3Dアニメーションにおけるリギングとは？
リギングとは、3Dモデルに制御構造（通常はボーンのスケルトン）を与え、ポーズをつけたりアニメーション化したりできるようにするプロセスです。スキニングは、メッシュをそれらのボーンに頂点ごとのウェイトでバインドし、各ボーンが表面の各部分をどれだけ強く動かすかを決定します。これにより、肩を回すと腕が裂けるのではなく、曲がるようになります。
簡潔な答え
リグは3つの部分から構成されます。階層構造のボーンからなるスケルトン、メッシュをそれらのボーンにバインドするスキンウェイト、そしてポージングを実用的にするコントロール（多くの場合、インバースキネマティクス（IK））です。キャラクター、クリーチャー、ケーブルなど、曲がるものすべてにリギングが必要です。硬いオブジェクトは単純なトランスフォームでアニメーション化できます。Auto-riggersはスケルトンを適合させ、ウェイトを自動的に解決しますが、Tポーズからが最も信頼性が高いです。
ボーンとジョイント
スケルトンは、ジョイントで接続されたボーンの階層構造です。各ボーンは子を動かすトランスフォームであり、上腕を回転させると前腕と手も一緒に動きます。階層の最上位（キャラクターの場合は通常、腰）がルートであり、これを動かすとすべてが動きます。
ボーンはレンダリングされません。それは位置と向きを持つハンドルであり、メッシュにどのように動くかを伝えるのがその役割です。ボーンは体が曲がるポイントに配置され、ジョイントを正しい位置（肘には肘、膝には膝）に配置することが、変形がどれだけ自然に見えるかを決定します。
スキニングとウェイト
スキニングはメッシュをスケルトンにバインドします。すべての頂点は、影響を与える各ボーンに対してウェイトを持ち、これらのウェイトは通常合計で1になります。前腕の頂点は前腕のボーンに完全に追従するかもしれませんが、肘の頂点は上腕と下腕の間で分割され、ジョイントがスムーズに曲がるようにします。リアルタイムエンジンでは、通常、頂点あたり最大4つのボーンの影響が許容されます。
ほとんどの悪い変形は、ウェイト設定の悪さに起因します。例えば、崩れる肘、挟み込まれる肩、頭からずれる帽子などです。標準的な方法であるリニアブレンドスキニングは、ジョイントがねじれるとボリュームが失われる（キャンディラッパー効果）ため、リグにはツイストボーンを追加したり、デュアルクォータニオンスキニングを使用したりします。ウェイトは、ペイント、Blender のボーンヒートや Maya のジオデシックボクセルバインディングなどの自動手法、またはこれら二つの組み合わせによって設定されます。
FKとIK
フォワードキネマティクス（FK）では、ルートから外側へ、肩、肘、手首の順に各ボーンを回転させてチェーンのポーズを設定します。これにより自然な弧と完全な制御が可能になり、腕を振ったり、尾をなびかせたりするアニメーションは通常この方法で行われます。
インバースキネマティクス（IK）では、チェーンの末端（手や足）を配置すると、ソルバーがその上にあるボーンの回転を計算します。IK は、腰が動いている間も足が地面に固定されるようにするものです。ポールターゲットは、肘や膝がどちらの方向を向くかを設定します。リグは通常、アニメーターに FK と IK の両方のコントロールを提供し、それらをブレンドできるようにします。
自動リギングとTポーズ
自動リガーは、手動で配置することなく、キャラクターにスケルトンを合わせ、スキンウェイトを解決します。ほとんどの場合、キャラクターがTポーズ（腕を真横にまっすぐ伸ばし、足を少し開いた状態）であることを求めます。これは、解剖学的な測定を可能にするためです。腕は一つの軸に沿って伸び、手足は胴体から分離され、肘や膝が曲がりの中に隠れることがありません。一部のツールでは、腕を斜め下に向けたAポーズも受け入れます。
Mixamo がこれを普及させました。ヒューマノイドをアップロードし、いくつかのポイントをマークするだけで、リグ付けされたキャラクターが返ってきます。自動リギングは、手足が明確に分離されたヒューマノイドに最適であり、ポーズをとっていたり、小道具を持っていたり、長いコートを着ているキャラクターは、通常、ジョイントやウェイトの手動修正が必要になります。
リターゲット
リターゲティングは、あるスケルトンから別のスケルトンへアニメーションを転送します。モーションキャプチャの歩行をキャラクターに適用したり、異なるプロポーションやボーン名を持つキャラクター間でクリップを転用したりできます。リターゲッターはボーンを役割（これは左前腕、これは脊椎など）でマッピングし、新しい長さに合わせてモーションを調整するため、足は地面に届いたままになります。
Mixos Studioでのリギング
Studioのアニメーションセクションにあるリギングパネルは、一連のプロセス全体をカバーします。TポーズからのAuto-rigは、キャラクターの関節の高さ、腕の広がり、肩幅、股、足首、脚の間隔などをメッシュから読み取り、21関節のヒューマノイドスケルトンに適合させ、ウェイトを解決します。これはすべて、何もアップロードすることなく、ご自身のマシン上で実行されます。Tポーズの人として認識されないメッシュは、不適切にリギングされるよりも拒否されます。それ以外のものについては、バインドする前に手動で配置するヒューマノイド、四足動物、およびチェーンのテンプレートが用意されています。
メッシュをスケルトンにバインドすると、キャラクターのボリューム全体にわたってウェイトが解決されるため、ボディ、アーマー、髪の毛が1つのグループとしてバインドされ、一緒に動きます。コントロールリグを追加すると、両腕と両脚にIKが設定され、さらに頭部のルックアット機能が追加されます。Bake IKは、解決されたポーズをキーフレームとして書き戻します。モーションライブラリでは、CMUデータベースから2,500以上のモーションキャプチャクリップを、コミットする前にキャラクターでプレビューできます。追加すると、リタイム可能な通常のキーフレームが書き込まれます。GLBやFBXとしてすでにリギングされた状態で到着したキャラクターは、そのスケルトンを通常のキー設定可能なボーンとして保持します。
よくある質問
リギングとスキニングの違いは何ですか？
リギングとは、スケルトンとそのポーズを制御するコントロールといった制御構造を構築することです。スキニングとは、メッシュをそのスケルトンに頂点ごとのウェイトでバインドすることです。スキニングはリギングの一段階であり、ウェイトが悪いことがリグの変形がうまくいかない最も一般的な理由です。
キャラクターはなぜリグのためにTポーズである必要があるのですか？
Tポーズは、手足を胴体から分離し、腕を一つの軸に沿って並べることで、自動リガーが肩、肘、手首、膝の位置を測定できるようにします。曲がった腕やポーズのついた腕は関節を隠し、骨の位置を誤らせる原因となります。
FKとIKの違いは何ですか？
フォワードキネマティクス（FK）は、各ボーンをルートから外側へ回転させてチェーンのポーズを設定します。インバースキネマティクス（IK）は、チェーンの末端（手や足）を配置し、その上にあるボーンの動きを解決します。FK はスイングや弧を描くような動きに適しており、IK は地面に固定された足やターゲットに到達する必要がある手に適しています。
モデルをアニメーション化するためにリグは必要ですか？
曲げる必要がある場合のみです。車、ドア、カメラなどの硬いオブジェクトは、トランスフォームをキーフレーム設定することでアニメーション化されます。キャラクター、クリーチャー、ホース、その他変形するものにはリグが必要です。
キャラクターをオンラインで無料でリグできますか？
はい。Mixos Studio は、Tポーズのヒューマノイドをブラウザタブ内で自動リグし、無料でキャラクターをどこにもアップロードすることなく、IK コントロールを追加したり、モーションキャプチャクリップを編集可能なキーフレームとして適用したりできます。
Tポーズのキャラクターを用意し、自動リグを適用して、いくつかのモーションキャプチャクリップを試してから、最終的なものを選択してください。