CG技術の全体像とは？モデリングからレンダリングまで整理【基本情報技術者試験】

まず結論

CG用語は、何をする技術なのかで整理すると覚えやすくなります。

役割	主な用語
形を表す	ポリゴン、ワイヤーフレーム、サーフェス、ソリッド、メタボール
見える範囲を決める	クリッピング、隠線・隠面消去
表面を表現する	シェーディング、テクスチャマッピング、バンプマッピング
光を計算する	レイトレーシング、ラジオシティ
画像を作る・整える	レンダリング、アンチエイリアシング
変化・動きを扱う	モーフィング、モーションキャプチャ

3DCGでは、まず形を作り、見える範囲を決め、表面や光を計算して、最後に画像として描きます。

形を作る
 ↓
見える部分を決める
 ↓
明暗・模様・凹凸感を付ける
 ↓
光を計算する
 ↓
画像として描く

用語を工程の中に置くと、横並びの暗記ではなく役割の違いとして理解できます。

ポリゴンは、多角形を使って立体の形状を表す基本要素です。

代表的な3Dモデル表現は次のとおりです。

クリッピングは表示範囲の外側を描画対象から除外します。

隠線消去・隠面消去は、他の面などに隠れて視点から見えない線や面を描画しないようにします。

表示範囲の外 → クリッピング
物体に隠れて見えない → 隠線・隠面消去

シェーディングは、表面に明暗・陰影を付けて立体感を表します。

テクスチャマッピングは、物体表面に画像や模様を対応付けて質感を表します。

バンプマッピングは、表面の見え方を工夫して細かな凹凸感を表します。

明暗 → シェーディング
模様 → テクスチャマッピング
凹凸感 → バンプマッピング

レイトレーシングは、光線の経路を追跡し、反射や透過などを考慮して画像を作る方法です。

ラジオシティは、物体表面同士の光の相互反射を考慮して明るさを求めます。

光線を追跡 → レイトレーシング
物体間の相互反射 → ラジオシティ

レンダリングは、形状、視点、光源、表面などの情報から最終的な画像を生成する処理です。

アンチエイリアシングは、斜め線や曲線の輪郭に生じるギザギザを目立たなくします。ラスタデータとベクタデータで扱う画素の考え方ともつながります。

モーフィングは、ある画像や形状から別の画像や形状へ滑らかに変化させます。

モーションキャプチャは、人や物体の実際の動きをセンサやカメラなどで取得し、CGの動きなどに利用します。

ゲーム、CAD、映像制作などでは複数の技術を組み合わせます。例えば、ポリゴンなどで形を作り、テクスチャを貼り、シェーディングで明暗を付け、最終的にレンダリングします。

つまりCG用語は、互いに競合する技術だけではなく、一つの画像を作る工程の異なる役割でもあります。

シェーディングは主に明暗・陰影、テクスチャマッピングは模様や画像です。

レンダリングは最終画像を作る広い処理です。レイトレーシングは画像生成に利用できる代表的な手法の一つです。

表示範囲の外を除くのがクリッピング、表示範囲内でも他の物体に隠れている部分を除くのが隠線・隠面消去です。

線 → ワイヤーフレーム
面 → サーフェス
中身まである立体 → ソリッド

と整理します。