game community summit 2015

3Dフォーマットの現状脱 FBXをどうやって実現するか？

UnityでMMDを動かす会　竹渕瑛一

GCS2015 　 Unity で MMD を動かす会 1

コミュニティの自己紹介• UnityでMMDを動かす会• その名の通り， UnityでMMDを動かす• MMD for Unityの開発がメイン

•開発は OSDN （旧 Source Forge）と GitHUBでやっています• http://osdn.jp/projects/mmd-for-unity/• http://mmd-for-unity-proj.github.io/mmd-for-unity/


http://mmd-for-unity-proj.github.io/mmd-for-unity/




発表者の自己紹介•竹渕瑛一（@GRGSIBERIA）• 博士課程の学生です• 3DCGツール同士の融合をテーマに研究• 2013年度未踏に採択されてました


MMD TransporterMMD for Unity

ニコニ立体でも使われてますhttp://3d.nicovideo.jp/works/td20818

発表の流れ•だいたい 3部構成• 各種フォーマットの背景• 各種フォーマットの問題点• 解決策の検討


各種フォーマットの背景


Autodesk　FBX

• Autodesk社が提供しているフォーマット• 元は Filmbox（現Motion Builder）で使われていた• 1996年に Kaydara社が FBXを使いはじめる• 2004年に Kaydara社が Alias社に買収される• 2005年に FBX SDKがリリース• 2006年に Alias社が Autodeskに買収される


実は意外と歴史のあるフォーマット

Autodesk　FBX

•どのようなフォーマットか？• バイナリ /テキストで 3Dデータを表す• 1つのファイルで様々なデータを扱える

• 2005年当時は， DirectX9.0全盛期• スキニングを扱えるフォーマットは Xファイルしかない• それ以外は全部，自前のフォーマットが利用されていた


当時を鑑みると大変革新的なフォーマット

Autodesk　FBX

• FBX SDKとは？• FBXの書き出し /読み込みをするための開発キット• これがないと， FBXをほぼ扱うことができない• なぜか毎年バージョンアップしている


MikuMikuDance

• 3種類のフォーマットがあります• PMD形式

• 古いMMDモデルデータ• コリジョンと頂点モーフがあります

• PMX形式• PMD形式を拡張したもの• コンストレインや UVモーフなどが扱えるようになる• 最近はこちらが多く使われている

• VMD形式• アニメーション用のデータ• 今でも使われている


PMDで作られたミクさん

PMXで作られたミクさんhttp://blogs.yahoo.co.jp/fairlady432432/9181448.html

MikuMikuDance

MMD PMDE2008年 2月

2012年 7月

MMDの初版リリース8月

12月

2009年 9月

2011年 3月4月7月

PMD形式の初出PMDEの初版リリース

PMDの編集に必要な機能が全て実装

PMXの実装が開始されるPMDの開発完了PMXに初めて対応

PMXの機能 FIX版がリリースされる


MikuMikuDance

• PMD/PMXの特徴• 固定長のバイナリフォーマット• MMDで動くことが大前提

• 座標系や単位系などがあらかじめ決まっている• MMDとの互換性を考える必要がある

• PMXでリグのセットアップができる• MMDでは，多段ボーンと呼ばれている• 要するにコンストレインが使える


各種フォーマットまとめFBX PMD PMX VMD

ジオメトリ ○ ○ ○

マテリアル ○ ○ ○

スキニング ○ ○ ○

頂点モーフ ○ ○ ○

コリジョン ○ ○

コンストレイン

○

アニメーション

○ ○


ちょっとずつ機能が豪華に

各種フォーマットの問題点


FBXの問題点• BlenderからMayaにデータを納品するぞ！


Armatureがグチャグチャになる

FBXの問題点•実は Blender側の事情が……• ライセンスの関係で FBX SDKが使えない• 仕方ないので有志が解析して FBXを再現している• でも，Motion Builderや Cinema4Dはうまく読める


ツールに関係なくトラブルが発生しやすい

FBXの問題点• SDKがほぼ毎年更新される• SDK 2008• SDK 2010.2• SDK 2010.10• SDK 2012• SDK 2013• SDK 2014• SDK 2015• SDK 2016


FBXの問題点• SDKのバージョンによって相性がある• 例えば，

• Lightwaveで Unityアセット作るときは SDK 2010で書き出す

• BlenderとMayaは相性が根本的に悪い• Motion Builderは公式だけにゆとりがある


失敗しないとわからない

FBXの問題点•ツール側でちゃんと実装されてない• FBXの 100%の基準で正しく実装されてない


Max60%

Maya70%

Blender30%

30%のデータしか移行できない10%損失する

FBXの問題点•ライセンスが厳しい• オープンソース禁止• 静的ライブラリ禁止• 指定箇所で FBX SDKを宣伝• サンプルコード公開禁止• リバース・エンジニアリング禁止• 登録者以外， APIの使用禁止• 迂回利用の禁止

• ライセンス違反を回避するため，他の方法で実装を試みること


大杉

PMXの問題点• PMXは最強なのか？• 後方互換性が高い• FBXよりも機能が豊富• フォーマットも公開されている


実はエディタとフォーマットの商用利用が禁止されている

問題ほぼコレだけ

問題点のまとめ• 2種類の普及しているフォーマットを検討• ライセンスが厳しい（共通）• SDKのバージョンによっては相性問題が起こる• ツール側の実装がうまくいかない


なるべくコレらを解消することでデータ交換が凄くやりやすくなるのでは？

解決策の検討


解決策を検討しています


フォーマットの機能要件• Fixed Model Data（ .fmd）• 現在， GitHUBで開発中

• クラス設計等を JSONで行っています• https://github.com/GRGSIBERIA/FixedModelData• 現在は fmd-compilerで作業中

• Fixed（固定された）• 単位系の狂いを少なくしたい• いろいろなツールで使えるようにしたい


https://github.com/GRGSIBERIA/FixedModelData



フォーマットの機能要件•なぜ作ろうと思ったのか？• FBXの互換性の問題• 緩いライセンスで使いたい• 開発しやすいフォーマットが欲しい


フォーマットの機能要件•開発しやすいとは，• 使う側の意図を反映させる


想定ユーザ代表ツール開発者

読み込みと書き込みが保証されて欲しい

バージョン・アップで再実装する手間がない

フォーマットの全てを実装しなくてもいい

フォーマットの機能要件•読み込みと書き込みの保証• FBXの場合ではどうなったか？


Aツール BツールFBX

書き出し読み込み

フォーマットの機能要件•読み込みと書き込みの保証• データが壊れずに，交換できるようになって欲しい


Aツール BツールFMD

書き出し読み込み

Aツールと Bツールで同じ見え方になっていて欲しい

フォーマットの機能要件•バージョン・アップで再実装する手間がない• FBX SDKは，更新するたびに対応する手間がある


FBX SDK2008

FBX SDK2009

FBX SDK2010

FBX SDK2011

FBX SDK2012

FBX SDK2013

FBX SDK2014

FBX SDK2015

FBX SDK2016

1年に２回更新することもあるよ

フォーマットの機能要件•バージョン・アップで再実装する手間がない• 更新されても無視したって問題ない


ばーじょんたくさんあるよ！見かけ上

一つのバージョン

フォーマットの仕様

フォーマットの機能要件•フォーマットの全てを実装できなくてもいい• 全部実装できてないとか言われる心配がない


開発者

モデルビュワーを作りたい

ジオメトリ

ジオメトリだけインポートする

剛体

スキニング

多言語対応

許される

フォーマットの機能要件•データのバリデーション（おまけ）• Aツールで作ったファイルが中途半端で読み込めない• Aツールが Zアップ使うせいでモデルが寝てしまう• Aツールの回転順が ZYXで（ｒｙ


書き出し時にデータの検証を走らせて検証に通らないと書き出しができない

フォーマットの実装


ヘッダ

ボディ（圧縮JSON）

モデルデータのメタ情報

モデルデータの本体

•圧縮した JSONがベース

フォーマットの実装• JSONとは，• テキストベースで連想配列を表現するための表記法• JavaScript由来で， XMLの遠い親戚


{ “yamada”: { “money”: 100, “name”: “tarou” }, “suzuki”: { “money”: 500, “name”: “takashi” }}

山田（太郎）君は100円持っている

フォーマットの実装•ヘッダ情報• ファイルの概要やメタ情報を示すための部分• これも JSONで表現• メタ情報の例

• 著作者• モデル名• 暗号化鍵（公開鍵方式）• データ本体のハッシュ値• ライセンスなどなど


データが盗まれるのを

ある程度は防ぎたい

フォーマットの実装•ボディ（データ本体）• JSONを使う理由

• JSONを解釈できる言語がとても多い• データを簡単に扱うことができる• Webサーバで標準的に使われている


バイナリデータを直接扱うとちょっと読み取りたい時に手間がかかる

ライブラリの実装•なるべく多言語対応やりたい• しかし，全部手塩をかけると膨大な量になる• テストとバリデーションで地獄を見てしまう


JSONでクラス定義書いて全部自動生成してみよう

ライブラリの実装•実現する方法• 構文機を作って自動生成


JSONクラス定義

C++

Ruby

Python

JavaScript

C#

Ruby

C++構文機

Ruby構文機

Python構文機

JavaScript構文機

C#構文機

テストとバリデーションも自動生成するので多言語への対応の手間を削減

ライブラリの実装• JSONクラス定義• 定義の詳細については下記のところで

• ただし，ブランチがコロコロ変わるかも……• https://github.com/GRGSIBERIA/FixedModelData/tree/fmd-co

mpiler/lib/template• もし，興味のある人がいましたら，チャンクの定義等をレビューしていただけると幸いです


https://github.com/GRGSIBERIA/FixedModelData/tree/fmd-compiler/lib/template

https://github.com/GRGSIBERIA/FixedModelData/tree/fmd-compiler/lib/template

ライブラリの実装• JSONのクラス定義の例


"Vertex": { "comment": "頂点を表すクラス ", "variables": { "position": { "type": "UnitVector3", "comment": "頂点座標の位置 " } } },

# 頂点を表すクラスclass Vertex < ChunkBase # 頂点座標の位置 def position @position end

def initialize(json) # コンストラクタ @position = UnitVector3.new(json) endend

自動生成

今後の展望•最初にMaya， Unityの順番で対応• 自分が一番使っているツールなので• Max, Blender等々は有志の人らでお願いします……

• PMD, PMXの読み込みと書き出しに対応


本日のまとめ• FBXと PMXの問題点を提示• FBX

• バージョンが多すぎて互換性がない• ツールごとに実装のばらつきがある• SDKのライセンスがキツく，開発者が使いづらい

• PMX• 基本的に商用利用不可


本日のまとめ•解決方法• 互換性を解消する• ライブラリのライセンスを緩くする• 開発者的に使いやすいライブラリを提供する

• 多プログラミング言語対応• データのほとんどを JSONで管理する• 読み込みと書き込みの保証• バージョンの隠蔽• バリデーションとテストがちゃんとできる


ご清聴ありがとうございました


質疑応答


game community summit 2015

Technology