3DCGとは？
3DCG（スリーディー・コンピュータグラフィックス）とは、コンピュータを使用して生成される3次元の画像やアニメーションを指します。
この技術は、映画、テレビ番組、ビデオゲーム、アーキテクチャ、医療など、幅広い分野で活用されています。3D CGは、現実の物体や環境をデジタル上でリアルに再現することが可能で、モデリング、テクスチャリング、ライティング、アニメーション、レンダリングなど、多岐にわたるプロセスを経て作成されます。
そもそもCGとは…
CG（コンピュータグラフィックス）は、コンピュータを用いて作成される画像や映像の総称です。これには、静止画だけでなく動画も含まれ、2次元（2D）と3次元（3D）の両方があります。2D CGは、平面的な画像を生成し、イラストレーションやフォトレタッチング、ウェブデザインなどに使われます。一方、3D CGは立体的な画像を生み出し、より複雑でリアルな表現が可能です。
CGの進化により、現実を忠実に再現することができるようになり、エンターテインメントから教育、科学研究まで、その用途は日々広がっています。
ゲーム・アニメーション業界や医療業界で幅広く使われている
3DCGは、ゲームやアニメーション業界をはじめ、さまざまな分野で広く活用されている技術です。以下に、3DCGの特徴と各業界での具体的な活用事例を紹介します。
【ゲーム業界】
- バーチャルリアリティ（VR）と拡張現実（AR）の組み合わせ
ゲーム業界では、VRやAR技術を利用して没入型のゲーム体験を提供しています。例えば、ポケモンGOはARを活用し、実際の世界にポケモンを表示して捕まえる新しい体験を生み出しました。 - エンジン技術の進化
Unreal EngineやUnityなどのゲームエンジンが進化し、開発者はよりリアルなグラフィックスと物理演算を利用できるようになりました。これにより、ゲームの没入感とリアリズムが向上しています。 - クラウドゲーミング
ゲームのストリーミングサービス（例：Google Stadia、NVIDIA GeForce Now）が登場し、高性能なハードウェアを持たなくても高品質なゲームを楽しむことが可能になりました。
【アニメーション業界】
アニメーション業界では、バーチャルユーチューバー（Vtuber）として知られる3Dキャラクターの制作と動かし方が注目を集めています。Vtuberはバーチャルキャラクターを人間がリンクさせて動かし、YouTubeなどで活動するユーチューバーのことです。この技術は特にエンターテインメント分野で広く用いられ、新しいファン層を生み出しています。
アニメーション業界では3D CGの技術を使って、高度なキャラクター作成と動きを実現しています。ここでは、そのプロセスと一般的なツールについて説明します。
- 絵を書く
イラストを描いてキャラクターのデザインを決定します。正面、横、後ろの三面図を用意することで、次のステップである3Dモデリングに役立ちます。 - 3Dキャラを作る
BlenderやVroidなどの3Dモデリングソフトを使用して、2Dのイラストを基に3Dモデルを作成します。Blenderは無料で使える多機能なツールで、Vroidは絵を描く感覚で簡単に人型の3Dモデルを作れるツールです。 - キャラを動かす
作成したキャラクターを動かすためには、webカメラ、iPhone、Realsense、VRゴーグル、モーションキャプチャの機械など、様々な機材やソフトウェアが使用されます。それぞれにメリットとコストがあり、プロジェクトの要件に応じて選択されます。
参考：https://cgbox.jp/2018/06/28/post-2441/#index_id2
【医療業界】
医療業界では、Unityなどの3D技術を使って、病気の診断や手術の計画をよりわかりやすくするためのツールが開発されています。例えば、医療画像を簡単に3Dで見られるアプリを使って、医者が患者の体内を詳しく調べられるようになったり、手術前にシミュレーションを行うことで、より安全で効果的な治療を行えるようになっています。
参考：https://cgworld.jp/feature/201805-unite-03medical.html
3DCGと3DCADの違い
3DCGと3DCAD（3D Computer-Aided Design）は、どちらも3次元のデジタル空間で物体や環境を作成・操作する技術ですが、目的と使用される分野が異なります。
【3DCG】
目的：3DCGは主にビジュアルコンテンツの制作に使用されます。映画、ビデオゲーム、アニメーション、またはビジュアルエフェクトのためのリアルタイム、またはフォトリアルな画像や動画を作成するのに使われます。
特徴：アーティスティックな要素が強く、見た目の美しさやリアリティ、表現力が重視されます。キャラクターデザイン、環境構築、質感の作成など、クリエイティブな作業が多いです。
ソフトウェア例：Maya、3ds Max、Blenderなど。
【3DCAD】
目的：3DCADは工学、建築、製造業などで使用される、製品や部品の設計、工程のシミュレーション、技術文書の作成を主な目的としています。
特徴：技術的精度や機能性、製造可能性が重視されます。寸法、耐久性、材料特性など、製品の具体的な仕様を正確にモデリングする必要があります。
ソフトウェア例：AutoCAD、SolidWorks、Fusion360など。
簡単に言えば、3DCGは映像芸術やエンターテインメントの分野で主に使用され、視覚的な美しさや表現を重視するのに対し、3DCADは工学的、または製造的な精密さを要求される分野で使用され、機能性や精度を優先します。
3DCGの作り方、モデリング方法とは？
1. 三面図を用意する
三面図は、作成したいオブジェクトの3つの異なる視点（通常は正面、上面、側面）からの図面です。これは、モデリングの際に寸法や形状を正確に把握し再現するためのガイドとなります。
【やり方】
- オブジェクト選定
まずはモデリングしたいオブジェクトを決めます。初心者の方は、比較的シンプルな形状から始めると良いでしょう。 - 参考資料集め
オブジェクトの実物写真や既存の図面など、参考になる資料を集めます。 - 図面を描く
実物の寸法に基づき、正面、上面、側面から見た図を描きます。専用のCADソフトウェアを使用しても良いですし、手書きでも構いません。大切なのは、各視点からのオブジェクトの形状と寸法が正確に表現されていることです。
【ポイント】
正確な寸法で描くことで、モデリング時のサイズの不一致を避けることができます。
初心者の方は、まずはシンプルな形状のオブジェクトから始めて、徐々に複雑なものに挑戦しましょう。
2. モデリングを行う
モデリングは、三面図を基に3D空間上にオブジェクトを作成するプロセスです。これにより、平面の図面が立体的な形状に変わります。
【やり方】
- 3Dソフトウェア選択
Blender、Maya、3ds Maxなど、多くの3Dソフトウェアがあります。初心者の方は、無料で使えるソフトウェアや、豊富なチュートリアルがあるソフトウェアから始めると良いでしょう。 - 基本形状の作成
3Dソフトウェア内で、立方体や球などの基本形状（プリミティブ）を選び、シーンに追加します。 - 形状の調整
基本形状を移動、回転、スケール変更して、三面図に合わせます。さらに、頂点（点）、エッジ（線）、フェイス（面）を編集して、オブジェクトの詳細を作り上げます。
【ポイント】
最初は時間がかかるかもしれませんが、慣れればより素早く、正確なモデリングができるようになります。初心者向けのチュートリアルを見ながら進めると、使い方やテクニックを自然と覚えることができます。
3. テクスチャ・マテリアルを設定する
オブジェクトが形になったら、次はその表面にリアリティを加えるためのテクスチャとマテリアルを設定します。テクスチャはオブジェクトの「皮膚」のようなもので、マテリアルはその皮膚の質感や光の反射の仕方を決定します。
【やり方】
- テクスチャを選ぶ
木材、金属、布など、オブジェクトの表面がどのような素材かによってテクスチャを選びます。テクスチャは画像として用意され、3Dオブジェクトに貼り付けられます。 - マテリアルを設定
テクスチャだけではなく、光の反射や透明度、粗さなども設定します。これによって、オブジェクトの表面がどのように見えるかを細かく調整できます。 - UVマッピング
3Dオブジェクトにテクスチャを正しく適用するために、UVマッピングという手法を使用します。これは、3Dオブジェクトの表面を2D画像に展開し、テクスチャがどのようにオブジェクトに貼り付けられるかを決定します。
【ポイント】
まずはシンプルなテクスチャから始めて、徐々に複雑なマテリアルの設定に挑戦しましょう。
オブジェクトがどのように見えるかは、テクスチャとマテリアルに大きく依存します。試行錯誤を重ねて理想の外観を探求してください。
4. リギングを行う
リギングは、特にアニメーションを行うキャラクターや動的なオブジェクトに必要な作業です。リギングによって、モデルに動きを与えるための「骨格」を作成します。
【やり方】
- ボーンの設定
リギングの最初のステップは、ボーン（骨格）を作成し、モデルに適用することです。ボーンはモデルを動かすための基本的な構造を提供します。 - ウェイトペインティング
各ボーンがモデルのどの部分を動かすかを設定します。これはウェイトペインティングと呼ばれ、モデルの各頂点に「重み」を割り当てることで、ボーンと連動して動くようになります。 - コントロールリグの設定
アニメーターがモデルを簡単に動かせるように、コントロールリグを設定します。これにより、ボーンを直接操作する代わりに、ハンドルやスライダーを動かしてモデルを制御できるようになります。
【ポイント】
リギングは複雑な作業です。最初はシンプルなキャラクターやオブジェクトから始めて、徐々に複雑なリギングに挑戦しましょう。
アニメーションをスムーズかつリアルに見せるためには、リギングの精度が非常に重要です。細部に注意を払いながら作業を進めてください。
5. レンダリングする
レンダリングとは、3Dモデルを最終的な画像や動画に変換するプロセスです。このステップで、モデリング、テクスチャ、マテリアル、リギングされたキャラクターなどが組み合わされ、最終的なビジュアルが作成されます。
【やり方】
- ライト設定
シーンに光源を設定し、その位置、強さ、色を調整してオブジェクトの照明方法を決定します。これはシーンの雰囲気とリアリティに大きく影響します。 - カメラ設定
シーンをどの角度から撮影するかを決め、焦点距離やフレームの構成などを調整します。これにより最終的な画像の見え方が決まります。 - レンダリングオプション
解像度やアンチエイリアシング、レイトレーシングの品質など、レンダリングの品質を決定します。ビジュアル品質とレンダリング時間のバランスを取ります。 - レンダリング
全ての設定が完了したら、レンダリングを開始します。このプロセスは時間がかかることがあり、コンピュータはシーン内の光の挙動を計算し、最終的な画像を生成します。
【ポイント】
レンダリングは3D CG作成プロセスの最後のステップであり、作品の「仕上げ」にあたります。初心者の方は、最初はシンプルなシーンから始めて、徐々に複雑なレンダリング設定に挑戦することをおすすめします。また、レンダリングに関するチュートリアルやガイドを参考にしながら、技術を磨いていくことが重要です。
3DCGを製作する上でよく使われているソフト
【Blender】
特徴：Blenderは完全無料のオープンソース3D作成スイートで、豊富な機能と広範なコミュニティサポートを提供し、初心者からプロまで幅広く利用されています。モデリングからアニメーション、ゲーム作成まで、多岐にわたる作業が可能です。
価格：完全無料で利用可能
STL出力：可能
URL：https://www.blender.jp/
「GrabCAD」「Blender」を用いた3Dデータ作成の具体的な手順は、以下動画にて詳しく説明しております。
【Metasequoia(メタセコイア)】
特徴：メタセコイアは日本で開発された3D CGモデリングソフトウェアで、その直感的で使いやすいインターフェイスと軽量ながら高機能な設計が特徴です。主にポリゴンモデリングを行い、リアルタイムレンダリングやUV展開などの基本機能をスムーズに実行できます。
価格：ソフトウェア本体は無料
Metasequoia 4 Standard：￥5,500
Metasequoia 4 EX：￥20,350
（詳細 https://www.metaseq.net/jp/purchase/ ）
STL出力：可能
URL：https://www.metaseq.net/jp/
3DCGのおすすめ勉強方法は？
初めて3DCGを勉強される方向けに、おすすめの勉強方法をご紹介します。
3DCGのスクールで学ぶ
特徴：専門のインストラクターによる体系的なカリキュラムで基礎から応用まで段階的に学習し、実際のプロジェクトや課題を通して実践的なスキルを習得できます。また、質問や疑問に対する直接的なフィードバックと充実した学習サポート体制が整っています。
利点：学習環境が整っており、集中して学習に取り組むことができます。
また、他の学生と交流することで、刺激を受けたり、ネットワーキングの機会を得られます。
オンラインで学ぶ
特徴：自分のペースで、好きな時間に学習できます。自分にあった、多種多様なオンラインコース、チュートリアル、フォーラムなどが利用可能です。また、多くのリソースが無料または比較的低コストで提供されています。
利点：忙しい人やリモート地域に住んでいる人でも、アクセスしやすく学習を始めることができます。最新のトレンドや技術に対する情報が常に更新されているため、常に最新の知識を学ぶことができます。
3DCGで作ったものを3Dプリントしてみよう！
3DCGは、趣味から仕事まで、幅広い人々に利用されています。また、自分で作った3Dモデルを3Dプリンターで出力することにより、あなたの思い描いていたものを現実世界に生み出すことも可能です。
DMM.make 3Dプリントでは、これからものづくりを始めたい人、ものづくりをしている人をサポートしてまいります。3Dデータ作成代行サービスも展開しておりますので、ぜひお気軽にお問い合わせください。
