2024年5月16日（現地時間）- Khronos Groupは、Khronos PBR Neutral Tone Mapper の仕様とサンプル実装をリリースしました。
Khronos PBR Neutral とは
Khronos PBR Neutral は、物理ベースレンダリング(PBR)を用いてレンダリングされた3Dアセットを、eコマース、建築、CADなどのアプリケーションに不可欠な、忠実な色で表示するために特別に設計されており、グレースケール照明下でのPBRレンダリングにおいて、製品のベースカラー、色相、彩度を忠実に再現すると同時に、ハイライト周辺のHDRアーティファクトを除去します。これは、広い入力色域を持つ画像など、他のタイプのコンテンツでの使用を意図したものや、映画、視覚効果、ゲーム業界で使用されるスタイライズされたアーティスティックなルックを実現するために使用されるACESなどのトーンマッパーを補完するものです。
トーンマッピングは、アセットの色を正確にレンダリングするのに苦労しているパイプラインでは省略されることがよくありますが、これはHDRや物理照明を使用するコンテンツではうまく機能しません。Khronos PBR Neutralを使用することで、トーンマッパー仕様を採用したエンドポイントPBRベースのレンダラーの出力は、希望するベースカラーやブランドカラーを忠実に再現することが期待できます。
Khronos PBR Neutralは、実装が簡単で、高速に実行できるように設計されており、サンプルの実装にはわずか13行のGLSLシェーディング言語コードしか含まれていません。また、この仕様では、トーンマッピング関数の解析的な反転もサポートしています。
■今後の展望
当初はKhronos glTF™ 3Dアセットフォーマットに基づくワークフローをサポートするために開発されましたが、Khronos Neutral Tone Mapperはファイルフォーマットに依存しません。トーンマッパーは現在、sRGBへの出力をサポートしており、今後のリリースでは、さらなる出力へのサポート拡大を目指しています。また、クロノスは、アセットカラーの正確な表示に不可欠な、実世界の照明値の正確な設定をサポートする、将来のglTF exposureコントロールについても議論しています。
■オープンソースで公開
Khronosは、Khronos PBR Neutral specificationをオープンソースとして公開し、Khronos PBR Neutral Tone Mapper GitHubリポジトリを通じて、コミュニティからのフィードバックや将来の機能拡張の提案を歓迎しています。コンテンツ制作者、アーティスト、実装者、エンジン開発者は、Khronos PBR Neutralのサンプル実装を自身のglTFアセットやライティングを使ってインタラクティブにテストし、自身のユースケースに適しているかどうかを判断し、フィードバックや問題をGitHubで報告することができます。
Khronos PBR Neutral を含むさまざまなトーン マッパーのインタラクティブな比較は、https://tone-mapping.glitch.me/で利用できます。
また、Khronos PBR Neutral の背景、設計目標、実装の詳細に関する追加情報に興味がある人は、Google スタッフ ソフトウェア エンジニア Emmett Lalish による記事「 Tone Mapping Considerations for Physically-Based Rendering 」をご覧ください。
PBRニュートラルトーンマッピングの必要性
ACESのような従来の filmic tone mapperを使用して、忠実なアセットを表示する際の課題の1つは、特に標準的なコンピュータモニターやモバイルデバイスのようなsRGBスクリーンに明るいイエロー、グリーン、またはシアンの色相を出力する場合、到達可能な色の範囲が限られていることです。その結果、フィルム調のトーンマッピングで表示された3Dオブジェクトは、ウォッシュアウトして見えることがあります。アーティストは、トーンマッパーをまったく適用しないことで、この問題に対処することがよくあります。これは彩度を向上させることができますが、色相の歪み、視覚的なアーチファクト、光沢のあるオブジェクトの立体感の喪失などの問題を引き起こします。
上記の画像は、3つのトーンマッパーでモデリングされた革、木、布のソファです。左からlinear、ACES、Khronos PBR Neutral。リニアマッピングのレンダリングはACESよりも「ウォッシュアウト」しており、PBR Neutralはより豊かで視覚的に忠実な色を示しています。
Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、ある最大値までの色に対して1:1のマッチングを提供し、残りは圧縮されたハイライトのためのヘッドルーム（余裕）として使用されることを意図しています。このアプローチにより、コンテンツ制作者はベースカラー、テクスチャ、およびディメンションを保持することができます。次の図は、Khronos PBR Neutralと一般的なACES filmic tone mapperの到達可能な色を比較したものです。立方体はリニアライトの[0, 1]空間を表し、sRGBカーブは適用されていません。
■ユースケースと利点
Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、アプリケーションのニーズに合わせたアセットを作成するための新しいオプションをアーティストに提供します。Khronos PBR Neutral、Linear、Filmicの各トーンマッピングは、それぞれ異なるユースケースと利点を持っています
- Linear tone mapping (すなわち「トーンマッパーを適用しない」) は、HDR入力や物理照明のないモデルに適しています。
- Filmic tone mapping (ACESやAgXなど) は、HDRの強いシーンや、入力色域の広いアプリケーション、あるいは特定のアーティスティックなルックを実現するために使用します。
- Khronos PBR Neutral は、よく露光されたシーンでのフォトリアリスティックな物理ベースのレンダリング、グレースケール照明下での正確なsRGBベースの色再現、太陽光のような色光の下での偏りのない表現向けに設計されています。
■コンテンツ作成から推測を排除
また、Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、3Dオブジェクトのベースカラーを照明環境から独立して検証することを可能にします。
- 推測作業の削減： モデルを作成し、最終レンダリングでカラー出力をテストする「推測と確認」のプロセスが不要になります。
- QAサイクルの短縮： 完成したモデルで色の問題が見つかる可能性が低くなるため、手戻りが減り、遅れが少なくなります。
- 更新の高速化： オブジェクトのカラーは、大規模なQAを追加することなく、アセットファイル内で迅速かつ簡単に更新できます。
- 柔軟性： マーケティングやグラフィックデザインの専門家は、色の忠実性を維持するためにベースモデルの色を調整する必要なく、照明環境を変化させて希望のルックを実現できます。
業界への採用
発表時点で、Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、Filament、Babylon.js、<model-viewer>、Three.jsなど、人気の3Dウェブ、モバイル、クロスプラットフォームのglTF PBRレンダラーに採用されています。
Khronosは3Dオーサリングツールベンダーと協力し、ネイティブサポートを含めようとしており、Blender 4.2アルファユーザーはすでにBlenderの中でKhronos PBR Neutral view transformのテストを始めることができます。このトーンマッパーの近似を定義するOpenColorIO設定ファイル（config.ocio）は、作者が既存のワークフローの中でKhronos PBR Neutral Tone Mapperを試すのに役立つサンプル実装として、仕様書に含まれています。
業界のサポート
「トーンマッピングは、多くのコンテンツ制作パイプライン、特にeコマース分野での重要な課題でした。Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、このような課題に効果的に対処し、特に現在 “トーンマッピングなし “のアプローチが主流となっているワークフローにおいて、ユーザーに魅力的な選択肢を提供します。私たちは、この初期リリースに対する業界からのフィードバックを楽しみにしており、今後この分野でさらなる取り組みが行われることを期待しています。OpenColorIOを通じて、Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、3ds MaxやMayaを含むいくつかのAutodesk製品ですでに使用することができます。」
– Henrik Edstrom氏, distinguished software architect, Autodesk
「Khronos PBR Neutral Tone Mapperを製品化し、OpenColorIOを通じて誰もが利用できるようにするために、Khronosと協力できたことは素晴らしいことでした。」
– Ton Roosendaal氏, chairman, Blender Foundation
「Dassault Systèmesにとって、バーチャルツインは製品ライフサイクル全体にわたる持続可能なビジネス革新の要です。製品エンジニアリングと商品化におけるビジュアライゼーションは、単に視覚的に魅力的なコンテンツを作成するだけではありません。トーンマッピングは、バーチャルの世界と現実の出力デバイスの橋渡しをする上で不可欠な役割を果たします。Khronos PBR Neutral Tone Mapperは、真の信頼できる製品ビジュアライゼーションの実現に向けた大きな前進です。」
– Bastian Sdorra氏, rendering R&D engineer, Dassault Systèmes
「物理的な製品を視覚化するために、色、トーン、視覚的な正確さを達成することは、今日の電子商取引における最も困難な3D課題の1つです。Khronos 3D Commerce Working Groupでは、この課題に焦点を当て、この長年の課題を解決するためにKhronos PBR Neutral Tone Mapperを発表することができました。この結果は、私たち London Dynamics 社にとっても非常に有益で、3D アーティストがシェーダーやライティングを人為的に変更することなく、以前よりもはるかに正確に製品を確認できるようになりました。」
– Daniel Frith氏, Chair of The Khronos 3D Commerce Working Group, Vice-Chair of The Khronos 3D Formats Working Group & Chief Creative Office at London Dynamics.
「Khronosの革新的なトーンマッピング・ソリューションは、eコマースにおけるデジタル表現の新たなスタンダードとなり、ユーザーに鮮やかでリアルなビジュアルを提供します。Phasmaticはすぐにこの技術を採用し、本物のオンライン製品体験を提供する能力を強化しました。」
– Andreas Vasilakis, CEO and cofounder, Phasmatic
「Threekitは、Khronos PBR Neutral Tone Mapperによって生成された結果の品質に感銘を受けています。eコマース・アプリケーションでは、コンピュータ画面上でユーザーに忠実な色を提示することが非常に重要です。」
– Ben Houston, CTO and founder, Threekit
参加する
Khronos PBR Neutral Tone Mapperの開発と急速な普及は、Khronos 3D Formats および 3D Commerce ワーキンググループで行われる業界横断的なコラボレーションによって実現しました。コンテンツ制作者、アーティスト、実装者、エンジン開発者は、 GitHub, Discord, Khronos Discussion Forum, Stack Overflow, Xでワーキンググループに参加することで、フィードバック、質問、将来の改善のための提案を共有することができます。どのような企業もメンバーになることで、glTFやその他のKhronos標準の開発に直接関わることができます。
詳しくはこちらから
Khronos PBR Neutral Tone Mapper Released for True-to-Life Color Rendering of 3D Products
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