Shade (ソフトウェア)

Shade 3D（シェード スリーディー）とは

Shade 3Dは、株式会社フォーラムエイトが開発・販売している、macOSとWindowsに対応した統合型3DCGソフトウェアです。1986年の製品化以来、30年以上の歴史を持ち、長年にわたり多くのユーザーに利用されてきました。

かつては、エクス・ツールス、イーフロンティア、Shade3D社と開発元が変遷しましたが、現在はフォーラムエイトが開発・販売を行っています。

特徴

Shade 3Dは、特定の専門分野に特化せず、モデリング、材質設定、照明、アニメーション、レンダリングといった3DCG制作に必要な機能を網羅したオールインワンソフトウェアです。特に、建築パースの作成やイラストレーション制作、教育機関での導入事例が多く見られます。

2004年時点でユーザー数は30万人を超え、そのほとんどが日本市場での利用でした。2014年には、アクティブユーザー数が19万人に達したことが発表されています。

また、姉妹ソフトウェアとして、3D住宅デザインソフトの『Shade ドリームハウス』や、ガンダムを題材にした『ガンダムバーチャルモデラー プロ』が存在します。『Shade ドリームハウス』は、Shade 3Dとは異なり、住宅デザインに特化したソフトウェアですが、ファイル互換性があり連携が可能です。『ガンダムバーチャルモデラー プロ』は、既存のメカニックモデルにポーズをつけてCGを作成するツールで、Shade 3Dで編集することも可能です。

モデリングの特徴

Shade 3Dのモデリングにおける最大の特徴は、「自由曲面」と呼ばれるモデリング手法です。これは、3次元空間上で複数のベジェ曲線を接続して形状を作成する方法で、滑らかな曲面を少ない制御点で作成できるため、機械や建築物のような幾何学的な形状のモデリングに適しています。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ユーザーにとっては扱いやすいでしょう。

一方で、自由曲面はベジェ曲線への慣れが必要で、メッシュ構造が格子状に限定されるため、人体のような有機的な形状のモデリングでは、ベジェ曲線の接線ハンドル同士が干渉し、シワが発生しやすいという短所もあります。

しかし、Shade 3Dはバージョンアップを重ねるごとに、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、面の押し出しなどの機能が強化され、自由曲面だけでなく、ポリゴンメッシュやメタボールといった有機的な形状のモデリングにも対応できるようになりました。また、Ver.17からはNURBSモデリング機能も搭載され、3DCADのようなモデリングも可能になっています。

レンダリングの特徴

Shade 3Dは、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、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高度な大域照明に対応しています。静止画制作での利用が主であるため、標準設定で高品質なレンダリング結果が得られるように調整されています。高画質化のため時間がかかる傾向がありましたが、Shade 9以降では、計算を間引いて高速化するイラディアンスキャッシュ機能が搭載され、バージョンごとに最適化が進められています。

また、トゥーンレンダリングや立体視、ビューカメラのような光軸調整によるあおり補正といった特殊なレンダリングにも対応しています。

歴史

開発の歴史

Shadeシリーズの最初の製品は、1986年に発売されたPC-9800シリーズ用の『Shade PRO』です。1990年にはMacintosh用の『Shade III』が発売され、1997年にはWindows版がリリースされました。一時期、Linux版の開発も試みられましたが、中止されています。

2003年まではエクス・ツールスが開発・販売を行っていましたが、同社が経営破綻したため、イーフロンティアが権利を譲り受けました。その後、2013年には株式会社Shade3Dへ、2018年にはフォーラムエイトへと開発・販売元が移管されています。

開発の初期段階は、時枝敏也氏がほぼ一人で担当していました。開発体制がチーム化された後も、時枝氏はエグゼクティブチーフプログラマとして開発に携わっています。また、園田浩二氏は「Shadeの神様」と呼ばれ、Shade 3Dのデモンストレーションなどの広報活動を担当していました。

Shade 3D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Shade 8.5がグッドデザイン賞を受賞しています。

ユーザーの歴史

漫画家のくつぎけんいち氏が、美少女CGキャラクター「テライユキ」の制作にShade 3Dを使用しました。テライユキは、テレビコマーシャルにも出演し、Shade 3Dの広告にも起用されました。

1990年代末の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 3Dで制作され、当時の開発元であるエクス・ツールスも、これらのキャラクターを「デジタルビューティ」として後押ししました。ブルームーンスタジオの沖孝智氏によるCGキャラクター「飛飛（FeiFei）」が、日本サムスンの広告キャンペーンに起用されるなど、複数のキャラクターがメディアに登場しました。

SFイラストレーターの加藤直之氏もShade 3D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に自らShade 3D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Shade 3Dに同梱されていたこともあります。

また、漫画家の寺沢武一氏、木城ゆきと氏、奥浩哉氏も制作の一部にShade 3Dを使用しています。

初期のShade 3Dは、有機的な形状のモデリング方法が少なかったため、自由曲面を用いて人の頭部をモデリングするノウハウが書籍やコミュニティで共有され、「地球儀型」「めがね型」「いちょう型」などの手法が考案されました。

機能

Shade 3Dは、モデリング、材質設定、照明、アニメーション、レンダリングといった3DCG制作の全工程をカバーしています。ただし、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が必要です。

以下はバージョン15の機能に基づいていますが、バージョンやグレードによって、一部機能が未搭載または制限されている場合があります。

モデリング

Shade 3Dでは、ベジェ曲線をもとに様々な形状を作成できます。基本となる形状には、線形状、円、球といったプリミティブのほか、ポリゴンメッシュ、メタボール、プラグインによる特殊形状などがあります。

• - 線形状：3次元の3次ベジェ曲線。平面を形成したり、穴を開けたりできます。
• - 円/球：パラメータによる位置と寸法指定が可能なプリミティブ。
• - 掃引体/回転体：線形状や円に適用できる非破壊式の形状。
• - 自由曲面：双3次ベジェ曲面で、滑らかな曲面を作成できます。
• - テキスト：テキストを立体化できます。
• - ポリゴンメッシュ：3角、4角、5角形以上のポリゴンに対応。
• - 角の丸め：ポリゴンメッシュを滑らかな曲面に細分割する機能。
• - UVマップ：テクスチャUV座標の編集。
• - マジカルスケッチ：手描きによる有機的な形状作成。
• - スケッチモデラー：2次元画像を元に左右対称な形状を作成。
• - フォトモデラー：複数角度から撮影された写真をもとに形状を作成。
• - メタボール：各形状を融合または反発させ、有機的な形状を作成。
• - ヘアーサロン：ヘアー（短冊ヘアー）とファーの生成。

これらの形状やコントロールポイントに対して、移動、拡大縮小、回転などの基本操作を統一的に行えます。

また、作成した形状は、ルールに基づいて他の形状に変換できます。

シーン管理

シーン内の全オブジェクトは、ブラウザで一覧管理できます。オブジェクトは「パート」で内包・階層化でき、座標変換のための行列情報を設定できます。最下層には常に「ルートパート」が存在します。

その他、ブーリアン演算、3Dプリント用データ修正、オブジェクトの複製、形状の変形などの支援機能があります。

表面材質と光源

Shade 3D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で構成されます。オブジェクト、パート、ポリゴンフェイスグループに対して設定でき、特定部位に特徴的な材質を施すことも可能です。パートに設定された材質は下位階層に継承され、下位階層でパラメータを選択的に変更できます。

拡散反射、光沢、反射、透明、屈折、荒さ、異方性反射、フレネル、メタリック、発光、ソフトグロー、バックライト、サブサーフェイス・スキャタリング、ボリュームレンダリング、疑似コースティクス、収差など、様々な材質表現が可能です。

また、拡散反射、光沢、反射、透明、発光、バックライト、バンプ、法線、ディスプレイスメントなどのマッピングや、画像、ソリッドテクスチャによるテクスチャリングが可能です。

Shade 3Dの光源には、無限遠光源、環境光、点光源、スポットライト、線光源、面光源、配光、IBL、天空光、フィジカルスカイなどがあります。

アニメーション

Shade 3Dのアニメーション機能は、ジョイントとボーンによる変形と、モーションシーケンスが基本です。カメラのモーション制御や、音源オブジェクトによる3Dサウンドも可能です。

ジョイントには、直線移動、回転、拡大縮小、ボールジョイント、パスジョイント、変形ジョイント、スイッチジョイント、光源ジョイントがあります。ボーンはジョイントの階層構造を作成し、IKやスマートキネマティクスを利用できます。

スキンは、コントロールポイント単位でジョイントの変形を適用します。モーションシーケンスは、時間軸に沿ったモーション制御を行い、キーフレーム補間が可能です。

その他、モーションエフェクト、パーティクルフィジックス、Poserとの連携などの機能があります。

レンダリング

Shade 3D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ます。各色32ビットのハイダイナミックレンジ画像を出力でき、マルチパスレンダリングに対応します。

ワイヤーフレーム、ドラフトレイトレーシング、レイトレーシング、パストレーシング、トゥーンレンダリングといったレンダリング手法や、パストレーシング、イラディアンスキャッシュ、フォトンマッピング、ラジオシティといった大域照明の手法が利用できます。

その他、シャドウマップ、モーションブラー、フィールドレンダリング、平行投影、あおり補正、魚眼レンズ、パノラマレンダリング、QuickTime VR、立体視レンダリングなどの機能があります。

その他

Shade 3Dは、Python言語でシーンやオブジェクトの動作を制御できます。また、C++言語でカスタムプラグインを開発するためのSDKがあります。

エディション

Shade 3Dには、Professional版、Standard版、Basic版の3つのエディションがあります。かつては、静止画のみのmyShade/iShadeや、Unityゲームエンジン向けのShade 3D for Unityも存在しました。

搭載レンダラー

現行のShade 3Dには、ラジオシティレンダラーが搭載されています。過去には、パストレーサー、LUXOR/Callisto、NativeMetaといったレンダラーが搭載されていました。

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