【React Three Fiber】Blenderを使用したメッシュのMorphing

概要

Morphとは、メッシュの形状を流動的に変更することを指します。

React Three Fiberのみでこれを実現させようとすると、頂点の座標設定など煩雑なコーディングが必要です。

一方、BlenderでShape Keyを設定したモデルをインポートすることで、簡単にMorphを表現することができます。

サンプル

実際に動くものを触ってみたい方はこちら。

※ この記事とは扱ってるモデルが少し異なります。

Shape Keyの設定

Blenderを使用してShape Keyを設定します。

Shape Keyの追加

[+]を押すことで、キーを追加します。

• 最初のBasisは、基準となる形状です。形状を変更していくのはKey 1です。

形状の変更

Key 1を選択した状態で、メッシュの形状を[編集モード]で変更します。

ここで注意点として、
メッシュの頂点数を変更すると、Morphできなくなります。
Cubeの頂点数は8なので、この頂点数8を変えないように形状変更します。

• 上図では、Cubeの上面の頂点を重ねているだけなので、頂点数は8のままです。

Shape Keyの確認

編集モードで形状の変更ができたら、オブジェクトモードに戻ります。
オブジェクトモードに戻ると、メッシュの形状はBasisの状態（変更前の状態）になります。

Key 1の値（Value）を変更することで、メッシュをMorphさせることができます。
値の範囲は、0～1です。

値：0

値：0.5

値：1

ブレンド

Shape Keyで変更される形状は、複数を組み合わせることができます。
例えば、Keyをもうひとつ追加します。

Key 1とKey 2の値をそれぞれ1にすると、形状がブレンドされることがわかります。

glbエクスポート

作成したモデルをglbファイルとしてエクスポートします。
この例では、morph.glbという名前で保存しました。

React Three Fiberへのインポート

Morph.tsx

Canvasコンポーネントを生成するためのファイル（Morph.tsx）を作成します。

Morph.tsx

import React, { Suspense, VFC } from 'react';
import { OrbitControls, Stats } from '@react-three/drei';
import { Canvas } from '@react-three/fiber';
import { MorphModel } from './MorphModel';

export const Morph: VFC = () => {
	return (
		<Canvas
			camera={{
				position: [0, 5, 10],
				fov: 50,
				aspect: window.innerWidth / window.innerHeight,
				near: 0.1,
				far: 2000
			}}
			dpr={window.devicePixelRatio}
			shadows>

			{/* background */}
			<color attach="background" args={['#1e1e1e']} />
			{/* fps */}
			<Stats />
			{/* control */}
			<OrbitControls />
			{/* light */}
			<directionalLight position={[0, 5, 5]} />
			<ambientLight intensity={0.1} />

			{/* mesh */}
			<Suspense fallback={null}>
				<MorphModel />
			</Suspense>
		</Canvas>
	)
}

• backgroundでは、Canvasの背景色を設定しています。
• fpsでは、画面左上にFPSチェッカーを追加しています。
• controlでは、カメラのコントローラーを追加しています。マウス操作によりカメラを移動することができます。
• lightでは、シーンのライティングをしています。
• meshでは、glbファイルを読み込みを行っています。glbファイルを読み込む場合は必ずSuspenseで囲う必要があります。MorphModelは別ファイルに定義しています。

MorphModel.tsx

glbファイルのインポートファイル（MorphModel.tsx）を作成します。

雛形コードの生成

まず、雛形となるコードを生成します。
以下のサイトに、glbエクスポートをしたmorph.glbをドロップすると、glbファイルをインポートするためのコードの雛形が自動で生成されます。

画面右上のコントローラーから、必要な項目を設定します。
特に、TypeScriptでコーディングしている場合は、typesにチェックを入れましょう。

ここで、morphTargetプロパティがあれば、設定したShape Keyがちゃんとエクスポートされています。
最後に、**[copy to clipboard]**でコピーします。

雛形ファイルは、コマンドから生成することもできます。
glbファイルの容量の大きく上記のサイトで表示が遅い場合は、こちらが使えます。

glbファイルの追加

プロジェクトにエクスポートしたmorph.glbを追加します。
この例では、以下に配置しました。

public/assets/morph.glb

インポートファイルの作成

コピーしたひな形を元に読み込みファイルを作成します。

MorphModel.tsx

/*
Auto-generated by: https://github.com/pmndrs/gltfjsx
*/

import { useControls } from 'leva';
import React, { useRef, VFC } from 'react';
import * as THREE from 'three';
import { GLTF } from 'three/examples/jsm/loaders/GLTFLoader';
import { useGLTF } from '@react-three/drei';

type GLTFResult = GLTF & {
	nodes: {
		Cube: THREE.Mesh
	}
	materials: {
		Material: THREE.MeshStandardMaterial
	}
}

const ModelPath = '/assets/morph.glb'

export const MorphModel: VFC = (props: JSX.IntrinsicElements['group']) => {
	const group = useRef<THREE.Group>()
	const { nodes, materials } = useGLTF(ModelPath) as GLTFResult

	// コントローラーの追加
	const datas = useControls({
		key1: {
			value: 0,
			min: 0,
			max: 1,
			step: 0.01
		},
		key2: {
			value: 0,
			min: 0,
			max: 1,
			step: 0.01
		}
	})

	console.log(nodes.Cube.morphTargetDictionary)
	console.log(nodes.Cube.morphTargetInfluences)

	return (
		<group ref={group} {...props} dispose={null}>
			<mesh
				name="Cube"
				castShadow
				receiveShadow
				geometry={nodes.Cube.geometry}
				material={materials.Material}
				morphTargetDictionary={nodes.Cube.morphTargetDictionary}
				// morphTargetInfluences={nodes.Cube.morphTargetInfluences}
				morphTargetInfluences={[datas.key1, datas.key2]}
			/>
		</group>
	)
}

useGLTF.preload(ModelPath)

• ModelPathは、morph.glbへのパスを定義しています。

.tsx

const ModelPath = '/assets/morph.glb'

• console.logで、morphTargetDictionaryとmorphTargetInfluencesに何が入っているか確認します。

.tsx

console.log(nodes.Cube.morphTargetDictionary)
console.log(nodes.Cube.morphTargetInfluences)

morphTargetDictionaryには、Blenderで設定したShape Keyの名前と定義の順番がオブジェクトで格納されています。
morphTargetInfluencesには、Shape Keyそれぞれに対する、morphの値が配列で格納されています。この格納順が定義の順番にあたります。初期値は0になっているので、読み込んだメッシュは変形していません。配列の値を0～1まで変化させることで、Morphingさせることができます。

• コントローラーを追加して、値を変更できるようにします。

.tsx

const datas = useControls({
	key1: {
		value: 0,
		min: 0,
		max: 1,
		step: 0.01
	},
	key2: {
		value: 0,
		min: 0,
		max: 1,
		step: 0.01
	}
})

.tsx

// morphTargetInfluences={nodes.Cube.morphTargetInfluences}
morphTargetInfluences={[datas.key1, datas.key2]}

コントローラーには、levaパッケージを使用しています。levaについて詳しく知りたい方は、以下を参照してください。

Tips

glbエクスポートの仕様

React Three Fiberの記事

過去に投稿した記事です。ご参考までに。

投稿日	タイトル・リンク
2021.10.23	【React】react-three-fibarで3D表現をする（オブジェクトのClippingと断面）
2021.09.22	【React】react-three-fibarで3D表現をする（Mixamoを使ったアニメーションモデル）
2021.09.18	【React】react-three-fibarで3D表現をする（Blenderで作成したモデルの読み込み）
2021.09.18	【React】react-three-fibarで3D表現をする（文字表示）
2021.09.17	【React】react-three-fibarで3D表現をする
2021.06.11	【React × Three.js】Blenderで作成したモデルをReactプロジェクトに読み込む