3DCG 【3-dimensional computer graphics】 3次元コンピュータグラフィックス / 三次元CG

概要

3DCG（3-dimensional computer graphics）とは、コンピュータグラフィックス(CG)の表現手法の一つで、3次元空間に存在する立体の様子を平面に投影して描画したもの。映画やアニメーションなどの映像作品、ビデオゲーム、工業製品の設計、シミュレーションなど様々な分野で利用される。

コンピュータ内に数値的な3次元空間を用意して様々な色や形の立体図形を配置し、それらがある投影面上に映る様子を数値計算によって求め、画像として描画する。空間内の立体を任意に移動、変形、生成、除去して再計算することで異なる画像を得ることができ、単に「立体的に見えるように描かれた画像」とは異なる。

立体は頂点を結ぶ座標やそれらを結ぶ線分や曲線、線によって囲まれた多角形（ポリゴン）やその他の平面図形によって表現される。立体をどのような存在として構成するかによって、いくつかのモデリング方式が使い分けられている。

主なモデリング方式として、点を結ぶ骨組みのみでできた「ワイヤーフレームモデル」（wire frame model）、多角形の面で覆われたハリボテ（内部は空洞）として表す「サーフェスモデル」（surface model）、中身の詰まった物体として表す「ソリッドモデル」（solid model）がある。三角形を組み合わせたサーフェスモデルがよく用いられる。

3DCGの作成は、立体の形状データの入力や編集（モデリング）、空間内での配置や光源、視点などの設定（シーンレイアウト）、投影面に映る像を数値計算によって求める描画（レンダリング）などの工程からなる。

映画などの場合は製作時にレンダリングを行い固定的な映像データを得る「プリレンダリング」（prerendering）が、コンピュータゲームなどの場合は利用者側の操作に応じてシーンレイアウトとレンダリングを高速に何度も繰り返す「リアルタイムレンダリング」（real-time rendering）が行われる。

コンピュータの性能や記憶容量が低かった頃は「赤い立方体」といったような単純な幾何学図形のようなものしか表示できなかったが、性能向上に従い一つの立体を多数の図形に分割できるようになり、複雑な形状や滑らかな曲面のように見える構造を形作れるようになった。

また、表面も単色の塗りつぶしだけでなく任意の画像を面に貼り付ける「テクスチャマッピング」（texture mapping）や、微細な凹凸を設定できる「バンプマッピング」（bump mapping）などの手法が考案され、現実の物体や空想上の物体をリアルな表現で再現できるようになった。

(2018.11.14更新)