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建築業界などのデザイナーにとって、3Dモデルの表現方法を把握しておくことは大切です。サーフェスモデリングの機能を上手に活用すれば、3Dモデリングにおいてさまざまなメリットが享受できます。
本記事では、サーフェスモデリングとは何か、そのメリットや活用シーン、基本機能などについて解説します。

サーフェスモデリングとは

サーフェスモデリングとは、線と線を結んでできる「面」のみで表現するモデリング方法のことです。物体の表面を細かく調整すれば曲面なども作成できます。面を自由に湾曲させたりできるため、複雑な形状や細かなディテールが必要なデザインに向いています。

たとえば、建築物の設計や自動車のデザイン、複雑な形状の製品設計など、さまざまなデザインで活用されています。

また、サーフェスモデリングは、縦・横・長さを計算した表面積を計算することができます。ただし、質量や体積の情報を持たせることができないため、重量や厚みなどを表現することはできません。

ソリッドモデリングとワイヤーフレームモデリングとの違い

3Dモデリングの手法には、サーフェスモデリングの他にソリッドモデリングとワイヤーフレームモデリングがあります。ここでは、両者との違いをみていきましょう。

ソリッドモデリングとの違い

サーフェスモデリングが「表面」をモデリングするのに対し、ソリッドモデリングは体積のある「立体物」をモデリングします。

ソリッドモデリングは物体の内部構造まで含めた3Dモデルが作成できるため、質量や体積計算、強度解析などの計算が可能です。3Dモデリングの中でも、主に活用されているのがソリッドモデリングです。

ワイヤーフレームとの違い

ワイヤーフレームモデリングは、ワイヤーである「線」を使って立体物をモデリングするモデリング方法です。

点と線だけを使って立体構造を形成し、線の間を埋める形で曲面を生成します。サーフェスモデリングのような「面」や、ソリッドモデリングのような「体積」は持っておらず、いわば骨組みだけで構成された立体表現です。最もシンプルなため演算処理や描画が速いことが特徴のひとつでもあります。

サーフェスモデリングのメリット

サーフェスモデリングを使って3Dモデルを作ることには、どのようなメリットがあるのでしょうか。ここでは、3つのメリットについてみていきましょう。

データが軽量

サーフェスモデリングにより作成される3Dモデルは、ソリッドモデルに比べてデータサイズが小さくなります。これは、体積などの内部構造を持たず情報が少ないためです。大規模な3Dモデルでも軽量なデータで軽快に作業でき、コンピュータの処理も速いことがメリットのひとつです。

なめらかな曲面を表現

サーフェスモデリングの技術は、特になめらかな曲面や複雑な形状のモデリングに適しています。そのため、自然界に存在する曲線や、人工的な洗練されたデザインも自由自在に表現可能です。サーフェスモデリングを使えば、想像するままにイメージを可視化できます。

ディテールの変更が可能

サーフェスモデリングは、デザインの変更や微調整も容易です。曲面のパラメータを調整することで、形状の大幅な変更も迅速に行えるため、さまざまなパターンのモデルを作成してもソリッドモデリングに比べて時間がかかりません。これにより、デザインプロセスを加速し、効率的な3Dモデリングを実現できます。

サーフェスモデリングの活用シーン

サーフェスモデリングは、どのように活用されているのでしょうか。ここでは、4つの活用シーンをみていきましょう。

複雑な曲面の設計

デザインにおいて、理想の形を作りたいときに、ソリッドモデリングだけでは対応できない場合があります。特に、なめらかな曲面や複雑な形状のモデリングは、ソリッドモデリングでは複数の面が同時に生成されるため曲面を描くことが難しいです。

サーフェスモデリングは面の生成に特化しているため、複雑な曲面や込み入った形状のモデル作成に適しています。初期の設計段階ではサーフェスモデリングを利用してモデルを設計し、プロジェクトが具体化した段階でソリッドモデルへとモデルを詰めることが効果的です。自然界の形状や建築の複雑な曲面を正確に再現でき、デザインの幅を広げられます。

ソリッドモデルの作成や修復

サーフェスモデリングによって形成された面を活用すれば、ソリッドモデリングでそれらを境界線として機能させることができます。また、サーフェスモデルの面を直接ソリッドモデルへと組み込んで編集することも可能です。そのため、サーフェスモデルを先に作成することで、ソリッドモデルの構築を迅速かつ効率的に進めることができます。

さらに、サーフェスモデリングは、外形の一部を編集して、新たなソリッドモデルを生成することが可能です。ソリッドモデルの不具合修正にも利用されます。

インポートデータを修復

インポートした3Dモデルが正しく表示されない、あるいは変形してしまうといった問題が発生することがあります。このとき、サーフェスモデリングを利用することで、消失した面の修復やモデルのねじれの解消が行えます。

たとえば、異なる3D CADソフトウェアで作成されたデータをインポートした際に、面の離れや消失、ねじれといった問題も、サーフェスモデリングにより修正が可能です。この機能は、互換性の問題で正確に再現できないモデルを修復して、形状を復元するために活用されます。

CAM用データ作成

CAMデータは、サーフェスモデリングを用いて作成することにより、オブジェクトの加工を高精度かつ迅速に進めることが可能です。

たとえば、穴の閉塞や角の延長などの加工用CAMデータをサーフェスモデリングによって効率的に作成できます。

サーフェスモデリングの基本機能

サーフェスモデリングを行う上での基本的な機能としては、「押し出し」「回転」「スイープ」「ロフト」などがあります。これらの機能を組み合わせることで、平面から複雑な立体物まで幅広いモデルの作成が可能です。

【押し出し】
平面図形を上下の一定方向に押し出して立体を作り出します。たとえば、線で描いた円形を押し出せば、円柱を生成できます。

【回転】
線状のオブジェクトを回転させて立体形状を作り出します。たとえば、縦に引いた線を円周上に回転させることで、円筒形のオブジェクトを生成することが可能です。

【スイープ】
線で事前に描かれたガイドラインに従って立体を形成できます。たとえば、波のような形状のガイドラインに沿って半円を動かすことで、波打つカーブを持つ半円形の立体を生成できます。

【ロフト】
複数の線状オブジェクトを結びつけて一つの立体を生成します。たとえば、いくつかの半円を並べて配置してロフト機能を使用することで、これらの半円が連続した形状の立体を形成できます。

サーフェスモデリングのメリットや機能を理解して最大限に活用しよう！

サーフェスモデリングは、物体を面で表現する技術であり、複雑な形状や細かなディテールが求められるデザインに適しています。表面だけをモデリングしているため体積などの情報を持たないため、データが軽いことが特徴のひとつです。サーフェスモデリングの活用シーンや基本的な機能を把握して、3Dモデリングに活用してみましょう。

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