3次元CGの表現・処理工程と応用技術

結論：3DCGは「形を作る→見た目を付ける→2次元の絵にする」の3段階

3DCG（3次元コンピュータグラフィックス）は、コンピュータの中に立体の模型を作り、それをカメラで撮ったように画面用の平面の絵にする技術。試験に出る用語は、どれもこの流れのどこかの作業の名前。どの段階の作業かが分かれば、選択肢の大半は消せる。

flowchart LR
  A["モデリング：形を作る（ポリゴン等）"] --> B["テクスチャマッピング：表面に模様を貼る"]
  B --> C["クリッピング：枠の外を捨てる"]
  C --> D["隠線・隠面消去：隠れた所を消す"]
  D --> E["シェーディング：陰影を付ける"]
  E --> F["2次元画像の完成"]

C〜Eをまとめて、3Dモデルから2次元の画像を作る処理全体をレンダリングと呼ぶ。図の順番は教科書的な目安で、試験で順番そのものは問われない。問われるのは各用語の中身。

形の表し方：ポリゴンとワイヤフレーム

ポリゴンは、立体の表面を作る小さな多角形（主に三角形）のこと。サッカーボールが五角形と六角形の革をつなぎ合わせて球に近づけているように、たくさんの多角形を組み合わせて多面体を作ったり、曲面を近似したりする基本の部品。選択肢では「閉じた立体となる多面体を構成」「曲面を近似する基本的な要素」と説明される。

形をどこまで表すかで、モデルの種類が分かれる。

ワイヤフレームは出題3回（免除試験）。正解の選択肢は「3次元形状を全て線で表現する」でほぼ決まり。ほかの選択肢は、次の章の用語の説明を入れ替えたものが並ぶ。

最頻出：絵にする工程の区別（レンダリング・クリッピング・隠面消去・シェーディング）

このレッスンで一番出る範囲（本試験5回・免除9回）。説明文に出るキーワードで見分ける。

クリッピングと隠面消去は、どちらも「見える部分だけ」と書かれるので一番まぎらわしい。カメラで集合写真を撮る場面で考えると、ファインダーの枠からはみ出た人が写らないのがクリッピング、前の人の頭に隠れた後ろの人が写らないのが隠面消去。基準が「枠（ウィンドウ・画面）」ならクリッピング、「視点・手前の物」なら隠面消去と覚える。

アンチエイリアシングは「ギザギザを消す側」。「サンプリング（画素で区切って記録すること）が不十分なために生じる現象」はギザギザそのもの＝エイリアシングの説明なので、アンチエイリアシングの説明としては誤り。

質感の技法：テクスチャマッピングとレイトレーシング

テクスチャマッピングは、物体の表面に柄や模様などの2次元画像を貼り付けて質感を出す技法。無地の箱に木目のシールを貼って木箱に見せるイメージ。キーワードは「表面に画像を貼り付ける」「柄や模様」。

レイトレーシング（光線追跡法）は、光線の進み方をたどって反射・屈折・透過を計算し、ガラスや鏡のような写実的な絵を作る技法。シェーディングも光を扱うが、こちらは「陰影を付ける」まで。「反射・屈折・透過」と書いてあればレイトレーシング。

動きの技法：モーフィングとモーションキャプチャ

アニメーションの技法は、名前と中身の組合せで問われる（本試験2回・免除5回）。

モーフィングとキーフレーム法はどちらも「間を補う」が、モーフィングは別の形に変身させるのが特徴。顔写真がだんだん別人の顔に変わっていく映像がモーフィング。

AR（拡張現実）とVR（仮想現実）

ARは、目の前の現実の映像にコンピュータの情報を重ねる技術。スマホのカメラ越しに家具を置いてみるアプリが代表例。現実が主役で、そこに情報を足すのがAR。

選択肢に「3次元の仮想空間」「実際には存在しない場所や世界」「ヘッドマウントディスプレイ」とあればVRの説明なのでARではない。

試験での問われ方

出題はほぼ「次の説明に当たるものはどれか」「〇〇の説明はどれか」の2パターン。誤りの選択肢は、同じ分野のほかの用語の正しい説明をそのまま持ってきたもの。

• 説明→用語：4つの説明文が、レンダリング／クリッピング／アンチエイリアシング／シェーディングのように1対1で別の用語になっていることが多い。全部の選択肢に用語名を当ててから選ぶと間違えない。
• 用語の定義を入れ替える：「クリッピングとは陰影で表現すること」「レンダリングとはウィンドウの外を切り取ること」のように、名前と中身をずらしてくる。
• CG以外の画像処理を混ぜる：レンダリングを問う問題で、2値化（明るさで白黒に分ける）、平滑化（ぼかす）、CSG（直方体や球などの基本形を組み合わせて形を作るモデリング手法）の説明が誤りの選択肢として出る。