3Dモデルとは、コンピューターを使用して仮想の3D空間上に作成された立体的なモデルのデータです。
3Dモデルは、従来の2Dデータのもつ「縦」・「横」の情報に加えて、「奥行き」の情報を持っています。

3Dモデルを活用する大きなメリットの一つに、360度すべての方向からモデルの姿・形を確認できるため多くの人が直感的に対象物のイメージを理解しやすい点があります。
例えば、自社商品の3Dモデルを作成してXRなどのデジタル環境に展開することで、より商品イメージが伝わりやすくなり、さらなる集客を望めるようになります。
一方、製品開発の現場においては、完成品の3Dモデルを作成して事前に使用時のシミュレーションを行うことで、完成品でシミュレーションするよりも開発にかかるコストや工数を削減できることもメリットとして挙げられます

3Dモデルを作成するためには、専用のソフトを用います。ここでは、その中でも3DCGソフトと呼ばれるソフトにしぼってご紹介していきます。
3DCGソフトには「統合型」と「特化型」があります。3DCGの製作過程ではモデリングのみならず、アニメーション、マテリアルの作成、レンダリングなど他にも様々な機能を使用することになりますが、それらすべての機能をそろえたソフトが統合型です。一方、モデリング、マテリアルの作成など一部の機能に特化したソフトが特化型です。ここでは一部だけ紹介し、その詳細は省きます。

このように、ソフトによって対応範囲や強みが異なります。
3Dモデルを作成する用途を考えながら使用するソフトを決めるとよいでしょう。

以下に、3Dモデル作成の大まかな流れをご紹介します。
なお、3Dモデルを作成する目的によって若干工程が変わってくるため、ここでは「キャラクターのアニメーション動画を作成する」という場合の流れをご紹介します。

①モデリング

3Dモデルを作成する際、まずは、3D空間にモデルの形状を作成するところから始めます。3D空間上にモデルの形状を作成する過程をモデリングといいます。この際、三面図（※）を用意して下絵にすることでより正確な形状作成が可能になります。
※三面図…対象物を真正面・真横・真上などの3方向から見た図

モデリング方法にはポリゴンモデリング、スカルプトモデリング、曲面モデリングなど様々な方法がありますが、一般的に使用されているのはポリゴンモデリングです。
ポリゴンというのは、3つ以上の頂点で構成される多角形データのことで、ポリゴンモデリングでは多数のポリゴンを組み合わせるようにして3Dモデルの形状を作成していきます。

※ポリゴンモデリングとスカルプトモデリングに関して詳しくはこちら

②マテリアル・テクスチャ設定

3Dモデルの形状を作成した後はテクスチャやマテリアルを作成することで、モデルに色や質感を付けていきます。
マテリアルとは、3Dモデルの質感や見た目を決定するものです。マテリアルを適切に設定することで、3Dモデルを木材・金属・ガラスなど様々な質感に見せることができます。
また、テクスチャとは3Dモデルに貼り付ける2Dの画像データのことです。例えば、3Dモデルに木目のテクスチャを貼り付けると木のように見え、金属のテクスチャを貼り付けると金属のように見えます。

③リギング

①モデリングと②マテリアル・テクスチャ設定で3Dモデル自体は完成ですが、キャラクターの動きを作成したい場合には動きを作成するための仕組みを作成する必要があります。この工程をリギングといい、動きを作成するための仕組みのことをリグといいます。キャラクターの場合は、ボーンと呼ばれる骨を作成して3Dモデルの形状とボーンを関連付けることにより動きを作成します。

④アニメーション作成

リギングが完了したら、リグを操作することにより3Dモデルの動作を作成します。キャラクターの場合は、ボーンを動かしてはどの程度動かしたかを記録する、ということを繰り返して動きを作成します。ある時点でのボーンの位置や角度などを記録しているものをキーフレームと呼び、キーフレームアニメーションは最も基本的な3Dアニメーション作成方法です。

⑤ライティング、カメラ設定

マテリアルやテクスチャを設定したら、ライティングやカメラの設定を行います。
ライティングとは、光源の位置や角度、光の強さなどを設定し、出力する画像や動画でのモデルの映り方を調整する工程のことです。また、仮想の3D空間内にも現実世界と同じようにカメラが存在し、それを使用して後に画像や動画の出力を行います。この工程では、カメラの位置や角度、焦点距離などを調整することで視点を調整します。同じ3Dモデルであっても、光の当て方や視点などでかなり印象が変わってくるため欠かせない重要な工程です。

⑥画像/動画出力（レンダリング）

ライティングやカメラの設定が完了したら結果物として2Dの画像または動画に出力します。
3D空間に作成したモデルの形状、設定した質感、光源等をコンピューターが計算し、画像や動画を出力する工程をレンダリングといいます。

3Dモデルはさまざまなシーンで活躍しています。
次に、具体的な例を挙げていきます。

ゲームにおいて、いまや3Dモデルは欠かせないと言えるでしょう。それほど数多くのゲームで3Dモデルが活用されています。 具体的には、3Dモデルを活用することで、リアリティのあるオリジナルな世界観を構築でき、「プレイヤーが没頭しやすくなる」「迫力や臨場感がでる」といったメリットがあります。

映画にも3Dモデルがよく用いられます。
特にSFやファンタジーといったジャンルでよく用いられ、空想上の空間など現実世界で表現が難しい場面で活用されています。
動物を登場させた映画でも3Dモデルを活用し、現実では撮れないような表現を可能にしています。
3Dモデルを用いることで、映画を撮影するために大掛かりなセットをわざわざ組まなくて良く、コストを削減できるというメリットがあります。

近年作成されるアニメにはほぼすべてといっても過言でないくらい3Dモデルが用いられています。
具体的には、背景製作で用いられることが多くなっています。
また、ダンスアニメーションなど、複雑でなめらかな動きを必要とする場面で3Dモデルが使われる場合も多くあります。
最近ではすべて3DCGによって作成されたフル3Dアニメーションも制作されています。3Dアニメーションは2Dアニメーションと比べ、より詳細な動きの作成が可能で迫力や臨場感のあるアニメーションの作成が可能です。製作過程においては、2Dアニメーションよりも手順は複雑であるものの、一度3Dモデルを作成してしまえば作画ブレが起こりづらく作画クオリティが一定に保たれるというメリットもあります。

仮想空間上に商品などを表示させることで、多くのユーザーに立体的に商品を見てもらうことが可能です。最近では、VRショッピングといったシステムも注目され始めています。これにより、客は実際に店舗に訪れなくても買い物を楽しめ、仮想空間上で商品を立体的に見ることができ使用シーンも想像しやすくなります。店側としても、「在庫を抱えない」「物理的な場所を確保しなくて良い」などといったメリットがあります。
そういったVRやAR上に表示するためのデータにも3Dモデルが活用されていて、VRやARなどのXRと3Dモデルは切っても切り離せない密接な関係があります。

本記事では、3Dモデルとは何か？から始まり、その作成方法、活用シーンに至るまで3Dモデルに関することを紹介してきました。
3Dモデルは今や日常に浸透しつつありますが、3Dモデルという言葉は知っていてもその全容は知らなかった方も多いのではないでしょうか。
この記事を通して、3Dモデルについて今までよりイメージが膨らみ、身近に感じていただけるようになればと思います。