TOPIC 10｜Unreal Engineで活用する[1/2]｜Unreal Engineで3D都市モデルを表示する

Unreal Engineは、VRゲームやシミュレーションなど高度なリアルタイム3Dコンテンツ制作に用いられるゲームエンジンです。Unreal Engineのインストール、プロジェクトの作成、PLATEAUの3D都市モデルを読み込んで配置するまでの手順を説明します。

TOPIC 10 _ Unreal Engineで活用する

Unreal Engineは、Epic Games社のリアルタイム3D製作ツールです。このトピックでは、Unreal EngineでPLATEAUを活用する方法を説明します。

【目次】

10.1　 Unreal Engineとは

　10.1.1　 Unreal Engineのダウンロード

　10.1.2　 Unreal Engineの起動とプロジェクトの作成

10.2　 3D都市モデルの基本的な読み込み方

　10.2.1　 FBX形式ファイルのダウンロード

　10.2.2　 原点への移動とスケールの検討

　10.2.3　 FBXファイルをUnreal Engineに配置する

10.3　 別のデータを重ねる

　10.3.1　 異なるメッシュコードの建築物を重ねる

10.1 _ Unreal Engineとは

Unreal Engineは、リアルタイム3D制作ができるゲームエンジンです。ゲーム以外にも、映像制作、建築、シミュレーションなど、幅広い分野で活用されています。エンジンのソースコードが公開されており、さまざまな開発者が開発に携わっているのも特徴です。

10.1.1 _ Unreal Engineのダウンロード

Unreal Engineは、無料で始められます。Unreal Engineでロイヤリティが発生するのは、Unreal Engineを組み込んだ市販向け製品（ゲームなど）を配布し、その総収入が100万米ドルを超える場合です（2022年10月現在）。クライアント向けのカスタムプロジェクトやリニアコンテンツ（映像やテレビ番組）などに対するロイヤリティはかかりません。

Unreal Engineの公式ページからダウンロードページに移動し、必要なファイルをダウンロードしてインストールしてください

【Unreal Engine公式ページ】

https://www.unrealengine.com/ja

Unreal Engineは、ランチャーを使ってUnreal Engine本体をダウンロードする方式です。まずはダウンロードページからランチャーをダウンロードしてインストールします。

インストールが完了すると、ランチャーが起動します。利用にあたっては、Epic Gamesアカウントが必要です。

アカウントを作成してサインインしたら、ランチャーから［Unreal Engine］タブを開きます。右上の［エンジンのインストール］をクリックすると、インストール可能なバージョンが選択できるので、クリックしてインストールします（図10-1、図10-2）。

その後、エンドユーザーライセンス契約書に同意すると、インストールする場所について確認されます。変更する必要がなければ、そのまま［インストール］ボタンをクリックすると、インストールが完了します（図10-3）。

10.1.2 _ Unreal Engineの起動とプロジェクトの作成

Unreal Engineのインストールが完了したら、ランチャーの［Unreal Engine］タブから起動できます。［起動］ボタンをクリックして起動します。

すると、プロジェクトブラウザが開きます（初回の起動には、しばらく時間がかかります）。

プロジェクトブラウザでは、どのようなプロジェクトを作るのか決めます。ここでは、まっさらな状態から始めます。［ゲーム］をクリックし、［Blank］をクリックします。

このとき［スターターコンテンツ］にチェックが付いていることを確認してから、［作成］ボタンをクリックします。プロジェクト名は任意に変更してかまいません。

プロジェクトを作ると、図10-6のように、編集画面であるUnreal Editorが起動します。デフォルトで、椅子とテーブル、ライトなどが配置されています。Unreal Engineでは、配置する空間のことを「レベル」と呼び、椅子やテーブル、ライトなどの配置するオブジェクトのことを「アクタ」と呼びます。利用しているアクタの一覧は、画面右側の［アウトライナー］で確認できます。

椅子やテーブルがプレビュー表示されている部分は「ビューポート」と呼びます。ここに各種アクタを配置していきます。すなわち、PLATEAUの3D都市モデルを表示するのであれば、3D都市モデルを読み込んで、それをアクタとして配置します。

デフォルトでは、ゲームプレーヤーを示すPlayer Startというアクタが配置されています。そのため、画面上のプレイボタン［▶］をクリックする（もしくは［Alt］＋［P］キーを押す）と、この空間を歩き回れます。カーソルキーで移動、マウス操作で向きを変えられ、［スペース］キーで上昇、［Ctr］キーで降下します。少し後ろに下がると、この椅子は、小さな床の上に設置されていることがわかります。

以降の手順では、このレベルに、3D都市モデルを配置していきます。初期に配置されている椅子やテーブル、床は不要なので削除しておきます。これらはアウトライナーの［StaticMeshes］以下にあるので、［Shift］キーを押しながらクリックして、配下のものすべて選択し、右クリックして［編集］―［削除］をクリックします。

コラム：距離スケーリングカメラを使用する

ビューポートでは、マウス操作でアクタをつかんで移動や回転ができます。ビューポートの視点を変えるには、マウスで次のように操作します。

◼ 視点の上下・左右の移動

マウスの左右両方のボタンを押しながら、上下左右方向にマウスを動かします。

◼ 視点の上下・左右の角度変更

マウスの右ボタンを押しながら、上下左右方向にマウスを動かします。

◼ ズームイン/アウト

マウスホイールを上下に動かします。

Unreal Engineのデフォルトの単位はセンチメートルです。そのため上述のマウス操作における移動も、それに合わせられています。PLATEAUの3D都市モデルはメートル単位で建物も大きく、マウス操作に対して視点の動きが小さすぎるため、目的の部分を見るのに相当な回数のマウス操作が必要になります。よって、カメラの移動量を調整することをおすすめします。

［編集］メニューから［エディタの環境設定］を開き、[レベルエディタ］の［ビューポート］画面を開きます。［コントロール］の［詳細設定］にある［距離スケーリング済みのカメラを使用］にチェックを付けると距離に応じたカメラ移動量になり、ストレスなく操作できるようになります。

10.2 _ 3D都市モデルの基本的な読み込み方

Unreal Engineでは、OBJ形式やFBX形式のファイルをインポートできます。ここではFBX形式の3D都市モデルを読み込んで、表示する方法を説明します。

10.2.1 _ FBX形式ファイルのダウンロード

次のいずれかの方法で、FBX形式の3D都市モデルを準備します。

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①G空間情報センターから、利用したい3D都市モデルのFBX形式ファイルをダウンロードする

②PLATEAU SDK【TOPIC 17】やFME Form【TOPIC 4】などを使って、CityGMLから変換する
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ここでは①の方法で、G空間情報センターの東京都23区の3D都市モデルのページを開き、［FBX］の部分からダウンロードします（図10-10）。

【3D都市モデル（Project PLATEAU）東京都23区】

https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/plateau-tokyo23ku

ダウンロードしたファイルを展開すると、次の構造のファイルが得られます。

13100_tokyo23-ku_2020_fbx_3_op
├─13100_indexmap_op.pdf
├─bldg
│  ├─lod1
│  │  ├─53392546_bldg_6677.fbx
│  │  │ …略…
│  └─lod2
│  │  ├─53392546_bldg_6677.fbx
│  │  │ …略…
├─brid
│  ├─53392650_brid_6677.fbx
│  │ …略…
├─dem
│  ├─533925_dem_6677.fbx
│  │ …略…
└─tran
│  ├─533925_tran_6677.fbx
└─metadata
    └fbx_13100_2020_metadata_op.xml

以下の例では、東京都庁周辺の建築物が含まれる、3次メッシュコード「53394525」に該当する次のファイルを扱います。

LOD1の場合：bldg/lod1/53394525_bldg_6677.fbx
LOD2の場合：bldg/lod2/53394525_bldg_6677.fbx

10.2.2 _ 原点への移動とスケールの検討

Unreal EngineでFBXファイルを読み込む際には、移動や回転、スケールを設定できます。

● 軸と回転

扱いやすい軸の方向に合わせます。Unreal Engineには、地理関数やCesium for Unrealなどのプラグインがあり、それらと同じ軸の方向に合わせると都合がよいです。

FBXファイルを回転することなく読み込むと（インポート時にトランスフォームの［回転］で、すべて0を設定する）、図10-11のように、Y軸の正方向が「南」、X軸の正方向が「東」のように読み込まれます。この軸の方向がUnrealで地理情報を扱うときの一般的な軸の方向ですが、平面直角座標系とはX軸とY軸が入れ替わり、かつY軸の向きが逆である点に、注意してください。

● スケール

FBXファイルはメートル単位、Unreal Engineはセンチメートル単位なので、100倍にします。

● 原点の調整

平面直角座標系は、地域ごとに定められた原点が設定されており、地域によっては、原点と建物が遠くて見えにくいこともあります。そこで本トピックでは、目的の建築物を原点近くにもってくるように移動してインポートします。

目的の建築物を原点近くにもってくるようにするためには、あらかじめ、中心にしたい建築物の平面直角座標における座標を確認しておき、インポート時に、そのぶんだけずらすことで、位置合わせをします。

そこでまず、TOPIC9【Unityで活用する】で行ったのと同様に、地理院地図を使って、原点にしたい場所の経緯度を調べます。

仮にここでは「緯度35.689823、経度139.693689」とします。この経緯度を、地理院の「測量計算サイト」にある、「平面直角座標への換算」というページで変換します。以下では、変換した座標が、 (-34403.6123 ｍ, -12638.7080 ｍ）になったとします（図10-13）。インポートする際は、この値ぶんずらすことで、この位置を原点としてインポートできます。ずらす値は、図10-11に示したように、X座標とY座標が入れ替わり、またY座標は正負が逆になるので注意してください。

10.2.3 _ FBXファイルをUnreal Engineに配置する

原点位置を定めたところで、実際に、Unreal Engineにインポートし、レベルに配置していきます。ここでは、LOD1の53394525_bldg_6677.fbxファイルを配置してみます。

［1］FBXファイルをインポートする

［コンテンツドロワー］を開き、利用したいFBXファイルをドラッグ＆ドロップします。
　ドラッグ＆ドロップすると、インポート画面が開きます。ここで、インポートする際の移動や回転、スケールを設定できます。

この画面では、以下の設定で進めて、［全てインポート］ボタンをクリックします。

・［メッシュ］の［Generate Missing Collision］のチェックを外す

・［メッシュ］の［詳細設定］の［Combine Meshes］にチェックを付ける

・同じく［Normal Import Method］を［Import Normals and Tangents］に変更する

・同じく［Compute Weight Normals］にチェックを付ける

・Import Translationを、先ほど確認した平面直角座標のX座標、Y座標を用いて、(-Y * 100, X * 100, 0)に設定する（今回の例であれば、(1263870.80, -3440361.23, 0））。

・Import Rotationを(0, 0, 0)に設定する

・Import Uniform Scaleを100に設定する

・［Convert Scene］にはチェックを付けない

・［Convert Scene Unit］にはチェックを付けない

そうすることで、次のようにインポートされます。

・指定した場所が原点

・X軸の正方向が東、Y軸の正方向が南の座標系

・（100倍することで）メートルをセンチメートルに換算

コラム：Combine Meshes

［メッシュ］の［詳細設定］の［Combine Meshes］は、全部をひとつのメッシュとして取り込むかどうかの設定です。

ここではチェックを付けて、ひとつのメッシュとして取り込んでいます。LOD1もしくはFME Formでmerge_bldg_surface.fmwtを使って変換したLOD2の場合は、チェックを外しておくと、建築物を、ひとつずつ分けてインポートできます。ただしインポートには、相当な時間がかかります（G空間情報センターからダウンロード、もしくは、FME Formでcitygml2fbx.fmwを使って変換したLOD2の場合は、面がそれぞれ別のオブジェクトとして構成されているため、面単位の取り込みとなります）。

［2］まとめてレベルに配置する

インポートしたオブジェクトをレベルにドラッグ＆ドロップして配置します。

［3］原点に移動する

インポートした建築物の位置を、原点である(0, 0, 0)に設定します。

［アウトライナー］上では、ドラッグ＆ドロップしたオブジェクト（53394525_bldg_6677）を選択し、［詳細］の［トランスフォーム］の［位置］を、原点である(0, 0, 0)に設定します。

これで、図10-13で確認した座標が原点となるように配置されます。

［4］プレーヤーの位置を調整する

以上で、基本的な配置は完了ですが、3D都市モデルの「高さ」は標高であり、東京近郊では約40m――Unreal Engineではセンチメートル単位なので、設定値としては4000――のあたりにあります。

Blankプロジェクトのデフォルトのプレーヤーは、デフォルトでは高さ124cmで、建物群よりもずっと下から見上げるような位置です。

そこで［アウトライナー］から、プレーヤーに相当するアクトである［Player Start］をクリックし、［詳細］の［トランスフォーム］で、［位置］の高さ（Z座標）を4000に設定します。

［5］ビルドして実行する

以上で設定完了です。［ビルド］メニューから［全レベルをビルド］を選択してビルドします。ビルドが終わったら、［▶］ボタンをクリックしてみてください。カーソルキーで操作して、ビルを見ながら空中を移動できます（［スペース］キーで上昇、［Ctrl］キーで下降）。

10.3 _ 別のデータを重ねる

同じ平面直角座標系であれば、同様の方法でインポートすると、それらはピッタリ重なります。

10.3.1 _ 異なるメッシュコードの建築物を重ねる

例えば、隣接する代々木周辺の3次メッシュ「53394515」の建築物モデル（53394515_bldg_6677.fbx）を同様の操作で配置すれば、図10-22のように、真横に表示されます。

10.3.2 _ 異なる種類のデータを重ねる

建築物のデータに加え、地形や橋梁などを重ねることもできます。例えば地形のdem/533945_dem_6677.fbxを追加した例を図10-23に示します。