先日は、
にてモデリングについて書きました。形状を作る際には
■ 一体化整形
■ パーツが組み合わあさったもの
が存在しますが、前者については、動きがない状態だと物体の位置情報が確定しているので、その状態になるように頂点の座標を指定することになります。こうした作業を行う際にポリゴンの編集を行うことになります。
Blenderの場合、この作業を行う際には、エディットモードに切り替えることになりますが、ここでジオメトリ（ポリゴンメッシュ）を構成する頂点座標を調整して形を作ることになります。
パーツで構成されているオブジェクトの場合、パーツの形状が確定しており、そのパーツが指定された場所に配置された状態で形状が確定していますから、この場合、エディットモードではなく、レイアウトモードで作業することが出来ます。
この時に、モディファイヤーを使うことで自由度の高い配置が出来rのですが、エディットモードだと回転複製などが行いやすいので、用途に応じて使い分けることになります。
形状を作る場合には、
■ 通常のポリゴン編集
■ スカルプトモデリング
が存在シますが、前者が頂点座標を調整して形を作る作業になりますが、後者は、粘土細工をするように直感的に形状を作れるモードになっています。Blenderにもこの機能は実装されていますが、有名なツールだとZBrushがあります。
こうした機能を使っチェモデリングを行うツールはスマートフォンやタブレットアプリでも存在していますが、登録が不要で無償で使用できるオンラインサービスにSculptGLがあります。
このサービスは、サーバサイドで処理をしているのでブラウザが使える環境だと問題なく作業が出来ますが、オブジェクトの追加後に形状の整形が行えるようになっているので、個別のオブジェクトを加工して配置した後の組み合わせて形状を生成することも出来ます。
これが形状の生成で利用できる機能になりますが、Blenderでは、ビューポート上に配置したオブジェクトの状態をノードで指定できる 【 ジオメトリノード 】 と言う機能があるので、現在は形状の生成をノードでコントロールできるようになっています。モデリングをこなう際には、
■ エディットモード
■ スカルプトモデリング
■ モディファイヤー
■ ジオメトリノード
を使用して形状を作ることも出来ます。ジオメトリを配置した際には、表層と内部が存在しますが、
■ 表層 ： サーフェス
■ 内部 ： ボリューム
と言う構成になっています。サーフェスはジオメトリをビューポート上に配置した際にカメラオブジェクトで見える状態のものになりますが、ポリゴンには表裏が存在していて、法線側が表面になります。高校の数学でも法線は登場しますが全く同じものになります。
このの法線の反対側は演算されないので、両面化して裏側にもサーフェスが存在する状態にしないと透過舌状態になります。3DCGの場合、法線側の面の状態をコントロールすることで質感を作ることになりますが、形状を作る際にも法線が全て外側に向いていれば問題なく表示がされますが、裏返っている場合には正しく表示されません。
■ 炎
■ 煙
■ 液体
のような処理がボリュームを使った処理になりますが、ゴッドレイや雲などもポリゴンでは再現できないのでボリュームを使った処理になります。
モデリングを行う際に、ポリゴンではなくパスを使うことも出来ます。
（Ｔ）パスを使う
3DCGツールもベクターグラフィックツールなので、座標指定して座標間の状態は浮動小数点数による演算処理で法則性を示す式の結果をグラフとして示すように線分として保管するような仕組みになっています。この構造が三次元化したものが3DCGツールで、平面の処理を行うツールがドロー系ツールになります。
現在は学校でもScratch 3を使う機会があると思いますが、このバージョンでは素材制作の機能もあるので、
■ 画像
■ 音声
を作ることが出来ます。Scratchでは、グラフィックを扱う際にスプライトの単位で管理を行い、スプライト単位で処理を実装して、動きを実装する際にはスプライトの中にコスチュームを格納することで変化を与える事が出来るようになっているのですが、この時のコスチュームは外に参照だけでなく、自作も行えるようになっており、Scratch内のツールでグラフィックを生成できるようになっています。この時に
■ ベクターグラフィック
■ ラスターグラフィック
を切り替えて作業が出来るようになっているのですが、ベクターグラフィックはドットの概念がないので滑らかな形状を作ることが出来ます。また、回転や拡大・縮小をしても破綻しないと言う特性がありますが、こうしたグラフィックで使用する基本的な２つの異なる物をツール内で実際に体験品gラ描き方まで学べるようになっています。
３DCGツールもモデリング後にテクスチャを描いて適応するので、両方使う事になりますが、現在は学校でも使うツールでもこうしたグラフィックを使った素材を作る体験が出来るようになっています。Scratch3は、micro:bitをBluetoothのコントローラーのようにして作ったアプリケーションを制御できる仕様になっているので、傾き検知などの判定で動くゲームなどを作ることも出来ます。
ベクターグラフィックは、
■ 線
■ 塗り
で成立しており、この２つには、
■ 線 ： ストローク
■ 塗り ： フィル
と言う名前がついています。Blenderだとこの名称はモデリングではなくグリースペンシルを使った2Dアニメーション製作時の絵を描く時に使用するものになりますが、ストロークは、二点の座標がないと成立しないので、線分の状態を作るために頂点を用意することになります。
ドロー系ツールだと、OSSのInkscapeがありますが、
このツールは、
のようなUIになっています。シェイプを作ると、
のように形状をコントロールするポイントが表示され、
のように加工できるようになっています。ポリゴンと同じ状態は直線になりますが、
のような2津野町店だと。【 ／ 】【 ＼ 】 【 ー 】 の３つの状態しか選択できませんが、間に頂点を入れると、
のように曲げることが出来るようになります。これは、多角形の特性をもったためですが、
のような三角形の１角編がなくなった状態が
なので、三角形の頂点の変化と同じような変形が行えるようになっています。その為、中央の頂点を基準に
のように距離と角度を変更できるのですが、この時の管理方法として、
■ X軸方向の移動
■ Y軸方向の移動
と言う直線移動で考えることも出来ますが、元の状態を直線として考えた時に
■ 中心からの距離
■ 中心を軸とした時の軸回転
でも同じ結果を得ることが出来ます。中学校の数学だと前者のアプローチになりますが、高校の数学だと三角関数が登場するので、数学と物理の双方で 【 回転 】 と言う概念が登場します。数学だとラジアンで回すような処理が存在しますが、これを使うことで、レンチなどでボルトを回す時にかかる回転方向にかかる力を考える時に称するモーメントを求める際にも三角関数を使用することになります。これも普通科で学習する内容になりますが、高校の数学では、 【 座標平面上の軸回転 】 と言う概念が登城するので、その時の距離を単位である１に対して係数で制御することで、弧度法を用いて回転させた時の角度をつけた際の距離の変化を制御できるようになっています。
弧度法は、角度の考え方を円弧を基準にしたものになります。円弧は、小学校の算数の幾何学の分野の円のカリキュラムの中で登場するものになりますが、円を学ぶ際に円の周囲の長さを出す公式を学習します。これが
【 ２ × 半径 × 円周率 】
となっていますが、この時の半径が１の円を用いた場合、
【 ２ × 円周率 】
でその円の円弧の長さを出すことが出来ます。この条件で考えると、360度の角度の状態を2πで示すことが出来るので、度数法で示した時の分度器の角度という数直線状に持ってくることが出来ない角度を、定規でもはかることができる２πと言う状態にすることで数式の中に角度を追加して計算できるようにしたものが弧度法になります。
ただし、360度を示す際に係数がついていると扱いにくいので、一つの単位として扱え料にしたほうがいいので、この状態を解消する記号として 【 τ ： タウ 】 を用いることになります。
基本的に多角形の場合、始点と終点となる線分の間にいくつの頂点が包含されているのか？を考えればいいので、
多角形の超点数 ＝ ２ ＋ 間にある超点数
等式で示すことが出来ます。この問の超点数をnとすると、
多角形の超点数 ＝ ２ ＋ ｎ
で多角形の頂点の数を示すことが出来ます。ポリゴンの変形は線分の変化なので、
のように辺の中に頂点が含まれると、
のように変形させることが出来ます。この数が、
のように元の底辺の形状が決まっていて、その状態から右肩下がりで拡大・縮小をかけると、積層するごとに面積は小さくなりますから、画像のような四角錐台の状態になります。簡素な形状の場合だとこの 【 柱 】 のように底面に対して垂直方向の推移を指定するだけで調整できますが、複雑な形状はCTやMRIで輪切りにした状態で見てみると層ごとに形状の変化が生じています。つまり、頂点の総数は同じなんですが、各層で面の構造が違っているわけです。3DCGでジオメトリの形状を整える場合、平面方向と垂直方向の座標の変化を適応して形を作っていくことになります。
（Ｔ）曲線の表現
ポスを使う場合、頂点を指定してからドラッグをするとハンドルが伸びるので
のような感じでハンドルw伸ばしながら形状を整えていくことになります。Blenderのパスの用途は結構広く、ロトスコープを行う際にも使用しますが、形状を作る際にも使用します。このハンドルが伸びた状態で形状を作って編集をするモードを選択すると
のように頂点とハンドルが表示されますが、このハンドルを調整することで
のように曲線部分の影響の度合いを変更することができます。また、
のように頂点部分を移動させるとハンドルの影響度合いを含めて曲線の状態が変化します。
Blenderでパスを使う場合も全く同じ使い方になりますが、Blendeのパスの考え方は
なので、面の形状を決めてから高さ方向の変化を追加するような仕様になっています。
（Ｔ）Metasequoia LEの場合
３ＤＣＧツールの仕様は共通しているので、Metasequoia LEを使った場合でも
のように表層は見えていますが、通常のポリゴンだと
のように裏側は透過してしまいます。 また、この状態だと頂点の残軸の変化か長方形の状態の変化しか生じませんから、頂点wの増やす必要があります。頂点を増やすと
のように中間点の移動で形状の凹凸をつけることが出来ます。Scluptについては、
のようになっていますが、Metasequoiaでは彫刻がこのモードになっており、拡大すると細かなディテールを追加できるになっています。
この機能を使うとポリゴン数は増えますが
のよな状態変化を直感的に追加することが出来ます。形状の変形の場合、Sculpt以外でも頂点の周辺にも影響が出るように加工が出来るので、
のような形状を
の世に変形させるkとが出来ます。また、ここから彫刻でスカルプトモデリングが行えるので
のように加工することが出来ます。Blenderのパスは
のような考え方になっていると書きましたが、この考え方は、回転体の生成をする際に面の概念をもたせたものと考えることが出来ます。ポリゴンモデリングにも回転体を作る機能があるので、
のようにラインを引いて回転体野地区の指定をすると、
のようになりますが、これは、辺のみで制御されていrので、辺の部分を加工することで
のように形状を整形することが出来ます。
（Ｔ）レンダリング
Metasequoia LEでもレンダリングは可能で、
のようなシーンを
のように出力することが出来ますが、カメラの概念も用意されているので、
のように広角レンズの表現も行えるようになっています。
3DCGツールの場合、特定の作業に特化したツールもありますが、Blenderのように映像の制作まで行えるものもあります。こうしたあt機能なツールは重くなりがちですが、Blenderは、多機能なのに起動も速く軽快に動作します。
ちなみに、Metasequoia LEはWINEで動かしているので、掃討おもかったのですが、マシンスペックが低すぎるのでOpen-GLやDirect-Xではなくソフトウェアの処理で動かしています。