Convolve TOP 完全ガイド | 使い方・パラメータ解説【TouchDesigner】

記事更新の通知はXでアナウンス٩(๑❛ᴗ❛๑)
→ @maru6o6をフォロー

概要 📖 – 係数行列で画像にカーネル畳み込みを適用する TOP

Convolve TOPは、係数 DAT を 2D / 3D カーネルとして入力テクスチャに畳み込み演算を適用する画像フィルタ TOPです。DAT テーブルに rows × cols の係数を書き込むだけでブラー・シャープ・エッジ検出・エンボスなど任意のカーネル畳み込みを GPU 上で実行でき、Normalize Coefficients による自動正規化、Scale / Offset による後段スケーリング、Convolve Z による 3D テクスチャ畳み込み (5×5×5 等の立方体カーネル) にも対応します。

主な用途 🎯

DAT で定義したカスタムカーネル係数による画像畳み込み (ブラー / シャープ / エッジ抽出を 1 ノードで)
Sobel / Prewitt / Laplacian など定番エッジ検出オペレータの実装
アンシャープマスク係数によるシャープニング (鮮鋭化フィルタ)
ボックスブラー / ガウシアン近似カーネルによるソフトフォーカス
エンボス / レリーフ効果や Convolve Z による 3D テクスチャ畳み込み

データフロー 🔄

入力: 1 枚の TOP テクスチャ + 係数 DAT (rows × cols)
 ↓
各ピクセル周囲をカーネル係数で畳み込み (Σ pixel_i × coef_i)
 ↓
Scale 乗算 + Offset 加算 (任意で Normalize / Apply to Alpha 適用)
 ↓
出力: 畳み込み結果テクスチャ

Tips

初心者の方は、以下日本語書籍も手元にあると安心です。

リンク

まる。

実際の案件事例まで踏み込んで紹介されていて、効率よくスキルアップするなら必携の二冊です！

パラメータ解説 ⚙️

Convolve Page 🧮

Coefficients DAT `.dat` 📋

畳み込みカーネル係数を持つ DAT への参照:

Coefficients DAT: カーネル係数の rows × cols を持つ Table DAT 等への参照。3×3 の Sobel X 検出なら -1,0,1 / -2,0,2 / -1,0,1 の 3 行 3 列、5×5 ガウシアンなら 5 行 5 列。Convolve Z オンの場合は cubic な rows = N×N、cols = N (例: 5×5×5 なら 25 rows × 5 cols)

Normalize Coefficients `.normalize` ⚖️

カーネル係数の自動正規化トグル:

Normalize Coefficients: オンにすると全係数を合計値で割って正規化してから畳み込みを実行。明るさを保ったままブラーやシャープを適用したい場合に便利。係数合計が 0 のとき (例: エッジ検出の Sobel / Laplacian) はこのパラメータが無視され何もしません

Apply to Alpha `.applytoalpha` 🎭

アルファチャンネルへの畳み込み適用トグル:

Apply to Alpha: オンの時アルファチャンネルにも畳み込みを適用、オフの時アルファは素通し。マスク画像のエッジを保ったまま RGB のみブラーしたい場合などはオフが安全

Offset `.offset` ➕

畳み込み後の RGB(A) への加算オフセット:

Offset: 畳み込み結果に加算する定数値。係数合計 0 のエッジ検出カーネルでは結果が 0 中心になるため 0.5 等の Offset を足して中間グレーを基準に可視化する用途に必須

Scale `.scale` ✖️

畳み込み後の RGB(A) への乗算スケール:

Scale: 畳み込み結果 + Offset に乗算するスケール値。エッジ強度を強調したい時に大きく、結果が明るすぎる時に小さくして調整。Normalize Coefficients と併用すれば明るさを精密にコントロール可能

Convolve Z `.convolvez` 🧊

3D テクスチャ用の立方体カーネル切替:

Convolve Z: オンにすると DAT を 3D カーネル (width = height = depth = N の立方体) として扱う。rows = N×N、cols = N の制約があり、5×5×5 カーネルなら 25 行 5 列で先頭 5 行が 1 枚目スライス、次の 5 行が 2 枚目スライスの係数となる。3D テクスチャのボリュームブラーやボリュームレンダリング向け

Common Page 🔧

Output Resolution `.outputresolution` 🖼️

出力解像度の決定方式

項目	内部名	説明
Use Input	`.useinput`	入力 TOP の解像度をそのまま継承
Eighth	`.eighth`	入力解像度の 1/8
Quarter	`.quarter`	入力解像度の 1/4
Half	`.half`	入力解像度の 1/2
2X	`.2x`	入力解像度の 2 倍
4X	`.4x`	入力解像度の 4 倍
8X	`.8x`	入力解像度の 8 倍
Fit Resolution	`.fit`	指定解像度に縦横比を保持して収める
Limit Resolution	`.limit`	指定解像度を上限としてクランプ
Custom Resolution	`.custom`	`Resolution` パラメータで任意指定

Resolution `.resolution` 📐

カスタム解像度の幅・高さ指定 (Output Resolution = Custom 等の時のみ有効):

Resolution W: 出力幅 (ピクセル単位)。Output Resolution が Custom Resolution / Fit Resolution / Limit Resolution の時に有効
Resolution H: 出力高 (ピクセル単位)。同上

Resolution Menu `.resmenu` 📋

よく使う解像度プリセットのドロップダウン:

Resolution Menu: NTSC / PAL / HDTV 720 / HDTV 1080 / 4K UHD 等のプリセットから選択すると Resolution W / Resolution H が自動セットされる

Use Global Res Multiplier `.resmult` 🔢

プロジェクト全体の解像度倍率の適用:

Use Global Res Multiplier: Project Settings の Global Resolution Multiplier をこの TOP に適用するかどうか。プロトタイプを低解像度で動かしつつ最終出力で一括フル解像度化する運用に便利

Output Aspect `.outputaspect` 📏

出力アスペクト比の決定方式

項目	内部名	説明
Use Input	`.useinput`	入力 TOP のアスペクトを継承 (伝播事故の元、非推奨)
Resolution	`.resolution`	解像度から自動導出 (推奨デフォルト)
Custom Aspect	`.custom`	`Aspect1` / `Aspect2` で手動指定

Aspect `.aspect` 📐

カスタムアスペクト比の指定 (Output Aspect = Custom Aspect の時のみ有効):

Aspect1: 横方向アスペクト値 (Output Aspect = Custom Aspect の時のみ有効)
Aspect2: 縦方向アスペクト値 (同上)

Input Smoothness `.inputfiltertype` 🎚️

入力テクスチャのサンプリング方式

項目	内部名	説明
Nearest Pixel	`.nearest`	最近傍ピクセルサンプリング (ピクセルアート向け、ジャギーが残る)
Interpolate Pixels	`.linear`	バイリニア補間 (滑らか、デフォルト)
Mipmap Pixels	`.mipmap`	ミップマップ補間 (縮小時のモアレ抑制、わずかにコスト高)

Fill Viewer `.fillmode` 🖥️

ビューア内でのテクスチャの収め方

項目	内部名	説明
Use Input	`.useinput`	入力 TOP の Fill Viewer 設定を継承
Fill	`.fill`	ビューアいっぱいに引き伸ばす (アスペクト無視)
Fit Horizontal	`.width`	横幅に合わせて収める (上下に余白)
Fit Vertical	`.height`	縦幅に合わせて収める (左右に余白)
Fit Best	`.best`	アスペクト保持で内側に収まる最大サイズ
Fit Outside	`.outside`	アスペクト保持で外側まで覆う最小サイズ (はみ出しあり)
Native Resolution	`.nativeres`	テクスチャのネイティブ解像度のまま等倍表示

Viewer Smoothness `.filtertype` 🎛️

ビューア表示時のサンプリング方式

項目	内部名	説明
Nearest Pixel	`.nearest`	最近傍ピクセルサンプリング (ピクセル単位での確認向け)
Interpolate Pixels	`.linear`	バイリニア補間 (滑らか、デフォルト)
Mipmap Pixels	`.mipmap`	ミップマップ補間 (縮小ビュー時のモアレ抑制)

Passes `.npasses` 🔁

オペレータの反復実行回数:

Passes: TOP の処理を何パス繰り返すかの整数値。前回パスの結果が次回パスの入力になる。ブラー反復で強度を増す、フィードバック畳み込みなどに利用

Channel Mask `.chanmask` 🎨

処理対象のチャンネルマスク (R/G/B/A 個別トグル):

Channel Mask: R / G / B / A 各チャンネルのオン/オフトグル。オフのチャンネルは TOP の処理を受けず入力値がそのまま通過

Pixel Format `.format` 🎨

出力テクスチャのピクセルフォーマット (ビット深度・チャンネル構成)

項目	内部名	説明
Use Input	`.useinput`	入力 TOP のフォーマットを継承
8-bit fixed (RGBA)	`.rgba8fixed`	標準 8 ビット固定小数 RGBA (デフォルト、軽量)
sRGB 8-bit fixed (RGBA)	`.srgba8fixed`	sRGB ガンマ補正済 8 ビット RGBA
16-bit float (RGBA)	`.rgba16float`	16 ビット浮動小数 RGBA (HDR・畳み込み中間値を 1.0 超で保持できる)
32-bit float (RGBA)	`.rgba32float`	32 ビット浮動小数 RGBA (最高精度、メモリ大)
10-bit RGB, 2-bit Alpha, fixed (RGBA)	`.rgb10a2fixed`	10-10-10-2 ビット固定小数 (バンディング抑制)
16-bit fixed (RGBA)	`.rgba16fixed`	16 ビット固定小数 RGBA
11-bit float (RGB), Positive Values Only	`.rgba11float`	11-11-10 ビット浮動小数 RGB (アルファ 1.0 固定、負値不可)
16-bit float (RGB)	`.rgb16float`	16 ビット浮動小数 RGB (アルファなし)
32-bit float (RGB)	`.rgb32float`	32 ビット浮動小数 RGB (アルファなし)
8-bit fixed (Mono)	`.mono8fixed`	8 ビット固定小数モノクロ
16-bit fixed (Mono)	`.mono16fixed`	16 ビット固定小数モノクロ
16-bit float (Mono)	`.mono16float`	16 ビット浮動小数モノクロ
32-bit float (Mono)	`.mono32float`	32 ビット浮動小数モノクロ
8-bit fixed (RG)	`.rg8fixed`	8 ビット固定小数 R+G 2 チャンネル
16-bit fixed (RG)	`.rg16fixed`	16 ビット固定小数 R+G
16-bit float (RG)	`.rg16float`	16 ビット浮動小数 R+G
32-bit float (RG)	`.rg32float`	32 ビット浮動小数 R+G
8-bit fixed (A)	`.a8fixed`	8 ビット固定小数アルファ単体
16-bit fixed (A)	`.a16fixed`	16 ビット固定小数アルファ単体
16-bit float (A)	`.a16float`	16 ビット浮動小数アルファ単体
32-bit float (A)	`.a32float`	32 ビット浮動小数アルファ単体
8-bit fixed (Mono+Alpha)	`.monoalpha8fixed`	8 ビット固定小数モノクロ+アルファ
16-bit fixed (Mono+Alpha)	`.monoalpha16fixed`	16 ビット固定小数モノクロ+アルファ
16-bit float (Mono+Alpha)	`.monoalpha16float`	16 ビット浮動小数モノクロ+アルファ
32-bit float (Mono+Alpha)	`.monoalpha32float`	32 ビット浮動小数モノクロ+アルファ

実践アイデア 💡

Example 1: 3×3 Sobel X カーネルによる縦エッジ検出 🪡

Movie File In TOP → Convolve TOP (Sobel X) → Out TOP

Table DAT に古典的な Sobel X カーネル -1, 0, 1 / -2, 0, 2 / -1, 0, 1 を入力し、画像の縦方向エッジを抽出します。係数合計が 0 なのでフラットな領域は黒、縦の輝度差がある箇所だけが正負の値として出力され、Offset 0.5 を足すと中間グレー基準で可視化できます。

Movie File In TOP を入力に接続
Table DAT を作成し 3 行 3 列で -1,0,1 / -2,0,2 / -1,0,1 を入力
Convolve TOP の Coefficients DAT に Table DAT を指定
Normalize Coefficients はオフのまま (合計 0 なので無視されるが明示的にオフでよい)
Offset = 0.5 を設定して中間グレー基準で正負エッジを可視化

Example 2: アンシャープマスクによる鮮鋭化フィルタ 🔪

Movie File In TOP → Convolve TOP (シャープ) → Out TOP

中央 +5、上下左右 -1、四隅 0 の 3×3 アンシャープマスクカーネル (係数合計 1) を使い、エッジを強調するシャープニングを適用します。Normalize Coefficients をオンにすれば係数合計の変化に応じて自動で明るさが保たれ、Scale でシャープ強度を微調整できます。

Table DAT に 0,-1,0 / -1,5,-1 / 0,-1,0 を入力 (係数合計 = 1)
Convolve TOP の Coefficients DAT に上記 Table DAT を指定
Normalize Coefficients をオンにして明るさを保つ
Scale でシャープ強度を 1.0 前後から微調整

Example 3: 5×5 ボックスブラーカーネル + Passes 反復で強ブラー 🌫️

Movie File In TOP → Convolve TOP (Passes=4) → Out TOP

全係数 1 の 5×5 ボックスブラーカーネル (合計 25) を Normalize Coefficients オンで使い、Common Page の Passes を増やして反復畳み込みすることでガウシアンに近い滑らかなブラーを得ます。専用の Blur TOP に比べて任意係数で挙動を自由に制御できるのが利点です。

Table DAT に 5 行 5 列、全セル 1 を入力 (合計 25)
Convolve TOP の Coefficients DAT に Table DAT を指定
Normalize Coefficients をオンにして明るさを保つ (実効重み = 1/25)
Common Page の Passes を 4 程度に増やしてブラー強度をアップ

Info CHOP情報 📊

Convolve TOP は Info CHOP による詳細情報取得に対応しています。

TOP固有情報 🖼️

resx: TOP の出力解像度 X (ピクセル単位)
resy: TOP の出力解像度 Y (ピクセル単位)
aspectx: アスペクト比 X
aspecty: アスペクト比 Y
depth: 3D テクスチャ / テクスチャ配列の深度 (2D テクスチャでは 1)
gpu_memory_used: TOP が消費している GPU メモリ量 (MB 単位)

汎用オペレータ情報 🔄

total_cooks: プロセス開始からのクック回数
cook_time: 最後のクック時間 (ミリ秒)
cook_frame: 最後にクックされたフレーム番号
warnings: 警告数
errors: エラー数

代表的な取得チャンネル 📊

resolution_x / resolution_y: 出力テクスチャの幅・高さ (ピクセル)
aspectx / aspecty: 出力テクスチャのアスペクト比 (横 / 縦)
depth: ピクセルフォーマットのビット深度 (8 / 10 / 16 / 32)
num_components: 出力チャンネル数 (1=Mono / 2=Mono+Alpha or RG / 3=RGB / 4=RGBA)
gpu_mem_used: GPU メモリ使用量 (バイト)、カーネルサイズや Passes 増加時のコスト把握に有用

トラブルシューティング ⚠️

よくある問題と解決策 🔧

❌ Problem: 出力が真っ黒 / 真っ白になる
✅ Solution:

Coefficients DAT 参照先が正しく設定されているか、Table DAT に数値以外の文字 (空セル / 文字列) が混じっていないか確認
係数合計が極端 (0 や非常に大きい値) のとき Scale と Offset で輝度レンジを補正 (例: エッジ検出なら Offset=0.5)
Normalize Coefficients をオンにして明るさを自動正規化

❌ Problem: 畳み込み結果が 1.0 を超えてクリップする
✅ Solution:

Common Page の Pixel Format を 16-bit float (RGBA) 以上にして HDR 値を保持
Normalize Coefficients をオンにして係数合計で自動正規化
後段に Tone Map TOP を挿入して HDR 値を表示用に圧縮

❌ Problem: アルファチャンネルがブラー / シャープ化されてマスクが崩れる
✅ Solution:

Apply to Alpha をオフにして RGB のみ畳み込み、Alpha は素通しにする
Common Page の Channel Mask で A をオフにすることでも同様にアルファ素通しが可能
RGB と Alpha を別ノードで処理したい場合は前段で Reorder TOP でチャンネル分離

❌ Problem: 大きなカーネルや高解像度で GPU が重い
✅ Solution:

ボックスブラーやガウシアンのように分離可能 (separable) なカーネルは横方向 1×N + 縦方向 N×1 の 2 段に分けて Convolve TOP を 2 つ繋ぐと O(N²) → O(N) に高速化
解像度依存の重い処理は Common Page の Output Resolution を Half / Quarter に下げて事前ブラー後にアップサンプル
専用の Blur TOP や Edge TOP など最適化済みノードで代替できないか検討

❌ Problem: Convolve Z をオンにしたらエラー / 結果が崩れる
✅ Solution:

DAT の行列が cubic 制約 (rows = N×N、cols = N、N×N×N の立方体) を満たしているか確認 (5×5×5 なら 25 行 5 列)
入力テクスチャが 3D テクスチャ (volume) であることを確認、通常の 2D テクスチャに 3D カーネルは適用できない
デバッグ時はまず Convolve Z をオフに戻し、2D カーネルとして DAT 内容が正しく読まれるか切り分け

参考資料 📚

その他 🔗

公式リソース 📖

この記事はLLMと共に内容を執筆、更新しています。
最新バージョンとの項目差異など、情報の不一致を見つけた心優しい方はXもしくはInsta、メールなどよりサイト管理者までご連絡ください😎

まる。

お仕事のご依頼はDM又はメールにて。
━━━━━━━━━━━━━━━━━
Python/Touchdesigner/M5Stackをこよなく愛すフルスタックエンジニア。
専門は生理心理学、趣味はヨガやサウナ、EMS電気風呂などヘルスケア全般。
脳波や筋電、心拍を中心とした生体情報のセンシング＆インタラクティブアートづくりがライフワーク。

普段はワントゥーテンという会社で空間演出エンジニアをしています。
リファラル採用お繋ぎできますので、我こそはという尖った方は経歴と希望職種添えてDMください(エンジニア以外、営業職等もOK)。
ご飯行きましょう。

↓日常垢
Instagram：＠malmal0v0

概要 📖 – 係数行列で画像にカーネル畳み込みを適用する TOP

主な用途 🎯

データフロー 🔄

パラメータ解説 ⚙️

Convolve Page 🧮

Coefficients DAT .dat 📋

Normalize Coefficients .normalize ⚖️

Apply to Alpha .applytoalpha 🎭

Offset .offset ➕

Scale .scale ✖️

Convolve Z .convolvez 🧊

Common Page 🔧

Output Resolution .outputresolution 🖼️

Resolution .resolution 📐

Resolution Menu .resmenu 📋

Use Global Res Multiplier .resmult 🔢

Output Aspect .outputaspect 📏

Aspect .aspect 📐

Input Smoothness .inputfiltertype 🎚️

Fill Viewer .fillmode 🖥️

Viewer Smoothness .filtertype 🎛️

Passes .npasses 🔁

Channel Mask .chanmask 🎨

Pixel Format .format 🎨