3DCG用語の解説 トップ画像

3DCGには難しい用語が多い

3DCGを実際に作成しようとした際や、作成方法を調べた際、最も困るのはそもそも使われている用語が分からないことではないでしょうか。
3DCGには普段なじみのない用語も当たり前のように使われています。
本記事では、3DCG初心者の方向けに、3DCGの作成において必要になる基本的な用語をピックアップして解説していきます。

用語解説

オブジェクト

オブジェクトとは、3D空間上に存在する物体の総称です。
例えば、Blenderを起動した際に最初に現れる立方体はオブジェクトになります。そのほか、Blender上に配置、操作できるすべてのものは「オブジェクト」に含まれます。

オブジェクトの画像1
オブジェクトの画像2

ポリゴン

ポリゴンとは、3点以上の点からなる多角形データです。
ゲームや映像などで用いられる3DCGデータはこういったポリゴンが集まってできています。
また、ポリゴンにより作られたモデルをポリゴンモデルといいます。
下のように、四角形以上のポリゴンは三角ポリゴンに分割することができます。四角形以上のポリゴンではデータの不整合が起こりやすいため、実際に用いられるデータは三角形のポリゴンによって構成されることが多いです。

ポリゴンの画像1

実際、ポリゴンモデルにおいて、曲面は完全になめらかな曲面ではなく拡大すると下の球体Aのようにカクカクしています。
これは、データがポリゴンによって構成されているためです。下の球体Bのように一見完璧な曲面に見える形状も最大限拡大してみると、ポリゴンの形状が見えることが分かります。構成するポリゴンの数が多ければ多いほど、より完璧な曲面に近づくため、なめらかに見えます。ここで、注意したいのは、ポリゴンの数を増やしても完璧な曲面に「近づく」だけであり、完璧な曲面を「つくる」ことはポリゴンでは不可能であるということです。

ポリゴンの画像2

このように、ポリゴン自体はあくまで平面的なものであり、その平面的なものを多数集めて曲面に見えるようにしたのがポリゴンモデルで表現される曲面です。
※三角ポリゴンは確実に平面だと言い切れるのですが、4点以上の多角形のポリゴンにおいては、頂点の位置によって面にねじれなどが発生し、完全な平面ではなくなる場合もあるため、ここでは「平面的なもの」として表現しています。

実際の3Dモデルにおけるポリゴンも見た方がイメージがわきやすいと思いますので、以下にポリゴンを表示した3DCGモデルの様子を示します。なお、この項目の冒頭で言ったように、実際にゲームや映像に用いられるデータは三角形のポリゴンによって構成されることが多いですが、その制作過程でポリゴンによるモデリングをする際には、主に四角形のポリゴンで作成することが多いので以下の例では四角ポリゴンがメインになっています。

ポリゴンモデルの例

また、この項目の冒頭で「ゲームや映像に用いられる3DCGはすべてポリゴンモデル」と言いましたが、モデルの製作過程では必ずしもすべてがポリゴンモデルというわけではありません。ただ、どのようにモデルを作成しても、ゲームや映像などでデータを用いる際には必ずポリゴンデータに変換する必要があるため、ゲームや映像に用いられる3DCGはすべてポリゴンモデルだということです。
このように、ポリゴンは3DCGを語る上で深くかかわってくる重要な存在です。

ポリゴン数

3DCGを触っているとよく耳にするのが「ポリゴン数」です。ポリゴン数とは一般にモデルを構成する三角ポリゴンの数を指します。四角形以上の多角形のポリゴンで構成されたモデルも、すべてのポリゴンを三角形に分割した合計の面数をポリゴン数とします。
ポリゴン数が多いほど、繊細でなめらかな表現ができる一方で、パソコンの処理が重くなります。ポリゴン数が少なければ、処理は軽くなりますが、見た目はカクカクになります。

ポリゴン数の比較画像

メッシュ

ポリゴンが集まってできたものをメッシュといいます。

メッシュの画像1

メッシュによって作成されたモデルの内部は空洞になっていて、メッシュモデルの表面の厚みは0です。

メッシュの画像2

ジオメトリ

ジオメトリは、直訳すると幾何学図形です。3DCG上ではオブジェクトの形状を表すデータを指します。
具体的には、オブジェクトのもつ頂点の位置や、面の押し出されている位置などのデータです。
「オブジェクトの形状を表すデータ」なら何でもジオメトリと呼ばれる傾向があるため、3DCGソフトが変われば全くの別物をジオメトリと呼ぶケースがあります。

ジオメトリの画像

Blenderにおいては「ジオメトリ」の中でも様々な種類があります。

様々なジオメトリの画像

法線

厳密にいうと「法線」のなかには「頂点法線」と「面法線」の2種類がありますが、少しややこしいので、ここでは法線は面法線のことだと思ってください。
法線とは、ポリゴンの面に対して垂直に伸びた直線です。
メッシュの項目で言ったように、メッシュモデルは中身が空洞になっています。中身が詰まっていればモデルの内側と外側の区別がしやすいのですが、中が空洞の場合は困難です。よって、面を境にどちらが外側かを判断するため、面それぞれに表裏があり、外側は表となります。
法線はそういったポリゴンの面の表裏の判断やレンダリングをする際の影の付き方などの計算に使用されます。
Blenderでも、設定を変更することで法線を確認することができます。

法線の画像

座標(グローバル座標/ローカル座標)

3DCGにおいて座標とは、3D空間でのある点の位置を縦・横・奥行きの3つのそれぞれ直行した軸に沿って基準点からの距離で表したものです。
縦・横・奥行きはBlenderではそれぞれz、x、y軸で表しています。3DCGソフトによってはy軸とz軸が逆になることもあります。
下の例では、黄色い点の位置はx=+8、y=+6、z=-6なので座標として(8,6,-6)と表せます。これが座標の基本的な考え方です。

座標の画像1

ここで、3DCGにおいて、座標には主に2種類あります。「グローバル座標」と「ローカル座標」です。
グローバル座標の座標軸や基準点は3D空間上でただ一つであり、決して基準点の位置や座標軸の方向を変えることはできません。
一方、ローカル座標はオブジェクトごとに基準点と座標軸を持っていて、オブジェクトを回転することで座標軸の方向が変わります。

座標の画像2

実際に、Blenderで確認してみたいと思います。
最初の起動画面から立方体を非表示にしました。そうすると、赤のx軸と緑のy軸が交わっていることが確認できます。ちょうどそれらの交点の位置がグローバル座標の基準点(グローバル原点)であり、Blender内で永久に変わらない基準の点です。
※交点の位置に赤白の輪っか状のマークがありますが、このマーク自体はいつでも動かせるものであり、マーク=グローバル原点ということではありません。初期設定ではマークがグローバル原点にセットされています。

座標の画像3

上の視点では見えませんが、y軸方向の視点に切り替えると青のz軸が見えます。赤のx軸、緑のy軸と合わせてこれら3つの軸もBlender内で永久に変わらない軸(グローバル軸)です。

座標の画像4

立方体を再度表示します。編集モードに移って立方体の任意の点(点Aとします)を選択し、サイドバーからグローバル座標およびローカル座標を確認します。

座標の画像5

グローバル座標でもローカル座標でも値が変わりませんでした。これは、基準点(原点)及び座標軸がグローバルとローカルとで同じであるためです。

座標の画像6

点Aの選択解除をしないままオブジェクトモードに戻って立方体を任意の位置に移動し、回転します。

座標の画像7

再び編集モードで点Aのグローバル座標およびローカル座標を確認します。

座標の画像8

今回はグローバルとローカルとで値が変わりました。グローバル座標軸・原点は変わらない一方で、オブジェクトを移動・回転したことで、ローカル座標軸・ローカル原点が変わったためです。
詳しくは、立方体の位置や角度が変わろうとグローバル座標軸・原点は不変なのでグローバル座標において相対的に見た点Aの座標は変わりましたが、ローカル座標・原点は立方体の位置や角度の変化とともなって同じだけ変化したため、ローカル座標軸・原点と点Aの位置関係は変わらず、ローカル座標は変わらないということです。

座標の画像9

まとめ

本記事では、3DCG初心者の方のための基本的な用語について解説しました。3DCGには専門的な用語が多く登場します。3DCG分野とそれ以外の分野とでは若干意味が異なる単語も多いのでややこしいと思います。
正直、ここまでの内容を完璧に理解しなくても3DCGモデルは作成することができますし、実際3DCG製作の過程で理解していくことも多いです。むしろ、作業の過程で覚えたことのほうが定着しやすいこともあります。ただ、あくまでも3DCG製作のスタート地点として、用語の意味がなんとなくでもイメージができるようになり、その後の3DCG製作の助けとなれればと思います。

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