Blenderのシェーダーエディタ（Shader Editor）

【概要】Blenderでテクスチャマッピングを例として、シェーダーエディタを用いてシェーダーツリーを編集し、レンダリングする手順を説明する。シェーダーエディタの基本操作、テクスチャ座標の使用、粗さの設定、バンプマップの設定について、具体的な操作手順を示す。

【目次】

前準備
Blenderの基本操作のまとめ
Blenderのシェーダーツリー

【サイト内の関連ページ】

Blenderの機能の説明、実演など: 別ページにまとめ
WindowsでのBlender 4のインストール: 別ページで説明
UbuntuでのBlender 3のインストールは、別ページで説明

【関連する外部ページ】

Blenderの公式ページ: https://www.blender.org/

前準備

Blenderのインストール

【Blenderのインストール】

WindowsでのBlender 4のインストール: 別ページで説明
UbuntuでのBlender 3のインストールは、別ページで説明

メニューの日本語化を行っておくと使いやすい。

Blenderの基本操作のまとめ

【サイト内の関連ページ】

Blenderの基本操作（立体の新規作成と配置の調整、立体の操作、カメラ視野（カメラビュー）の調整、レンダリング、マテリアル、元に戻す、やり直す）: 別ページで説明
Blenderの種々の操作と設定: 別ページで説明

Blenderのシェーダーツリー

ルック開発モード、スタジオライトの設定

マテリアル（3Dオブジェクトの表面特性を定義する設定群）を3Dビューポートで即座に確認するために、3Dビューポートをルック開発モード（マテリアル調整のための特殊な表示モード）に変更する。スタジオライト（3D環境の照明設定のプリセット）の設定も行う。

まず、ルック開発モードに切り替える。ルック開発モードへの切り替えは、メニューで行うことができる。

ルック開発モードは、立体のマテリアル等を調整するために、シーン内のライトを簡単に切り替えながら確認するためのモードである。
次に、スタジオライトの設定を行う。スタジオライトの設定はメニューで行うことができる。ここでは、一番左のcity.exrを選ぶ。

シェーダーエディタを使ってみる

シェーダーエディタは、マテリアルに関する設定をシェーダーツリー（マテリアルの外観や特性を定義するノードの接続関係図）の編集で行うことができるエディタである。マテリアルの詳細設定を行う際、プロパティのマテリアル画面よりも視認性が高く、効率的に設定できる。

Blenderのワークスペースを「シェーディング（Shading）」に変更する。
「Shading」のワークスペースに変わるので確認する。

下側の画面は、シェーダーエディタ（Shader Editor）になっている。この中には、シェーダーツリー（Shader Tree）が表示されている。シェーダーツリーでは、互いにノード（特定の機能や処理を持ったシェーダーの構成要素）が接続されている。現在は、「プリンシプルBSDF」（物理ベースのシェーディングモデルを実装した標準的なマテリアルノード）と「マテリアル出力」の2つのノードが接続されている。
シェーダーエディタを使用して、シェーダーツリーの編集が可能である。ノードの移動は、マウス操作で行うことができる。

ノードの削除は、削除したいノードの右クリックメニュー（ノードコンテクストメニュー）で実行できる。

ノードの追加は、メニューから行うことができる。

ノード間の接続は、マウス操作で直感的に編集できる。

演習

シェーダーツリーを、次の3つのノードを使用するように設定する。

「レンガテクスチャ」（レンガのパターンを生成するテクスチャノード）
「プリンシプルBSDF」
「マテリアル出力」

次のように操作する。

「レンガテクスチャ」を追加する。「レンガテクスチャ」は、メニューの「追加」の「テクスチャ」の下のメニューから追加できる。
「レンガテクスチャ」を追加したら、下の図のように接続する。「レンガテクスチャ」の「カラー」を、「プリンシプルBSDF」の「ベースカラー」（Blender 4では「基本色」とも表示される）に接続する。
3Dビューポートで、確認する。
「レンガテクスチャ」の「色1」、「色2」、「モルタル」の色を調整する。色は自由で良いが、「モルタル」は、「色1」と「色2」よりも暗い色になるように設定する。

3Dビューポートの表示を確認しながら、色の調整を行う。

この時点でのBlenderファイル：01a.blend

テクスチャ座標のノードを使用

「テクスチャ座標」（3Dオブジェクト上でテクスチャが配置される位置を指定する座標系）のノードを作成し、その出力を、テクスチャのノードの「ベクトル」（方向と大きさを持つ数学的要素）につなぐ。このとき、次の2つの違いを確認する。

「テクスチャ座標」のノードの「UV」（オブジェクト表面に2次元テクスチャを配置するための座標マッピング手法）
「テクスチャ座標」のノードの「オブジェクト」

「テクスチャ座標」を追加する。「テクスチャ座標」は、メニューの「追加」の「入力」の下のメニューから追加できる。
「テクスチャ座標」を追加したら、下の図のように接続する。「テクスチャ座標」の「UV」を、「レンガテクスチャ」の「ベクトル」に接続する。これは、「テクスチャ座標」の「UV」を使用するための設定である。
3Dビューポートで、確認する。
今度は、下の図のように接続する。「テクスチャ座標」の「オブジェクト」を、「レンガテクスチャ」の「ベクトル」に接続する。これは、「テクスチャ座標」の「オブジェクト」を使用するための設定である。
3Dビューポートで、確認する。

この時点でのBlenderファイル：01b.blend

テクスチャを用いた粗さ（Roughness）の設定

テクスチャを用いて、粗さ（表面の微細な凹凸による光の散乱度合い）を設定する。ここでは、レンガは粗さが低く（滑らか）、モルタルは粗さが高く（ざらざらした質感）なるように設定する。

「カラーランプ」（特定の入力値に応じた色の変換や分布を制御するコンバーター）を追加する。「カラーランプ」は、メニューの「追加」の「コンバーター（Converter）」の下のメニューから追加できる。
「カラーランプ」を追加したら、下の図のように接続する。「レンガテクスチャ」の「カラー」と、「カラーランプ」の「係数（Fac）」をつなぐ。「カラーランプ」の「カラー（Color）」と、「プリンシプルBSDF」の「ベースカラー」をつなぐ。
3Dビューポートで、確認する。
カラーランプの反転を行う。

カラーランプ（ColorRamp）では、画素の色や明るさを変更することができる。

「カラーランプ」のノード内のメニューで、「カラーランプを反転」を選択する。
カラーランプにより、反転するので確認する。
ゲージを調整し、モルタルは白、レンガは黒になるように調整する。
「カラーランプ」のカラーを、「ベースカラー」から「粗さ」につなぎなおす。
回転させて、モルタルの部分は粗さが高く、レンガの部分は粗さが低いことを確認する。

演習

次のように「カラー」と「ベースカラー」を接続する。ほかは変更しない。結果を確認する。

Blenderのシェーダーツリーを用いた、バンプマップの設定

バンプマップ（Bump Map）（表面の凹凸を実際の形状変更なしに表現するテクスチャ技術）を設定してみる。

次の手順で、「レンガテクスチャ」を「ノイズテクスチャ」（ランダムなパターンを生成するテクスチャノード）に変更する。
1. カラーランプの調整を元に戻す。左端が白、右端が黒になるようにする。
2. 「ノイズテクスチャ」を追加する。「ノイズテクスチャ」は、メニューの「追加」の「テクスチャ」の下のメニューから追加できる。
3. 下の図のように接続する。このとき、「レンガテクスチャ」は不要なので削除する。
4. 表示を確認する。
「バンプ」（表面の凹凸効果を生成するノード）を追加する。「バンプ」は、「追加」から「ベクトル」の下にある。
「カラーランプ」を追加する。「カラーランプ」は、メニューの「追加」の「コンバーター（Converter）」の下のメニューから追加できる。
下の図のように接続する。「バンプ」の「ノーマル」（表面の法線方向を示すベクトルで、光の反射計算などに使用）は、「プリンシプルBSDF」の「ノーマル」につなぐ。
これで、バンプの効果を確認する。
バンプの「距離」（バンプによる凹凸の強さ）を変更してみる。
バンプの距離が変化したことを確認する。
立体を回転して、バンプの効果を確認する。
スタジオライトを別のものに変更して、バンプの効果を確認する。Blender 4では、スタジオライトの設定は3Dビューポート右上の「シーン」メニュー、または「表示」から「スタジオライト」から行うことができる。