デザイナーのための3Dモデリング技法選びガイド

3Dモデリングを簡単に定義すれば、デジタルな三次元オブジェクトを作成すること。ハリウッド大作、コンピュータゲーム、世界中のデジタル印刷業界で見られるように、3Dモデリングの需要増加は疑いようがありません。

3Dモデリングの隆盛で簡単になったか？ そうとは限りません。3Dモデリングはかなり複雑です。

デザイナーと3Dアーティストは激しい競争業界で生き残るため、様々なタイプの3Dモデリングを取り入れています。

初心者からプロまで、VR（仮想現実）、AR（拡張現実）、ゲームデザイン、3Dプリント、建築レンダリング、製品マーケティング、アニメーション、映画などで3Dモデリングを採用。

このブログ記事では最適な3Dモデリング技法の種類について答えを求めます。さあ始めましょう！

3Dモデリングの歴史

モデリング業界の大きなブレークスルーは、CAD（コンピュータ支援設計）システムが1960年代に商業展開されたときに訪れました。

1963年、スケッチパッドの生みの親Ivan Sutherlandが「ロボット製図工」を導入。これには画期的なインターフェースがあり、コンピューターがエンジニアリングだけでなく、デザイナーとアーティストのインタラクションにも有用であることを示しました。

翌年、IBMとゼネラルモーターズがDAC 1（設計拡張コンピューター）を開発し、自動車製造の高速化を目指しました。展開は成功。

1968年までにSutherlandとDavid Evansが最初の3Dグラフィックス会社「Evans and Sutherland」を設立。当初はシステム稼働用ハードウェア生産に注力でしたが、後に当該システム用ソフトウェアも制作開始。

3Dモデリングとは？

3Dモデリングとは、コンピュータグラフィックス技術の一つで、ソフトウェアを用いて仮想空間内で任意のオブジェクトや表面の三次元デジタル表現を生成する手法です。3Dモデリングは手動またはコンピュータ支援ソフトウェアで自動的に行えます。

主にビデオゲーム、エンジニアリング、商業広告、イラストレーション、建築レンダリングで使用。

複雑な形状を持つ極めて詳細なモデル（ゲーム・アニメーション）は他ソフトにエクスポートして精緻化可能。状況によりアーティストが2D画像をレンダリングする「3Dレンダリング」プロセスも可能。

3Dモデリングの目的

オブジェクトをデジタル化する明確な役割の他、3Dモデリングには個人・組織レベルで多様な目的があります。

1. 製品プレゼンテーション - 3Dモデリングでデザインチームが製品をリアルに提案。見込み客が多角度から製品を評価可能。
2. 柔軟性 - 機能とデザインをボタン一つで追加/削除。
3. 効率と品質向上 - 手描きスケッチと3D効果の融合で手戻り削減、コンセプトから最終製品までのリードタイム短縮。
4. プロジェクト承認とマーケティングに有効。細部までこだわった表現が説得力を持つ。2Dと異なり3Dの鮮やかなイメージが見込み客の記憶に長く残る。
5. リアルな機能（家具、装飾、魅力的な眺め、壁塗料）はインテリアデザイナーにとって福音。

3Dモデリングの主な種類

プリミティブモデリング

プリミティブモデリングは基本形状を用いて目的のデジタルオブジェクトを作成。既存形状をブール演算子で結合・減算し、様々な形状と輪郭を生成。

ポリゴナルモデリング

X、Y、Z次元を取り入れて形状と表面を定義。ポリゴナルメッシュ理論をガイドとして使用。

ワイヤーメッシュで目的形状を獲得。スキャンラインレンダリングで主に使用。初心者には難易度が高い場合あり。

有理Bスプラインモデリング

有理Bスプラインモデリングは最も一般的な3Dモデリングタイプの一つ。幾何学的形状の結合と調整に基づき、学習・習得が容易で多様なバックグラウンドを持つ人々に人気。

非均一有理Bスプライン（NURBS）

NURBSモデリング手法はエレガントで数学的方程式に基づく。独立した機能性で柔軟性を提供し、デザイナーが人的介入で目的形状を達成可能。

サーフェスモデリング

サーフェスモデリングはCAD（コンピュータ支援設計）手法に分類され、異なる表面定義において一段階進んだ手法。モデリングソフトが滑らかな表面を計算し、接平面の場合は制御点と制御パネルを使用。

現実世界では不可能な複雑な表面の視覚表現を作成可能。モデリング手法は複雑で高度なトレーニングが必要。

ワイヤーフレームモデリング

ワイヤーフレームモデリングは頂点ネットワークの形状を通じて現実世界を表現。単一面に最低3頂点、各頂点は最低1回出現必須。高い計算リソースと正式なトレーニングが必要。

ソリッドモデリング

ソリッドモデリングは球体、N字プリズム、立方体など素朴な形状を取り込んで動作。デザイナーはソリッドモデルの2Dスケッチから始め、押出しで3Dフィギュアを生成。

平らな表面と一貫した半径を持つ複雑なオブジェクトが必要な場合に威力を発揮。ソリッドモデリングはユーザーフレンドリーで大規模トレーニング不要。三角形数が少ないため計算リソースも低負荷。

7つの高度な3Dモデリング技法

以下で説明する3Dモデリングタイプはモデル自体より、モデルピースの目的に大きく依存します。

1. 3Dスカルプティング – 3Dアーティストの間で人気急上昇。複数ディテールレベルを彫刻し、超精細で実物と見分けがつかないオブジェクトを生成。習得に時間を要する驚異的なスキルが必要。
2. ポリゴンモデリング – 最も一般的で汎用性の高い技法。正確な寸法創出に適し、3Dスカルプティングと組み合わせて素晴らしい結果を生み出せます。
   モデリングソフトの90%がこの技法に対応。オリジナルジオメトリへの追加レイヤーで低ポリオブジェクトのサブディビジョンポリゴンメッシュを制限。
3. ファブリックビジュアライゼーション – 様々なオブジェクトのテクスチャとフィッティング基盤によりフォトリアルな視覚化は困難。Marvelous Designerなどのプログラムは設計されたすべての革と生地のテンプレートとデータベースを持ち、最も複雑なデザインさえシミュレート。
4. スプラインモデリング – NURBSモデリング技法としても知られる。制御点から曲面を作成し、エッジではなく複数曲線間のリンクを生成。テーブル、食器棚、引き出しなど複数モジュール部品を持つモデル処理に強み。
5. プロシージャルモデリング – 自動化最大化を目指す。有機的な外観のオブジェクトを生成。モデルの起源は想像上の形状/概念ではなく既存ガイドライン。アルゴリズム的性質を持ちシェーディングとリンク。Houdini 3Dスイートがこの技法で一般的なソフト例。
6. 3Dスキャン – 開発段階だが、業界で最も型破りな技法の一つ。デザイナーがソフトで写真をスキャンし、アルゴリズムでオブジェクトを3D化。ただしこの技法で使用されるアルゴリズムはバグを含み不完全。
7. ボックスモデリング – オブジェクト全形状を一度に操作することを重視。クラシックツールで球体や立方体などプリミティブオブジェクトから形状作成。ローポリ形状は個々の頂点と面を制御するため機械的。ハードサーフェス建築ビジュアライゼーションと人工製品に最適。サブディビジョンサーフェスモデリングと押出し、ループカット、ベベルなどのツールと組み合わせると、シンプルなジオメトリがケージ状に変化。

その他の技法

シミュレーション

海洋、布シミュレーション、火と煙、流体、ソフトボディ、車衝突などの物理シミュレーションなど、他オブジェクトに主に使用。異なる物理オブジェクトとパラメータが時間経過とともに相互作用するセットアップで、コンピューターがフレームごとの挙動を計算。

キットバッシング

キットバッシングは主に他モデリング技法で作成されたオブジェクトのディテールアップに使用。

フォトグラメトリ

フォトグラメトリは均一な照明条件下で全角度から写真を撮影するカメラを使用し、プログラムに取り込んで解釈・3Dモデル生成。

この技法はリアルに近いため、テクスチャとUVマップも生成可能。UVマップは周囲環境の影響で大幅なクリーニングが必要。新しいメッシュとリトポロジーでマップを再作成。

ブーリアンモデリング

開始、切り取り、追加でシンプルな形状を作成。差分、交差、和集合を用いて模倣時間を短縮。

3Dモデルの作り方

デザイナーと3Dアーティストは3Dモデル作成の2つの主要な方法を採用。第一に実世界のオブジェクトを3Dスキャナーでデジタルモデル化。第二にソフトウェアと幾何学データでソリッドモデルを構築。

3Dスキャン

3Dスキャンで実在オブジェクト、人物、環境のデジタルコピーを作成。既存ワークフローへのアドオン、検査、タッチアップ、編集としてよく使用。スキャナー技術と構造により3Dスキャンは多様。最新スマートフォンには内蔵3Dスキャン機能搭載。

3Dモデリング

3Dモデリングは専門ソフトウェアでスクラッチからモデルを設計。

CADソフトウェア

CADソフトウェアは主に設計と技術文書に使用し、手動を自動文書化に置換。フォトリアルなコンセプトビジュアライゼーションを支援。

CAD機能には変更管理機能、設計文書ツール、設計手法、モダンUIが含まれます。

デジタルスカルプティング

デジタルスカルプティングは滑らかで有機的な表面を持つ超リアルモデル作成に主使用。ポリゴナルメッシュをねじる、押す、引く、追加ジオメトリで有機構造を模倣。時間がかかり、優れたスカルプティングオブジェクト生成には入念なスキルが必要。

有機形状のスカルプティング

有機形状スカルプティングの概念は粘土彫刻と非常に似ています。有機スキャンはフォトグラメトリで修復可能で、オブジェクトに自然なタッチ（凹み、傷など）を追加。

3Dモデリングを始めるには？

3Dモデリングにはエントリーバリアに関する誤解があります。まともなプロセッサーと良いグラフィックカードを搭載したノートPCがあれば、バーチャルワールドへの旅を始められます。

Blenderなどの無料ソフトウェアオプションも質の高いツールを提供。

よくある質問

3Dデザイナーの役割は？

3Dデザイナーの主な仕事はクライアントの指示と要件に基づくモデル作成。手描き技法、各種ソフトウェア、3Dコンピュータモデリング技法を組み合わせて最終製品を制作。

手描きやより高度なプログラムを組み合わせて目的達成。デザイナーは潜在クライアントへのコンセプトピッチにも参加すべき。

最もユーザーフレンドリーな3Dモデリングソフトは？

Cinema 4D - 大規模なカスタマイズ可能で直感的な機能を持つCinema 4Dは、おそらく最も初心者向けの3Dモデリングソフト。ユーザーがニーズに合わせて調整可能。

ZBrush - 幅広い2D/3Dモデリングツールを搭載。プロセッサー過負荷を最小化する重複機能が際立つ。

Blender - アーティストと小規模チーム向けに最初に作られ、Blenderは無料オープンソースで多様なツールを提供。

最も習得しやすい3Dモデリングソフトは？

ニーズに最適なソフトを選ぶには、自身が持つモデリングスキルを特定。初心者なら3Dソフトのタイプが簡単であるほど良い。

TinkerCAD – 無料で人気、極めて直感的な機能。基本をガイドし、高速で簡単。

Vectary – ドラッグ&ドロップベースのプラットフォーム。ビデオゲームデザイン、グラフィックデザイン、プロダクトデザインに着想を得たツールでレンダリング対応。

Morphi – コンピューターよりタブレット派のデザイナーに福音。習得容易で機能的モデルの巨大データベースを保有。

CAD Crowdでどう支援できるか？

CAD Crowdプラットフォームは個人と企業が3Dデザイナーを雇い、モデリング業務の一部を有料で委託できる場を提供。デザインコンテストと提出レビューをグローバルに掲載可能。

結論

様々な3Dモデリング技法はフォトリアルなデジタルオブジェクトと成果物の創造を目的とします。すべてはデザイナーとそのスキルセット次第。

2つ以上の3Dモデリングタイプの組み合わせが、オブジェクトに基づいた優れた結果を保証します。

3Dモデラーには目的達成のためのツール軍備があります。自分に合った適切なツールを見つけるのはあなた次第。覚えておいてください：技法が高性能であるほど、習得は複雑になります。