できる
- 平行投影 - パースペクティブのない投影
- あおり補正 - 二点透視のようなパースペクティブを可能にする
- 魚眼レンズ
- パノラマレンダリング - 円柱／球／ライトプローブ／キューブマップ／バーティカルクロス形式でのパノラマまたは全球のレンダリング
- QuickTime VR - オブジェクト／パノラマ／キュービック形式でのQuickTime VRムービー出力
- 立体視レンダリング - ステレオグラムおよび視差バリア方式の3D対応液晶用コンテンツのレンダリング
[編集] その他
ShadeはPython言語とAppleScript言語（Macintosh版のみ）によってシーンやオブジェクトほかの動作を制御できる。また、カスタムプラグインをC++言語によって開発するソフトウェア開発キットがある。
- Python - Python言語による制御
- AppleScript - AppleScript言語による外部からの制御
- プラグインSDK - C++言語によるカスタムプラグインの開発キット
[編集] リリース履歴
| バージョン | 製品ラインナップ | プラットフォーム | 発売日 |
| - | Shade Pro | NEC PC-9800シリーズ | 1986年 |
| - | Shade | Macintosh | 1990年 |
| - | Shade II Ver.1.4.2 | Macintosh | 1992年 |
| - | Shade III Ver.1.0 | Macintosh | 1994年 |
| ShadeIII Ver.1.1.0 | Macintosh | 1994年 | |
| ShadeIII Light Ver.1.1.0 | Macintosh | 1994年 | |
| Shade III Ver.1.2 | Macintosh | 1996年 | |
| Shade III Light Ver.1.2 | Macintosh | 1996年 | |
| 1 | |||
| Shade Professional R1 | Macintosh | 1996年12月 | |
| Shade Personal R1 | Macintosh | 1996年12月 | |
| Shade debut | Windows | 1997年6月 | |
| 2 | |||
| Shade Professional R2 | Macintosh | 1997年8月 | |
| Shade Personal R2 | Macintosh | 1997年8月 | |
| Shade Personal Plus | Macintosh | 1998年4月 | |
| Shade debut Plus | Windows | 1998年4月 | |
| Shade Professional R2 | Windows | 1998年8月 | |
| iShade | Macintosh | 1998年9月 | |
| myShade | Windows | 1998年11月 | |
| 3 | |||
| Shade Professional R3 | Macintosh | 1998年12月 | |
| Shade Personal R3 | Macintosh | 1998年12月 | |
| Shade Debut R3 | Macintosh | 1998年12月 | |
| Shade Professional R3 | Windows | 1999年3月 | |
| Shade Personal R3 | Windows | 1999年3月 | |
| Shade Debut R3 | Windows | 1999年3月 | |
| 4 | |||
| Shade Professional R4 | Macintosh/Windows | 1999年11月 | |
| Shade Personal R4 | Macintosh/Windows | 1999年11月 | |
| Shade Debut R4 | Macintosh/Windows | 1999年11月 | |
| iShade2/myShade2 | Macintosh/Windows | 1999年11月 | |
| 5 | |||
| Shade Professional R5 | Macintosh/Windows | 2001年 | |
| Shade Personal R5 | Macintosh/Windows | 2001年 | |
| Shade Debut R5 | Macintosh/Windows | 2001年 | |
| iShade3/myShade3 | Macintosh/Windows | 2001年 | |
| 6 | |||
| Shade 6 professional | Macintosh/Windows | 2002年 | |
| Shade 6 advance | Macintosh/Windows | 2002年 | |
| Shade 6 spirit | Macintosh/Windows | 2002年 | |
| iShade6/myShade6 | Macintosh/Windows | 2002年 | |
| 7 | |||
| Shade 7 professional | Macintosh/Windows | 2004年 | |
| Shade 7 standard | Macintosh/Windows | 2004年 | |
| Shade 7 basic | Macintosh/Windows | 2004年 | |
| 8 | |||
| Shade 8 professional | Macintosh/Windows | 2005年 | |
| Shade 8 standard | Macintosh/Windows | 2005年 | |
| Shade 8 basic | Macintosh/Windows | 2005年 | |
| 8.5 | Shade 8.5 professional | Macintosh/Windows | 2006年 |
| 9 | |||
| Shade 9 professional | Macintosh/Windows | 2006年 | |
| Shade 9 standard | Macintosh/Windows | 2006年 | |
| Shade 9 basic | Macintosh/Windows | 2006年 | |
| iShade 9 | Macintosh/Windows | 2007年 | |
| 10 | |||
| Shade 10 professional | Macintosh/Windows | 2008年 | |
| Shade 10 standard | Macintosh/Windows | 2008年 | |
| Shade 10 basic | Macintosh/Windows | 2008年 |
[編集] 脚注
- ^ ASCII 24「エクス・ツールス、3DCGソフト『Shade 6 spirit』の発表会を開催」、およびデジタルハリウッド2004年11月30日オープンカレッジレポートより出典。
- ^ a b イーフロンティア「園田浩二が熱く語る、Shade 9の魅力とは」、およびASCII 24「“神”が明かす『Shade 9』の魅力」より出典。
- ^ ライア社「会社概要」より出典。
- ^ Smith Micro Software社プレスリリース「Smith Micro Software Signs Definitive Agreement Acquiring E Frontier's 3D Graphic and Animation Software Solutions」より出典。
- ^ Shade 8.5「開発者からのメッセージ」より出典。
- ^ BCN This Week 2003年6月30日 vol.996「Face」時枝敏也インタビュー、および「Shade 9一目瞭然」第11回より出典。
- ^ BCN This Week 2007年2月5日 vol.1173「Face」園田浩二インタビューより出典。
- ^ グッドデザイン賞ウェブサイトより出典。
- ^ エキサイトニュース総合研究所「『CGアイドル』の魅力に迫る」、およびイーフロンティア「デジタルビューティ」より出典。
- ^ a b T4社「制作実績」より出典。
- ^ Shade online Free Talk「表面材質の、光沢1、光沢2、のスライダー」より出典。
- ^ オプトグラフ社のウェブサイトより出典。
- ^ ASCII 24「エクス・ツールス、『Shade Personal R4』にラジオシティ機能を追加する『Shade R4 Radiosity Kit』を発売」より出典。
