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3DCG技法についての 調査報告 ○○県立○○高等学校 1年は組 グループ0
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はじめに 3DCGについて 3Dのモデリングについて 3Dのレンダリングについて 今後の技術等の予想 まとめ
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3DCGについて 計算処理により画像化 3D – Computer Graphics
コンピュータで立体的に描画された絵、またはそのための描画方法。 ・ 物体の配置 ・ 光線の加減 ・ 物体の材質 計算処理により画像化
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3Dは計算能力が重要だが、現在では一般のPCでも十分作成できる能力はある
3DCGについて 3Dの作成にはものすごい計算能力が必要 昔のPCでは処理に時間がかかった 急激なPCの精度向上 一般家庭のPC普及率増加 ソフトウェアの種類の増加 3Dは計算能力が重要だが、現在では一般のPCでも十分作成できる能力はある
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3Dのモデリングについて モデリングとは 数値化 コンピュータに入力 視覚化
描画するオブジェクトの形状 オブジェクト表面の反射特性 数値化 ・・・ コンピュータに入力 使用するアプリケーションによって入力方法が違うが、ソフトウェア的にしている処理は同じである 視覚化
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モデリング技法の種類 パーティクル ブーリアン演算 ワイヤーフレームモデル 自然界に存在する複雑で不規則な形状をしているものを表現
自然界に存在する複雑で不規則な形状をしているものを表現 表現し切れない形状を微小な粒子の集まりとして記述 動き回る様子を確率モデルとして処理する。 ブーリアン演算 集合演算と呼ばれる高度な演算によるモデリングが可能 重なった複数のモデルをひとつの塊にする ・・・ 和 重なったモデルを削り取る ・・・ 差 重なった部分だけを取り出す ・・・ 積 などの演算処理を施したモデリングが可能 ワイヤーフレームモデル 空間内の点を直線で結んだデータで形状を表わすため計算が不要で動作が速い データに面やもっと複雑なデータがあっても、表示だけワイヤーフレームにすればモデリングしたオブジェクトを線で表現するため描画が高速である
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その他のモデリング技法 スウィープ (sweep) スキン (skin) スケルトン (skeleton) 旋回 (rotate)
掃引 (extrude) ボーン (bone) メタボール (metaball) マッスル (muscle)
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水のパーティクル 煙のパーティクル
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昔は演算能力が低かったので非常に時間がかかった
3Dのレンダリングについて レンダリングとは モデリングされた立体データから実際の3次元画像を生成 リアルな画像生成するには非常に多くの演算能力と時間が必要となる 昔は演算能力が低かったので非常に時間がかかった 高性能のPCが要求されるようになった
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レンダリング技法の種類 (1) レイトレーシング ラジオシティ
光学の法則に基づく光の反射、屈折率、透過率を計算し、対象物に効果を与えて肉付けしていく手法。レンダリングには最も長い時間を要するが、レンダリング結果はいちばん美しい。 ラジオシティ 3次元空間内の物体に当たる光と、各物体の反射光の相互作用を計算し、表面の明るさを決定する技法。ラジオシティによる計算結果は視点とはなんら関係なく、レンダリングに応用すればよりリアルな画像が得られる。
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レンダリング技法の種類 (2) スキャンライン トゥーンシェーディング
レンダリングでは画像の横1列（スキャンライン）に奥行きを与えた平面とオブジェクトとの交差する座標を計算し、視点からの距離が近いものを優先して表示する技法を意味する。レイトレーシングに比較して格段に速い時間で計算できる。 トゥーンシェーディング 最近では、ノンリアルな映像の分野においてもCGの利用が 進んでいる。そのひとつとしてアニメのセル画調にこのレンタリング技法がある。実際にアニメやゲームでも利用されてきている。
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今後の技術等の予想 選りすぐれたリアルの追求 レンダリング精度の向上 新たな技法の開発 （2Dのアニメ調から３Dに変換など）
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まとめ それぞれの技法において数学的・物理的な知識を知っていなければ、モデリングなどの作業で応用が使えない 3Dは画期的な表現方法である
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参考文献 アスキーデジタル用語辞典 3Dモデルクラブ AQUA STYLE ゲームプログラミングのための3Dグラフィックス数学
3Dモデルクラブ AQUA STYLE ゲームプログラミングのための3Dグラフィックス数学 著者：Eric Lengyel 発行・発売：株式会社ボーンデジタル
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