Blender事始め – No.15（Armature②）

1 事前準備
2 Armatureの基礎
- 2.1 Bone（ボーン）
- 2.2 Armature（アーマチュア）
3 Armatureとメッシュデータの関連付け
4 Pose Mode（ポーズモード）
- 4.1 Armatureによるメッシュデータの変形
- 4.2 Armatureの初期化
5 Weight Paint
- 5.1 Weight（重み）
- 5.2 Weight Paintモード
  - 5.2.1 Weight Paintモードへの切替
  - 5.2.2 Weightの変更
6 補足
- 6.1 Armatureとメッシュデータの関連付け方法

対象バージョン：Blender v2.82a

事前準備

Armature（骨格モデル）を利用する上で、事前準備をしておきます。

インストール直後の状態では、Object Modeで[Add]メニューからArmatureを選択すると、下記の様に「Single Bone」しか表示されません。

下記手順で「Rigging Rigify」アドオンを追加します。

①メインメニューの[Edit]からPreferencesを選択し、Blender Preferencesダイアログを表示する。

②左側の[Addons]を選択し、検索ウィンドウに「Rigi」と入力する。
（[Rigging Rigify]だけが表示される状態になると思います。）

③ [Rigging Rigify]にチェックを入れて、Preferenceダイアログを閉じる。

さて、この状態でObject Modeで[Add]メニューからArmatureを選択すると、[Single Bone]以外の項目が追加されていると思います。

これで、事前準備は修了です。

Armatureの基礎

さっそく、「Qちゃん」を動かしたい所ですが、その前にArmature（骨格モデル）について少し見ていきます。

（ある程度基本を押さえておくと、わかりやすいと思います。自分もたまに頭の中に「？」が出る事があるので、まとめておきます）

Bone（ボーン）

Bone（ボーン）はArmatureを構成する基本要素です。

Boneの構造

通常は、下記の様に八面体(Octahedral)の根本側にHead、先端側にTailの球がそれぞれくっついている構造になっています。

Boneの情報

Edit Modeでサイドバーを表示し、Boneの情報を見てみると、下記の様に様々な情報が表示されます。

HeadやTailには位置情報他に、Radius（半径）情報がありますが、これを変更してもViewport上の八面体の形状は変わりません。（次の項目で説明します）

Roll（回転）はBone自身の回転角度で、ローカル座標の向きを決定します。

Length（長さ）はHeadとTail間の距離です。

Envelope（エンベロープ）も変更してもViewport上の八面体の形状は変わりません。（次の項目で説明します）

Boneの色々な表示方法

Boneは基本8面体で表示されますが、他の表示方法もあります。

表示の切替は、Propertiesパネルの[Object Data Properties]タブのViewport Displayの項目の[Display as]で変更できます。

この中のEnvelope（エンベロープ）に注目すると、HeadとTailの球の大きさが異なり、また、Boneの周りに膜がはったように描画されます。

前項の「Boneの情報」にあったHeadやTailのRadius(半径)や、Envelope(エンベロープ)は[Envelope]で描画した時に表示に反映されます。そして、この膜の様なものは、特定の方法でメッシュデータと関連付けた時に、Vertexが影響を受ける範囲を表しています。（後述）

Armature（アーマチュア）

Armatureの構造

Armature（アーマチュア）は一つ以上のBoneから構成される骨格モデルです。

Object Modeで[Single Bone]を追加する場合、一つのBoneからなるArmatureを追加する事になります。（Object ModeでのBoneの追加は、既存のArmatureにBoneを追加するのとは異なります）

Boneの親子関係

またArmatureに含まれるBoneは上の図の様にだいたい親子関係があります。

親子関係の中にも親のTailと子のHeadが接続されているものと、切断されている物があります。

Bone同士の親子関係の作成・解除はEdit Modeで行われます。
（Object Modeでの親子関係の作成・解除はArmature間のものとなります）

自分も良く勘違いしますが、この親子関係はPose Modeの動作で子が親の動きに追従するもので、Edit Modeでは親の移動・回転に子が追従する事はありません。（ただし、接続関係は維持されるので、接続されているBoneはそれに応じて変形します）

Armatureは描画されない

Armature（骨格）モデルはそれ自体は描画されません。

Armatureはメッシュデータに関連付けて初めて意味を持ちます。

Armatureとメッシュデータの関連付け

説明用データ

ここでの説明は下記の様なU字型のメッシュデータを使います。

Boneの前面表示

メッシュデータにArmature（複数のBone）を配置していきたいのですが、通常メッシュデータの内部では、Boneが良く見えません。

Wireframe表示やX-Ray設定でもいいのですが、Solid表示、Material表示、Rendered表示でも見やすくするために前面表示設定を行います。

Armature（Bone）を選択した後、Propertiesパネルの下記のいずれかにチェックします。

[Object Properties]タブ()のViewport Displayの項目の[In front]
[Object Data Properties]タブ()のViewport Displayの項目の[In front]

Armatureの追加

メッシュデータに対して、下記の様にArmatureを配置します。（作成方法は省略します）

※前面設定をしているため、Boneがメッシュの手前にあるようにみえるかも知れませんが、実際にはメッシュの内部に入っています。

この時点では、メッシュデータとArmatureは関連のない独立したデータです。
Outlinerの表示でも別々のデータである事が確認できます。

Armatureとメッシュデータの関連付け

Armatureとメッシュデータの関連付けはObject Modeで行います。

Armatureは親、メッシュデータは子

Armatureを対象のメッシュデータの親（Parent）になるように、それぞれのデータを選択します。

メッシュデータ…濃いオレンジ
Armature…明るいオレンジ

Armature Deform With Automatic Weight

上記の状態で親子関係を設定します。右クリックで表示される[Object Context Menu]のParent項目、もしくは、[CTRL] + 「P」キーで表示される[Set Parent To]メニューから、[Armature Deform With Automatic Weight]を選択します。

気を付けないといけないのは、それぞれのメニューで、[Armature Deform With Automatic Weight]の位置が違う点です。紛らわしいので注意が必要です

これで、Armatureとメッシュデータの関連付けが完了しました。
OutlinerでArmatureの中にメッシュデータ（Cube）が入った事が確認できます。

Pose Mode（ポーズモード）

Armatureによるメッシュデータの変形

Armatureとメッシュデータを関連付けが完了したら、ArmatureをPose Modeで動作させてみます。

Pose ModeでArmatureの各Boneを操作すると、メッシュデータがBoneの動きに応じて変形します。

これを、Armatureの機能を使わず、Edit ModeでVertexを移動させて実現しようと思ったら…、ちょっとクラクラしますね…。

上記の例では、全てのBoneが接続されているので、移動（「G」キー）、回転（「R」キー）でもHeadを中心に曲がる動作になりますが、接続されていないBoneであれば、位置の変更も可能です。

Armatureの初期化

色々変形した後、Armatureの各Boneの位置を元に戻したいという場合は下記の手順で戻します。

Pose Modeで「A」キーを押して全選択
[Pose]メニューの[Clear Transform]の[All]を選択

Weight Paint

Weight（重み）

今回の例（[Armature Deform With Automatic Weight]での関連付け）では、それほどおかしな部分はなく、メッシュデータがArmatureに追従してくれました。

これは、各Boneが動いた時にメッシュデータのどのVertexをどの程度追従させるかが、正しくセットされている事を示しています。

この「どの程度追従させるか」をBlenderでは、「Weight（重み）」と呼んでいます。

Weightが1.0なら完全に追従、0.0なら追従しない、その間は値に応じた追従を行います。

Weight Paintモード

Weight Paintモードへの切替

Weightを確認するには、Weight Paintモードを使います。

Weight Paintモードにすると、メッシュデータが赤・黄・緑・青の様な色が付いた状態になります。

※自分は最初「曲がりが強い所が赤でないの？何で全く関係のない部分が赤なの？」と勘違いしていました。

Propertiesパネルの[Object Data Properties]タブを開いて、[Vertex Groups]を確認すると、[Bone_R_002]が選択された状態になっています。

そうです。メッシュデータで、赤から緑（青以外）の色がついている部分は、ArmatureのBone_R_002が動いた時に追従するVertexの重みを表しています。

赤（Weight = 1.0）～青（Weight = 0.0）

各Vertexの具体的な数字は、Edit Modeにして、情報を見たいVertexを選択して、サイドバーで確認する事が出来ます。

Weightの変更

Pose ModeでBoneを操作した時に、追従して欲しいVertexが追従してくれなかったり、追従して欲しくないVertexが追従してしまったりした場合に、Weightを変更します。

① Weightを変更したいBoneを[Vertex Groups]から選択する

② サイドバーを表示し、[Tool]タブを選択する

Toolbarのブラシ種別が[Draw]の場合、サイドバーにブラシ設定が表示されます。

項目	説明
Blend	現在のVertexの重みと[Weight]で設定された値とのブレンド（合成）方法を指定します。初期値は[Add](加算)になっていますが、もともと最大値の1.0になっているVertexにいくら、加算しても1.0から変わりません。おすすめは[Mix](ミックス)で、現在の値とWeightをミックスします。
Weight	[Blend]で指定された方法でブレンドする重みの値です。 [Blend]に応じた値を指定します。
Radius	ブラシの半径です。Viewportのカーソル周りの円の半径になります。広い範囲を変更したい場合は大きく、細かい部分を変更したい場合は、小さくします。
Strength	ブラシで左クリック（もしくはドラッグ）で値を変更する強さを指定します。