PBRテクスチャマップ: 完全一覧（それぞれの役割付き）

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• PBRマテリアルは、1枚のテクスチャではなく複数のマップを使用します。
• Base Color、Normal、Roughness、Metallic が中核となるマップです。
• AO、Displacement、Emissive、Opacity は、必要に応じてリアリティを高めます。
• Metallic/Roughness は、現在ほとんどの新規アセットで標準となっているワークフローです。
• Tripo AI は、プロンプトまたは参照画像から PBR対応テクスチャを生成できます。

PBR、すなわち Physically Based Rendering のテクスチャは、単一の画像ではありません。これは用途ごとに特化したマップのセットであり、それぞれのマップが、表面がどのように見え、光にどう反応するかという異なる特性を制御します。最も重要なPBRマップは Base Color、Normal、Roughness、Metallic ですが、完全なPBRアセットには、複雑さに応じてさらに多くの種類のマップが含まれることがあります。

各マップの役割、そして各グレースケール画像において黒と白が何を意味するのかを理解することは、マテリアル設定を手探りで決めるのか、それとも何を調整すべきかを正確に把握するのかの分かれ目です。実運用に耐える 3D アセットへの需要は急速に高まっており、Grand View Research は、世界の 3D デジタルアセット市場が 2030年までに約606億USD に達すると予測しています。このガイドでは、主要なPBRテクスチャマップの種類、それぞれが制御する内容、そしてその作成方法または生成方法を網羅的に解説します。

PBRテクスチャマップとは？

PBRテクスチャマップは、レンダーエンジンに対して、表面が光の下でどのように振る舞うべきかを伝える画像です。色、影、ハイライト、反射がすべて焼き込まれた1枚のフラットなテクスチャを描くのではなく、PBRでは表面の特性を複数の異なるマップに分離します。

PBRマテリアルは、命令の積み重ねのようなものです。あるマップは色を制御します。別のマップは表面の凹凸を疑似的に制御します。さらに別のマップは反射の鋭さを制御します。別のマップは、その表面が金属か非金属かをレンダラーに伝えます。エンジンはそれらをまとめて読み取り、異なるライティング環境の下でマテリアルがどのように見えるべきかを計算します。

PBRには主に2つのワークフローがあります。現在もっとも一般的なのは Metallic/Roughness workflow で、Unreal Engine、Unity、Blender の Principled BSDF、glTF、USD などの最新のリアルタイムパイプラインで使われています。古い Specular/Glossiness workflow も、一部の VFX やレガシーなレンダリングパイプラインでは今なお見られます。

ほとんどの新規プロジェクトでは、まず Metallic/Roughness を学ぶべきです。このワークフローは4つのコアマップから始まります。

4つのコアPBRマップ

4つのコアPBRマップは、Base Color、Normal、Roughness、Metallic です。これらのマップは、現代のほとんどの 3D アセットの基盤です。ゲーム用プロップ、キャラクター、製品レンダリング、ARモデル、またはeコマース用アセットを作るなら、これらがもっとも頻繁に使うマップになります。

Base Color (Albedo)

Base Color Map は、しばしば Albedo と呼ばれ、表面の生の色と模様を保持します。これには焼き込み済みのライティング、強い影、ハイライト、反射、あるいは ambient occlusion を含めるべきではありません。ニュートラルな照明下でのマテリアルの色だと考えてください。

たとえば、木製テーブルの Base Color Map には茶色の木目が含まれます。塗装された金属製ヘルメットには、塗料の色とデザインが含まれます。コンクリートの壁には灰色の表面色や汚れが含まれますが、強い指向性のある影は含まれません。

グレースケールで説明すると、黒は表面が可視光の色をほとんど反射しないことを意味し、白は非常に明るい表面色を意味します。実際には、Base Color は通常、白黒マップではなくフルカラーの RGB テクスチャです。

物理ベースのワークフローでは、このマップは照明の影響を受けずに表面が反射する色を表すため Albedo と呼ばれます。古いワークフローでは Diffuse や Color Map と呼ばれることもありますが、真の PBR では「Diffuse」は誤解を招く場合があります。古い diffuse map には、ペイントされた影が含まれていることが多いためです。

アーティスト向けの実用的なルールとして、マテリアルが本当に必要としない限り、純粋な黒や純粋な白は避けてください。非常に暗いマテリアルでも、多くの場合は値 30–50 より上に保つべきです。純粋な黒は、多くのライティング設定では空間に開いた穴のように見えてしまうことがあるためです。

Normal Map

Normal Map は、ジオメトリを増やさずに表面を細密に見せる青紫色のテクスチャです。これは頂点を動かしません。その代わり、光が表面にどう反応するかを変え、凹凸、傷、毛穴、織り目、リベット、亀裂、彫り込まれた文字などがあるかのような錯覚を作ります。

Normal map が青と紫に見えるのは、表面の向きを符号化しているためです。タンジェント空間の normal map では、赤チャネルと緑チャネルが表面の横方向の向きを保持し、青チャネルが外向きの方向を保持します。大部分が青紫色であることは「平らな表面」を意味します。わずかな色の変化が、表面に微細なディテールがあるかのようにレンダラーへライティングを曲げるよう指示します。

これが、normal map がゲームで非常に有用な理由です。ローポリモデルでも、強い normal map を持たせることでずっと豊かに見せられます。20,000 ポリゴンのキャラクターでも、マップがしわ、装甲のへこみ、ステッチ、皮膚の毛穴を擬似的に表現することで、はるかに多くのスカルプトディテールがあるように見せられます。

Normal map は一般に、Blender、Substance 3D Painter、Marmoset Toolbag などのツールで、ハイポリスカルプトのディテールをローポリモデルへベイクして作成されます。高さ情報、写真、または AI テクスチャリングツールから生成することもできます。

Roughness や Metallic map とは異なり、ここでは黒と白に単純な意味はありません。normal map が保持するのは明るさではなく方向です。

Roughness Map

Roughness Map は、表面上の反射がどれだけシャープに見えるか、あるいはどれだけぼやけて見えるかを制御します。通常はグレースケールマップで、黒は滑らか、白は粗いことを意味します。

黒、つまり roughness 0.0 は、鏡のようにシャープな反射を作ります。研磨されたクローム、きれいなガラス、光沢のあるプラスチック、あるいはワックスをかけたばかりの車を思い浮かべてください。白、つまり roughness 1.0 は、柔らかく拡散した反射を持つマットな表面を作ります。チョーク、打ち放しのコンクリート、乾いた粘土、あるいは未仕上げの木材を思い浮かべてください。

現実のマテリアルの大半は、この両極端の間にあります。ヘアライン加工の金属なら 0.3 前後かもしれません。人の肌は 0.5 付近になることがあります。使い込まれた革は 0.6 前後かもしれません。汚れたプラスチック、ほこりをかぶった塗装、古いゴムには、表面全体に roughness のばらつきがあることがよくあります。

初心者によくあるミスは、Roughness Map 全体を一様な 0.5 グレーのままにしてしまうことです。現実の表面がそこまで均一であることはほとんどありません。たとえば剣の刃は、どこも同じ roughness であるべきではありません。研磨された刃先はより滑らかで、柄はより粗く、錆びた部分はきれいな金属よりずっと粗いはずです。

古い Specular/Glossiness ワークフローでは、代わりに Glossiness Map を目にすることがあります。Glossiness は Roughness の逆です。

Roughness = 1 - Glossiness

Metallic Map

Metallic Map は、表面が金属として振る舞うか、非金属として振る舞うかをレンダラーに伝えます。通常はグレースケールマップですが、ほとんどのワークフローでは実質的に意味がある値は黒と白の 2 つだけです。

黒は non-metal、つまり dielectric を意味します。プラスチック、木材、皮膚、ゴム、布、石、セラミック、塗装面は、通常 Metallic Map では黒であるべきです。これらのマテリアルは、中立的な白または灰色のハイライトを反射しつつ、Base Color を拡散面の色として見せます。

白は metal を意味します。金、銅、鋼、アルミニウム、真鍮、クロームには白の metallic 値を使うべきです。金属は非金属と同じ diffuse color response を持たないため、挙動が異なります。金属では Base Color が反射の色味になります。これが、金が金色の光を反射し、銅が赤みのあるオレンジ色の光を反射する理由です。

よくあるミスは、すべてを少しだけ metallic にしてしまうことです。見た目を「かっこよく」したいからといって、プラスチック、皮膚、革、布、塗装された木材を 0.2 metallic に設定しないでください。通常、それは物理的に正しくないマテリアルを生みます。

ほとんどのクリーンなマテリアルは 0 か 1 のどちらかであるべきです。0.3–0.7 のような中間値はまれで、通常は腐食した、汚れた、酸化した、あるいは部分的に摩耗した金属のような遷移状態の表面を表します。

Extended PBR Maps

中核となる 4 つの map でほとんどのアセットはカバーできますが、追加の map を使うことでリアリズムを高めたり、特殊な表面をサポートしたりできます。すべてのマテリアルにすべての map が必要なわけではありません。アセットに必要な場合にのみ、これらを使用してください。

アンビエントオクルージョン (AO)

Ambient Occlusion Map、または AO Map は、ひび割れ、角、折り目、継ぎ目、その他の狭い空間に生じる柔らかな接触影を捉えた、グレースケールのベイクドシャドウテクスチャです。

白は完全に露出した領域を表し、黒は強いオクルージョンまたは深い影を示します。

AO はリアルタイムライティングではありません。事前計算されてテクスチャに保存され、Base Color に乗算されるか、シェーダーの AO 入力に接続されます。

AO がないと、表面は平坦に見えたり、つながりが弱く見えたりすることがあります。AO があると、角や接触部分にすぐに奥行きが生まれます。AO マップは Blender、Marmoset Toolbag、Substance 3D Painter でベイクすることも、メッシュジオメトリから生成することもできます。

Height / Displacement Map

Height Map または Displacement Map は、レンダリング中にジオメトリを動かすグレースケールテクスチャです。ライティングによってディテールを擬似的に表現する normal map とは異なり、displacement は表面形状を物理的に変化させます。

通常、黒は最も低い点、白は最も高い点、中間のグレーは変化していない表面レベルを表します。

Displacement は、レンガ、石畳、彫刻された石、樹皮、ひび割れた地面、地形、ディテールの多い製品表面に適しています。ジオメトリとシルエットの両方を変えられるため、近距離でも説得力を保てます。

その代償はパフォーマンスです。Displacement には高密度なジオメトリ、またはレンダー時の細分化が必要なため、パフォーマンスに敏感なゲームよりも、映画、VFX、archviz、高品質レンダリングで使われることのほうが一般的です。

Emissive Map

Emissive Map は、シーンライティングとは独立して、表面の選択された領域を発光させます。フルカラーの発光情報を含むことも、シェーダー側で色を定義しつつ、グレースケール値で明るさを制御することもあります。

黒は発光なしを意味し、白は最大強度を表します。

一般的な用途には、LED、ネオンサイン、sci-fi パネル、発光するルーン、溶岩の割れ目、スクリーン、ホログラム、魔法効果、発光する目などがあります。リアルタイムエンジンでは、emissive map が bloom を発生させることもあります。

Opacity / Alpha Map

Opacity Map、または Alpha Map は、表面の透明度を制御します。

黒は完全な透明、白は完全な不透明を意味し、グレーはマテリアルが対応している場合に部分的な透明を作ります。

Opacity map は、葉、hair cards、フェンス、レース、デカール、破れた紙、ガラス、その他の複雑な切り抜き形状の表面によく使われます。

Alpha cutout は二値の可視性を使い、ゲーム向けに効率的です。Alpha blending は、ガラス、煙、すりガラス状のマテリアル、フェード効果のための滑らかな透明表現をサポートします。

Metallic/Roughness と Specular/Glossiness のワークフロー

チュートリアルごとに map 名が異なるため、多くの初心者は混乱します。理由は単純で、PBR には 2 つのワークフローがあるからです。

今日新しいアセットを作り始めるなら、Metallic/Roughness を選んでください。これは現代的なデフォルトであり、エンジンやツール間で最も移行しやすい方式です。

誰かから Glossiness Map を渡されて、あなたのシェーダーが Roughness を必要とする場合は、グレースケール値を反転します。

Roughness = 1 - Glossiness

つまり、黒は白になり、白は黒になり、中間のグレーは中間のグレーのままです。

PBRテクスチャマップを取得する方法

PBRマップが何をするのかを理解するのは、ワークフローの半分にすぎません。実際には、それらを作成する手段も必要です。主なアプローチは3つあります。

最初の方法は、Substance 3D Painter、Blender Texture Paint、Mari などのツールを使った手動ペイントです。この方法では、傷、汚れ、エッジの摩耗、布地のパターン、マテリアルの切り替わりを最も細かくコントロールできます。ただし、習得のハードルも最も高く、1つのアセットのテクスチャ作成に 4〜20 時間かかることがあります。

2つ目の選択肢は、Poly Haven、AmbientCG、CC0Textures などのライブラリから無料のテクスチャセットをダウンロードすることです。これらのサイトでは、木材、レンガ、コンクリート、金属、石といった一般的な表面向けに、高品質でシームレスな PBR マテリアルが提供されています。制約として、これらのマテリアルは汎用的であり、特定のロボット、武器、製品、クリーチャーには合わない場合があります。

3つ目のアプローチは、Generate with AI です。Tripo AI Texturing は、テキストプロンプトから数秒で、Base Color、Normal、Roughness、Metallic マップを含む完全な PBR マップセットを、あなたの 3D model に直接生成できます。希望する外観を説明し、生成されたテクスチャをプレビューし、エクスポート前に調整できます。

生成後、Tripo の 3D texture upscaling により、マップ解像度と表面ディテールが向上し、高解像度レンダリング、制作アセット、精細な 3D printing により適した結果になります。

よくある質問

PBR textures の各種マップにはどのような違いがありますか？

完全な PBR asset では、通常 4 つの中核マップを使用します。Base Color は表面の色、Normal は擬似的な表面ディテール、Roughness は反射のシャープさ、Metallic は金属か非金属かの挙動を表します。Ambient Occlusion、Displacement、Emissive、Opacity などの拡張マップは、表面にさらなるリアリズムや特殊効果が必要な場合に追加されます。現在の多くのプロジェクトでは Metallic/Roughness ワークフローが使われています。

PBR maps とは何ですか？

PBR maps は、Physically Based Rendering のために特定の表面特性を符号化したテクスチャ画像です。色、光、影、反射を 1 枚の画像に焼き込むのではなく、PBR では各特性を個別に保持するため、レンダラーが異なる環境下でも現実的なライティングを計算できます。これにより、同じアセットをツールやシーンをまたいでより一貫して使えます。

PBR textures はどのように作られますか？

PBR textures は、手描き、高ポリゴン形状からのベイク、実世界の表面のスキャン、テクスチャライブラリからのダウンロード、または AI による生成で作られます。アーティストは Substance 3D Painter、Blender、Marmoset、Mari などのツールをよく使用します。Tripo AI のような AI ツールは、プロンプトまたは model input から PBR texture set を生成できるため、初期段階のマテリアル制作を高速化できます。

すべての asset に対して、すべての PBR maps が必要ですか？

いいえ。ほとんどの asset で必要なのは、中核となる 4 つ、つまり Base Color、Normal、Roughness、Metallic です。複雑な形状には AO、発光部分には Emissive、切り抜きや透明表現には Opacity、実際の幾何学的な深さが重要なクローズアップ表面には Displacement を追加します。ほとんどの game asset では、中核 4 種に AO を加えれば十分です。

結論

PBR texture maps は、それぞれが何を制御しているのかを理解すると、ぐっと分かりやすくなります。Base Color は表面の色を担い、Normal は形状ディテールを擬似的に表現し、Roughness は反射のシャープさを制御し、Metallic はその表面が金属として振る舞うか非金属として振る舞うかをレンダラーに伝えます。これらのマップが組み合わさることで、レンダリングエンジンは現実的なライティングをシミュレートするために必要な情報を得られます。

これらすべてのマップを手作業で作成するのが大変に感じるなら、Tripo AI Studio を使えば、プロンプトまたは reference workflow から数秒で完全な PBR-ready texture set を生成できます。プランの選択肢は Tripo AI Pricing をご覧ください。