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 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 3DCGについて • 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 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 3Dのモデリングについて • モデリングとは – 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 モデリング技法の種類 • パーティクル 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 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 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) 水のパーティクル 煙のパーティクル 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 レンダリング技法の種類 (1) • レイトレーシング 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。 レンダリング技法の種類 (2) • スキャンライン 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。 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） 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 • 3Dは現代にとってよく見かけるものだが、こ れがあたりまえに感じてしまう時代になってし まった 参考文献 • アスキーデジタル用語辞典 http://yougo.ascii24.com • 3Dモデルクラブ http://www.infomax.co.jp/tips/jm_tips.htm • AQUA STYLE http://www4.airnet.ne.jp/aqua_std/ • 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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