【Unity Summary】 Model

Model

details

• 3D Object の形状や外観に関するデータを含むファイル
• 様々なデータ（Mesh、Material、Texture、Animation）を加えることも可能

File type

• 数多くの標準的な Model file 形式と proprietary（占有）形式をサポート
• 内部的には、import chain として .fbx ファイル形式を使用

type	note
.fbx	推奨
.dae (Collada)
.dxf
.obj

import された Model ファイルにおいて、「ゲーム世界の 1 m が 1 unit である」と仮定する

可能な限り .fbx ファイル形式を使用すること

• 独自の model ファイル形式を使用すべきではない

Performance techniques

Poligon 数を最小にする

• Mesh の Poligon 数が少ないほど、Apllication の実行が速くなる
• 画面に同時に多くの GameObject や Terrain（地形）Object がある場合は、Mesh 毎の Poligon 数を減らすことを検討

Material 数を最小にする

• 「複数のパーツに異なる Shader を使用する」場合のみ、1Character に複数 Material を使用すること
  • Character Model の目に特殊な Shader を使用する場合など

1つの Skin Mesh Renderer を使用する

• Skin Mesh Renderer を使用する「Animate された Character Model」では、Character 毎に 1 つだけ使用
  • Animation system は、Culling と Bounding volume の更新を使用して Animation を最適化する

Skinned Mesh Renderer

reference: https://docs.unity3d.com/ja/2021.3/Manual/class-SkinnedMeshRenderer.html

• 可変（deformable）の Mesh を Rendering する
  • 可変 Mesh には、以下が含まれる
    • Skinned Mesh（Bone と bind pose を持つ Mesh）
    • Blend Shape を持つ Mesh
    • Cloth（布）のシミュレーションを実行する Mesh

1つの Model に対する関係が以下である場合のみ有効

• 1 Animation component
• 1 Skinned Mesh Renderer

1つの Mesh の代わりに、2つの Skin Mesh を使用した場合

• Model の Rendering 時間が約2倍になり、複数 Mesh を使用するメリットはほぼない

Bone 数を最小にする

• 余分な Bone は Build size を増加させる

Forward kinematics と Inverse kinematics を分ける

• Animation import 時に、「Inverse kinematics（IK）」を「Forward kinematics（FK）」に Bake する
  • 上記より IK node は不要になる
  • 重複する IK node も削除可能
• ただし Model に残っている場合は、 Animation には影響しないが計算には加えられてしまう

IK node の削除を容易にするために、Modeling 中は IK と FK の階層を分けておくと良い

Animation Model

Animation system で使用できる Model は2種類

type	description
Humanoid	人間の骨格に適合するように編成された少なくとも 15 個の骨を含む特定の構造
Generic（汎用）	Humanoid 以外のすべて

• どちらも Rigging と Skinning がされた Model が必要
  • Rigging：Skelton（Rig や joint の階層とも呼ばれる）の作成
    • Mesh 内の Bone を定義し、その動きを相互に関連付ける
  • Skinning：Skelton に Mesh を結合
    • 指定した joint を Animation 化したときに、 Character Mesh のどの部分が動くかを定義
• 通常は 3D modeling soft でこれらの手順をすべて行い、出来上がった Model を export した状態で Unity に import する

Rigging

• 骨格（Bone）の作成作業

Skinning

• Body（Model本体）と骨格（Bone）の合体作業

import

property

details

Mesh Compression、Read/Write Enabled、Optimize Mesh、Keep Quads、Index Format、Weld Vertices

• Resource の負担を減らし memory を節約する為に使用する

Import BlendShapes

• 外部 3D Application（Maya や 3ds Max など）で作られた Model ファイル使用時に有効にする

Generate Colliders

• 環境 Geometry の場合に有効にする

Preserve Hierarchy

• Model ファイル（Animation のみを含む）の場合に有効にする
  • Skelton の階層不一致を防ぐ

Swap UVs、Generate Lightmap UVs

• Lightmap を使用する場合に設定する

Normals、Normals Mode、Tangents、Smoothing Angle

• Model の法線と接線をどのように処理するかを設定する

Model tab

Scene property

Scale Factor

• import した Model に Global Scale を適用

Unity では、「ゲーム世界での 1 m が import されたファイルの 1 unit になる」と仮定

Convert Units

• Model file で定義された Model の Scale を「Unity の Scale」に変換

Bake Axis Conversion

• 軸変換の結果を Apllication の Asset データ（頂点、Animation データなど）に直接 Bake する

Unity とは異なる軸 system を使用している Model を import する場合のみ

Import Blendshapes

• Mesh と一緒に Blend shape を import 可能にする

Import Visibility

• MeshRenderer component が有効かどうか（表示されているか）を定義する FBX 設定を import する

Import Cameras

• FBX file から Camera を import する

Import Lights

• FBX file から Light を import する

Preserve Hierarchy

• Model にルートが1つしかない場合でも、必ず明示的な Prefabe ルートを作成する
  • 通常、FBX importer は最適化の方法として Model から空のルート node を取り除く
  • 同じ階層の一部を含む複数の FBX file がある場合は、この option を使用して元の階層を維持することが可能

Sort Hierarchy By Name

• 階層内で Game Object をアルファベット順に並べる

無効にした場合

• FBX file で定義された階層の順序が維持

Import BlendShape

BlendShape（モーフィング）も対応

• BlendShape を含む Mesh を import する場合、skin があるかどうかに関わらず SkinnedMeshRenderer component（MeshRenderer component の代わり）を使用

Import light

• 以下 type の Light を import 可能

type
Omni light（Omni）
Spot light（Spot）
Directional light（Directional）
Area light（Area）

Meshes property

Mesh Compression

• 圧縮率の level を設定して、Mesh のファイル size を小さくする
  • 圧縮率を上げると、Mesh 境界と component 毎に低い bit 深度を使用して Mesh data を圧縮する
    • これは Mesh の精度を下げることを意味する
• settings
  • Off, Low, Medium, High

Mesh を圧縮しない version と大きな違いが出ない範囲で、可能な限り圧縮率を高くする

Read/Write Enabled

• Mesh data を以下両方に保持する
  • 「GPU で処理可能な memory」
  • 「CPU で処理可能な memory」
• Runtime に Mesh data にアクセス可能、つまり script からアクセス可能になる
• 無効（default）にすると、Mesh data を以下のように処理する
  • 「GPU で処理可能な memory」にアップロード
  • 「CPU で処理可能な memory」からは削除

以下の場合に有効

• procedural（プロシージャル）に Mesh を生成している
• Mesh からデータをコピーしたい

Runtime の memory 使用量を節約したい場合は無効にする

Optimize Mesh

• Mesh で三角形がリストされる順序を決定する
  • GPU パフォーマンス向上が目的

type	note
Nothing
Everything	Polygon 及び 頂点 並び替え（Default）
Polygon order	Polygon 並び替え
Vertex Order	頂点 並び替え

Generate Colliders

• Mesh は自動的に attach された Mesh Collider と一緒に import される

環境 geometry の衝突 Mesh を素早く生成するのに役立つ

動的な geometry には使用を避けること

Geometry property

Keep Quads

• 「4つの頂点を持つ Polygon」を三角形に変換するのを阻止する
  • tessellation shader を使用する場合、有効にすると便利
    • Quads を tessellation する方が、poligon を tessellation するより効率的
• Unity はどんな種類の Polygon でも（三角形から N 角形まで）import 可能であり、「4つ以上の頂点を持つ Polygon」は、この設定に関係なく、常に三角形に変換される
  • ただし、Mesh に quads と三角形（または三角形に変換された N 角形）がある場合、Unity は quads と三角形を分離するために2つの Sub Mesh を作成する
  • 各 Sub Mesh には、「三角形のみ」または「quadsのみ」が含まれる

tessellation（テッセレーション）

• Computer Graphics の技法の一つ
• 描画したい object の構成単位である図形について、細かい poligon への再分割を動的に行う
  • 3D model の Mesh を GPU 側で細かく割って表示することが可能

Weld Vertices

• 空間の同じ位置を共有する頂点を結合可能
  • 頂点は全般的に同じ property を共有できる（UV、法線、接線、頂点色など）
  • Mesh 数を削減して頂点数を最適化

以下の場合、無効にする必要がある

• Mesh に同じ位置にある重複した頂点を意図的に作成したい
• script で個々の頂点や三角形のデータを読み取ったり操作したりする方が便利

Index Format

• Mesh index buffer の size を定義

setting	note
Auto
16 bit
32 bit

Legacy Blend Shape Normals

• Smoothing Angle の値に基づいて法線を計算

Normals, Blend Shape Normals

• 法線を計算するかどうかを定義

setting	note
Import	Deafult
Calculate	以下に基づいて法線を計算 - Normals Mode - Smoothness Source - Smoothing Angle
None

ゲームサイズの最適化に役立つ

Normals Mod

• 法線の計算方法を定義

setting	note
Unweighted Legacy	法線を計算する古い方法（version 2017.1 以前）
Unweighted	weight 設定なし
Area Weighted	面の範囲を weight として使用
Angle Weighted	各面の頂点角度を weight として使用
Area and Angle Weighted	各面の表面範囲と頂点角度を weight として使用

Smoothness Source

• Smoothing 動作（どの edge を滑らかに、または鋭くするか）を決定

setting	note
Prefer Smoothing Groups	（可能であれば）Model ファイルから Smoothing group を使用
From Smoothing Groups	Model ファイルからの Smoothing group のみを使用
From Angle	Smoothing Angle の値を使って、滑らかにする edge を決定
None	Hard edge で頂点を分割しない

Smoothing Angle

• 頂点が Hard edge に分割されるかどうかを制御
  • 値が高いほど頂点数が少なくなる

高 poligon の Model にのみ使用すること

高 poligon の Model 以外の場合

• 手動で 3D modeling software の smoothing を行い、Normals option を Import に設定することを推奨
  • 単一の角度のみで Hard edge を作成しているため、間違って Model の一部で smoothing してしまう場合がある

Tangents

• 法線の計算方法

setting	note
Import	- FBX file から頂点接線を import - Mesh 接線がない場合は、法線 map した shader とは使用不可
Calculate Tangent Space	MikkTSpace を使って接線を計算
Calculate Legacy	以前のアルゴリズムで接線を計算
Calculate Legacy - Split Tangent	- UV chart 全体を分割して、古い非推奨のアルゴリズムで接線を計算 - 法線 map の light が Mesh の継ぎ目によって壊れている場合などに使用 - 通常 Character にのみ適用
None

Swap UVs

• Mesh の UV channel を入れ替える
  • 最大 8 つの UV channel をサポートするが、全ての 3D Apllication が 2 つ以上の UV を export するわけではない

Generate Lightmap UVs

• Light Map 用の2つ目の UV channel を作成

Defuse（取り除く） Texture が Light Map からの UV を使用している場合、この設定を使用すべき

Rig tab

• import した Model の Mesh にどのように deformer（変形するもの）をマッピングするかを定義し、 Animation 化できるようにする
  • Humanoid Character の場合、「avator の割り当てや作成」を意味
  • 非 Humanoid （Generic）Character の場合、「skelton のルート bone の特定」を意味
• Default では、Project view で Model を選択すると、選択した Model に最も一致する Animation Type が Unity によって決定され、Rig tab に表示される

type	note
None
Legacy
Generic	Rig が 非 Humanoid である場合
Humanoid	Rig が Humanoid（脚が2本、腕が2本、頭が1つ）の場合

Human template ファイル（* .ht）

• Avatar window に保存された Model の Humanoid Bone Mapping を YAML 形式で格納したファイル

First

• Bone Mapping のターゲット名

Second

• Model ファイルの Bone 名

Humanoid の変形 Animation を有効したい場合

• Translation DoF
  • 「Character の bone の Animation 化された変形が Animation に含まれている場合」にのみ有効にすること
    • Animation system が Humanoid Animation をリターゲットするために追加処理を実行する必要がある為

Animation を特定の身体の部分だけに制限したい場合

• Avatar Body Mask
  • 不要な Animation を削減することでパフォーマンスの改善も見込める

Animation tab

Animation Clip

details

• Animation の最小の構成要素
• RunLeft、Jump、Crawl などの独立した motion を表す
• 様々な方法で操作し組み合わせることで、活気のある Animation を生み出すことが可能
• import した FBX データから Animation Clip を選択可能

Asset property

Import Constraints

• Constraint component（GameObject の位置、回転、scale）の import

Import Animation

Bake Animations

• kinematic な Key frame を転送するために、IK や Realtime な計算で作成された Animation を Bake する

Resample Curves

• Animation Curve を Quaternion 値として再 sample し、 Animation の各 frame に新しい Quaternion Key frame を生成
  • Default：有効

import file に Euler 曲線が含まれている場合にのみ表示

Animation Compression

• Animation を import するときに使用する圧縮の type

type	description	note ¥
Off	圧縮無効	Key frame 数を減らさないため精度の高い Animation になるが、パフォーマンス低下 & memory size 肥大（非推奨）
Keyframe Reduction	冗長な Key frame 削減	file size（Runtime memory）と curve の評価方法の両方に影響
Keyframe Reduction and Compression	Key frame 削減 & Animation ファイル保存時に Key frame 圧縮	- file size にのみ影響 - Runtime の memory size は Key frame Reduction と同じ

高精度の Animation が必要な場合

• Off（圧縮無効）にするのではなく、代わりに Key frame の削減を有効にし、Animation Compression Error 値をできるだけ低くするとよい

Animation Compression Errors

• 圧縮時の許容誤差設定

type	description	note
Rotation Error	回転 curve 圧縮の許容範囲を（度数で）設定	回転 curve の key を削除できるかどうかを決定
Position Error	位置 curve の 圧縮の許容誤差を（%で）設定	位置 curve 上の key を削除できるかどうか決定
Scale Error	Scale curve 圧縮の許容誤差を（%で）設定	Scale curve 上の key を削除できるかどうかを決定

Animated Custom Properties

• カスタムの user property として指定した FBX property を全て import

Clip property

Loop Time

type	note
Loop Pose	Motion を seamless にループ
Cycle Offset	時間をずらして Animation ループの cycle を開始する場合、cycle の offset として使用

Root Transform Rotation

• Bake into Pose
  • ルート回転を bone の動きに Bake する
    • ルート motion として保存する場合は無効にする
• Based Upon
  • ルート回転の base
    • Original
      • source ファイルの元の回転を維持
    • Root Node Rotation
      • ルート node の回転を使用
    • Body Orientation
      • 上体を前方に向けたままにする（Animation Type が Humanoid の場合のみ使用可能）
• Offset
  • ルート回転の offset 値（角度単位）

Mirror

• Clip の左右を反転

Animation Type が Humanoid に設定されている場合のみ可能

Additive Reference Pose

• 追加 Animation layer の base として使用される参照 pose の frame を設定
  • Pose Frame
    • 参照 pose として使用する frame 番号を入力
      • timeline で青のマーカーをドラッグして、値を更新することも可能
      • Additive Reference Pose が有効な場合のみ使用可能

Curves

• AnimationClip の Animation curve を管理
  • より詳細な Animation 化したデータを import した clip に加えることが可能
  • Animator の状態に基づいて他のアイテムのタイミングを Animation 化するなど

Events

• AnimationClip の Animation Events を管理
  • import した clip にデータを追加して、 Animation 中に特定の action を発生させるタイミングを決定可能
  • Animation 化した Character の場合、歩行と走行のサイクルに event を加え、音を再生するタイミングを示すなど

Mask

• AnimationClip の Avator Masking を管理
  • clip 内の Animation データの一部を破棄することができ、Object や Character の全体ではなく一部だけを Animation 化可能
  • 投げる Animation を持つ Character の場合など
    • 投げる Animation を走る、しゃがむ、ジャンプするなどのさまざまな他の体の動きと組み合わせて使用できるようにしたい場合は、投げる Animation の Mask を作成して、右腕、上半身、頭だけに制限
    • 上記より、Animation のこの部分は、base になる走る Animation やジャンプする Animation に重ねた layer で再生される

Masking を build に適用して、ファイルサイズと memory を小さくすることが可能

• Runtime に blend する Animation データが少ないため処理速度が向上

Clip property（All）

type	note
Motion	import した全ての clip のルート motion node を管理
Import Messages	Animation の import に関する情報と option の Retargeting Quality Report を表示

Sampling Euler Curve（Euler曲線）

• Unity は内部では Quaternion で回転を表す
• 外部 soource からの Animation を含むファイルを import すると、import されたファイルには通常 Euler 形式の Key frame Animation が含まれる
• Unity は、これらの Animation を Quaternion 値で Re-sampling し、 Animation の全 frame に対して新しい Quaternion の Key frame を生成

元々の Animation（外部で作成）と Unity での表示の違いが最小限に抑えられる

Unity で使用する回転形式

• Quaternion

Animation ファイルで元の Euler Curve の値を使用する場合

• Resample Curves

Materials tab

• Model imoport 時、Material と Texture を処理する方法を変更可能
  • Model に Material がない場合
    • Unity の拡散 Material が使用される
  • Model に Material がある場合
    • sub Asset として import する

Material Creation Mode

Model の「Material 生成」または「import方法」を定義

value	description
None
Standard
Import via MaterialDescription（Experimental）	import 時に、FBX ファイルに埋め込まれた Material description を使用して Material を生成（推奨）

sRGB Albedo Colors

Gamma 空間の Albedo color を使用する場合

linear の色空間を使用しているプロジェクトでは無効にすること

Albedo

• 物体表面で反射される光の割合

Location

Material と Texture へのアクセス方法を定義

type	description
Use Embedded Materials	import した Material を import した asset の内部に維持（Default）
Use External Materials (Legacy)	import した Material を外部 asset として抽出

SketchUp Import Settings window

SketchUp

• 建築 modeling によく使用される software

SpeedTree Import Settings window

SpeedTree

• 植生 modeling によく使用される software