【初心者必見】3Dモデリングの基礎知識をわかりやすく解説

3Dモデリングとは？

3Dモデリングとは、3DCGの作業の中で、ものの形を作る造形作業です。造形作業のモデリングにもさまざまな種類があります。主な種類として、ポリゴンモデリング・スカルプトモデリング・CAD(自由曲面)モデリングなどがあげられます。

3Dモデリングはデジタル上であらゆるものを形成できます。テレビや映画で使用されるキャラクターや建物、風景といった映像だけでなく、3Dプリンタでフィギュアを作成する際の出力データ作成時にも「3Dモデリング」が行われています。テレビや映画を例にも出しましたが、最近では映像作品においてよく「3D」という言葉を目にするようになりました。そもそも「3D」とは一体どういうものを指すのでしょうか。

3Dと2Dの違いは？

「3D」や「2D」の「D」とは「dimensional（次元の）」頭文字からきています。つまり「3D」は「3次元」、「2D」は「2次元」を指しているのです。「2次元」は、x軸（横幅）とy軸（高さ）で表面できる平面のことで「3次元」は、x軸（横幅）とy軸（高さ）にz軸（奥行）が加わった立体です。簡単に説明すると「3D」は立体的なものやことを指す言葉ということになります。

では、モデリングの種類について解説していきます。

モデリングの種類

先ほど記述したとおり、モデリングには複数の種類が存在します。キャラクターや風景など、自分が制作したいデザインに合わせてモデリングの種類を選択していくことが大切です。

ポリゴンモデリング

ポリゴンとは「多角形」を意味する英語「Polygon」のことを指します。ポリゴンモデリングは、頂点を繋いだ多角形で面を作ってモデルを生成します。ポリゴンモデリングはこのポリゴンの集合（ポリゴンメッシュ）で3Ｄオブジェクトをモデリングする手法で、車などの機械やビルなどの建物などに向いたモデリング方法とされています。

スカルプトモデル

スカルプトモデルは、粘土をこねるようにしてモデルを生成します。オブジェクトを直感的に引っ張ったり押し込んだりすることができるため、人物や自然物などの有機的形状に向いたモデリング方法です。

CAD

CADモデルは、主に工業製品の出力に使われることが多いです。寸法を正確に作りたいもの・車や飛行機などの流線形状を含むもの・メカなどの可動フィギュアに向いています。

曲面モデリング

曲面モデリングは、スプライン曲線やNURBS曲線といった、さまざまな数学的なカーブを組み合わせてオブジェクトをモデリングする方法です。カーブは、線の始点・終点に加えてカーブの中心となる点を制御点として作成し、この制御点を中心にカーブの形状を調整・作成します。NURBS曲線と呼ばれる曲線が一般的で、工業・建築デザインなどでよく用いられています。

サブディビジョンサーフェス

サブディビジョンサーフェスは細分割曲面と訳されるモデリング方法で、ポリゴンメッシュを規則的に分割することで、より滑らかな3Ｄオブジェクトをモデリングする方法です。四角形1つを四角形4つに、四角形4つを四角形8つに、と規則的に分割していくようなイメージです。既にモデリングされているオブジェクトをより滑らかな曲面で表現したい際などによく使用する技術の1つです。

3Dモデルの表現方法と特徴

3Dモデルにも表現方法がいくつかあります。状況によって使い分ける必要があるので、理解して使用するようにしていきましょう。

ワイヤーフレームモデル

ワイヤーフレームモデルは、線と点のみで3Dオブジェクトをモデリングする手法です。線と点のみでオブジェクトを描画するため非常にデータが軽く演算処理が速い点が特徴です。

昨今の3Dモデリングにおいて、ワイヤーフレームモデルで完結することは少なく、ワイヤーフレームで作成したモデルを元にその他のモデリング手法を用いて必要なオブジェクトをモデリングするケースがほとんどです。

サーフェスモデル

サーフェスモデルは、点と線で閉じられた部分を面としてモデリングする手法です。サーフェスモデルで作成される面は厚みのない平面のため、体積や質量をもたせることはできません。ソリッドモデルで表現が難しい滑らかな曲面などをモデリングする際によく利用される手法です。ワイヤーフレームで作成した線と点を元にサーフェスモデルを用いてモデリングされることもあります。

ソリッドモデル

作成した3次元の立体には必ず体積があり、その形状は必ず閉じられた形状です。

ソリッドモデルは、そんな閉じられた体積の内部が詰まった状態を表現しています。従って、ソリッドモデルでモデリングした場合は、重心の位置を算出することが可能です。3D CADなどでは、その立体に対してプロパティを設定することができますが、その中で使用する材料の密度を設定することで、質量を算出することが可能です。ソリッドモデルを用いて、サーフェスモデルで作成した面に厚みや質量をもたせたオブジェクトへモデリングするといった使い方をされることもあります。

3Dモデリングの専門用語

3DCG制作を始めるにあたり、覚えることは膨大かつ多岐にわたります。3Dモデリングだけでも、モデリングの基礎知識を覚えていき、そこからソフトの使用方法などについて覚えていく必要があります。

では、3Dモデリングには具体的にどのような専門用語があるのか解説していきます。専門用語を覚えるだけでイメージしやすくなるので覚えていくことを推奨します。

座標

3Ｄは、x軸・y軸・z軸からなる立体的なものを指しますが、3Ｄモデリングを行う際、対象物（オブジェクト）は座標を使って表現・管理します。

座標では、オブジェクトが3Ｄ空間のx軸y軸z軸それぞれどの地点に位置しているか、どういった角度を取っているかなどを表します。座標には「グローバル座標」と「ローカル座標」の2種類があります。

グローバル座標

グローバル座標は、3Ｄ空間におけるオブジェクトの位置を表す座標です。3Ｄ空間の原点からどれだけ離れているかをx・y・zの数値で表します。

ローカル座標

ローカル座標は、オブジェクトそれぞれに設定されている座標です。ローカル座標はオブジェクトの位置や向きを表していて、この座標を調整することでオブジェクトに自由な角度をもたせることができます。また、ローカル座標を基準にオブジェクトを移動させることで、オブジェクトが持っている角度に対した移動がスムーズに行うこともできます。

オブジェクト

オブジェクトは、3Dモデル自体を表すときに使われています。キャラクター・風景・車などの個別に対して、またそれをまとめた場合でも「オブジェクト」と呼びます。

ワイヤーフレーム

3DCGのモデリングの手法のひとつで、立体の辺だけからなる線の集合で表示する方法です。先述した3Dモデルの表現方法「ワイヤーフレームモデル」がこれにあたります。

ボーン

3Dオブジェクトを変形させながらアニメーションさせるためには軸となる部分が必要です。ボーンは、そういった軸を設定できる機能で、その名の通り「人体の骨（ボーン）」のような機能を指します。ボーンを中心に3Dモデルを追従させてアニメーションさせることで人間や動物の3DCGを動かすことができます。

穴閉じ（穴埋め）

ポリゴンに開いた穴を埋める機能のことを指します。立体として成立させる場合にも利用します。3DCGのモデリング時には使う機会は少なくなりますが、3Dプリンターに出力する場合のモデリング時には、この機能を多用しますのでぜひ覚えておいてください。

3Dモデリングソフトの選び方

3DCGの制作をしているフリーランスの人や、これから勉強する人などが増えてきている影響もあり、最近では無料で使用できる3Dモデリングソフトもさまざまなものがリリースされています。

これから3Dモデリングを始める人がソフトを選ぶ基準は、大きく分けて以下の3つです。

• 使用目的
• 使える機能
• ユーザー数

それぞれの基準について、見ておくポイントをいくつか解説していきます。

使用目的

3Dモデリングソフトといっても、作りたいものや制作物の使い方は人によってさまざまです。商用利用を検討している人は制作物を商用利用できるソフトを使う必要があります。また、作りたいものが建築物なのか人物なのか、アニメーションとして使うのか、3Dプリンタで出力するものなのかによって使用するソフトが変わってきます。

まずは、作りたいものや制作物の用途に適したソフトを選ぶようにしましょう。

使える機能

使用目的に合ったソフトといっても、建築物の3Ｄモデリングに最適なもの、人物の3Ｄモデリングに最適なものという選び方だけだと、いくつかの3Ｄモデリングソフトが該当します。そこで、使用するソフトをさらに厳選するためのポイントとなるのが該当するソフトで使える機能です。3Ｄモデリングソフトといっても、ただモデリングをするだけでなく、素材感に拘ったモデリングができるもの、物理演算が得意なもの、3Ｄプリンタに対応しているもの、など搭載されている機能もさまざまです。

これから制作したいものがどういった機能で制作されているかを調べ、その機能が搭載されているソフトを選ぶようにすると、しばらく使ってせっかく慣れてきたソフトに必要な機能が搭載されていない、というケースを防げます。そのモデリングソフトが、前述のどのモデリングを得意としているかももちろん重要な要素です。たとえば、人物のモデリングであれば一般的にスカルプトのモデリングソフトが適しているといわれています。

ユーザー数

「まだ制作したいものや使用用途も具体的でない」という場合は、ユーザー数が多いソフトから始めることをお勧めします。ユーザーが多いものの中でも特に国内ユーザーが多いものの場合、使い方や機能詳細などを解説しているWEBサイトも多く、作業途中で不明な点があった際もインターネット検索で解決することできます。ユーザー数が多いソフトの特徴として、特殊な機能に特化したものでなく、総合的に必要な機能が揃っているというところもありがたいです。

迷ったら「特化型」ではなく「総合型」でユーザー数が多いものを選ぶ、とシンプルに考えてみても良いかもしれません。

それでは、そんな数多くリリースされている3Ｄモデリングソフトの中からおすすめのソフトをいくつか紹介していきます。

無料で使える3Dモデリング初心者向けのソフトウェア10選

3Dモデリングについて基本的なことを解説してきました。では、初心者に向けた3Dモデリングが無料で使用できる3DCG作成ソフトについて詳しく解説していきます。

Blender（ブレンダー）

無料で使用できる3DCGソフトとして知名度が高いBlenderは、初心者でも導入がしやすく、3DCGがどのようなものか体感するのにはぴったりなソフトといえるでしょう。機能も豊富で3Dモデリングだけでなく、それ以降のレンダリングまで一貫して制作でき、無料とは感じさせない3DCGソフトです。

Web記事やYouTubeにも「Blender」について多くの操作方法・活用方法・レビューといった情報が多く、初心者の人におすすめのソフトです。

Sculptris

Sculptrisは、スカルプトモデルで作成することができる3Dモデリングソフトです。さまざまな彫刻ブラシを使って実際に粘土に凹凸を付けるようにディテールを付けることができるので、細部にわたり制作していくことが可能です。初心者にも使いやすく、慣れれば実物並みのクオリティーの3Dモデリングを作ることが可能です。また、Sculptrisで制作したモデルをBlenderで動きを加えることも可能です。

スカルプトモデルは直感的な操作でモデリングができるため、初心者向けのモデリング手法でもあるため、手を動かしながら学びたいという人にはお勧めのモデリングソフトです。

SketchUp（スケッチアップ）

SketchUpは、3次元のモデリングソフトで、直感的な操作ができて見やすいUIなので、初心者でも使いやすいソフトです。動作が軽いため、比較的低スペックのパソコンでも利用できます。AutoCADのような3次元でのCADの練習をしたいという人に向いています。

無料版はWebベースで動作するため、低スペックのＰＣしか手元にない初心者でも安心して3Dモデリングに挑戦できます。ハイスペックPCはないけど3Ｄモデリングに挑戦してみたい、という人におすすめのソフトです。。

Tinkercad（ティンカーキャド）

Tinkercadは、AUTODESK社が提供するWebブラウザ上でモデリングを行うことができる、無料のオンライン3Dモデリングアプリです。CADや3Dモデリングが初めてという方でも直感的な操作が可能で、気軽に3Dデータを作成できます。会員登録が必要ですが、進めることでブラウザ上でのモデリングが可能となります。ダウンロードが不要なので、OSや環境設定を気にすることなく利用できます。また、日本語にも対応しているので迷わず始めることができるでしょう。

STL形式の3Dプリンタにも対応しているため、作成した3Dモデルを出力したい人におすすめめのアプリです。

Metasequoia（メタセコイア）

Metasequoiaは、ポリゴンベースのモデリングソフトであり、ポリゴンの基本的な編集機能・より細かい処理を補助する機能を備えています。GUIはすべてベクター形式で描画されており、解像度の低いノートPCからRetinaディスプレイなどの高解像度モニタに至るまで、すべての環境においてラスター形式のようなギザギザのないボタンやアイコンが表示されます。無料版・有料版があり、無料版はレンダリング・インポートやエクスポートに対応している形式が少ないなど制限項目があります。

Tinkercad同様、STL形式の3D出力に対応しているため、出力を考えている人にもおすすめのアプリです。動作環境がWindowsのみとなっているため、MacOSユーザーはその他のアプリを利用するようにしましょう。

Smoothie-3D（スムージー）

Smoothie-3Dは、写真を元に3Dモデリングを自動で行ってくれるブラウザ上で使用可能なサービスです。使い方は簡単で、写真の立体化したい部分をマウスでなぞるだけです。写真が反映されると、まるで写真から飛び出してきたような3Dモデルが作れます。

気軽にまずは3Dモデリングを試してみたい、3Dモデルを体験したい、という人にはピッタリのソフトです。

DOGA L-1（ドーガ）

DOGA L-1は、宇宙空間で戦闘機同士をバトルさせるアニメーションが簡単に作成できるシステムです。コックピットや翼といった約500種類ものパーツを組み合わせることで比較的簡単に3Dモデル～アニメーションの作成ができます。

DOGA-L1はDOGAシリーズのエントリーソフトになっているため、上位モデルのDOGA-L2やDOGA-L3を使う前の学習ソフト的な位置づけです。DOGA-L2では、L1で修得した知識を元にさらに高度な表現力を持ったCGアニメーションを制作しながら、その課程で「材質の表現」「多関節物体」、「キーフレーム」などについて勉強ができます。

初心者向けに開発された学習用ソフトでもあるため、これから3DCGのモデリングについて学びたいという人にお勧めのソフトの1つです。

Fusion 360（フュージョン360）

Fusion 360は、直観的な操作でわかりやすく、幾何学的なカタチやフィギュアのような滑らかなカタチまでさまざまな3Dモデリングができるソフトです。高性能な機能を盛り込みながら、学生・教育機関・非営利団体・スタートアップ企業・趣味で使う個人や愛好家であれば、無料で使用することができます。日本にもユーザー数が多く日本語での解説書が多数出版されている点も特徴の1つといえるでしょう。

学生や個人利用など無料で利用できる人には、ぜひ一度触ってみてほしいソフトです。

ZBrush

ZBrushは、映画やゲームの制作現場でも使用されているプロ仕様の3DCGソフトです。スカルプト機能を使った直感的なモデリングが可能な点や、リアリティのある布のシワを再現する特殊なブラシ機能が搭載されている点などが特徴です。

商用利用はできませんが、機能制限のない体験版を無料で利用可能なため、プロ仕様の3DCGソフトの購入を検討している人におすすめのソフトです。

Vectary（ベクタリー）

Vectaryは、ドラッグ＆ドロップ形式のインターフェースブラウザ上で動作する3DCGソフトです。モデリングやレンダリングが可能で、会員登録は必要ですが、基本的に無料で利用することが可能です。無料版はリアルタイムコラボレーションができないなどの制限はありますが、3プロジェクトまで作成することができます。

インターフェースには多少の慣れが必要ですが、各機能について解説するチュートリアルビデオも豊富なため、モデリングしたいものがまだ決まっていないという初心者の人はまずVectaryを触ってみるのも良いのではないでしょうか。

まとめ

今回は、3Dモデリングの基礎知識や初心者におすすめできる3Dモデリングが使用できる無料ソフトについて解説しました。基礎知識を学ぶには実際にソフトを触りながら学習していくのが効果的なので、自分に合った3DCGソフトを選択して学習してみてください。

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