実際の３次元モデリング（基礎編）
ここでは、実際に３次元モデリングを行う上での基礎操作を説明します。
何度も言いますが、モデリングに決まった方法など無い…。
と、言うより、他の方法が沢山有り過ぎる！！と言うべきでしょう。
でも本当の基礎は、座標操作を理解することだと思います。
その上で、技を磨けば、自ずと最適な手法が見つかるはずです。
１、座標系の設定
座標系とは何？
３次元ＣＡＤの正式ユーザーの方ならご存知と思いますが、大抵のリファレンス・ガイドは、この説明から始まります。
ところが、これを本気で理解しようとすると、悩ましいベクトル、行列の知識が必要になります。
今にして思えば、無駄でもなかったのですが、かつては私も分厚い本に頭を抱えました。
でも、そんなもの分からなくても、３次元ＣＡＤは使える！！
取り敢えず、４つの座標系を覚えれば、後は自然に理解出来ます。
平面座標…物を真上から見る時の座標。
正面座標…物を正面（本図は手前）から見る時の座標。
側面座標…物を側面（本図は右側）から見る時の座標。
立体座標…物を斜め（本図は南東側）から見る時の座標。
一般に、２次元ＣＡＤを操作されている方は、平面座標で操作をしています。
”２次元ＣＡＤでも正面図や側面図は描ける”と怒らないで下さい。
正しくは、平面でＺ値（奥行き）ゼロの座標系を使っている…という事です。
ちなみにＣＡＤと名が付けば、線や円の座標値を知るコマンドが必ず有ります。
２次元ＣＡＤは、ＸとＹの座標値を知る事が出来ますが、Ｚの座標値は表示されません。
ゼロに決まっているから…なのですが、３次元ＣＡＤは、必ずＺ値が表示されます。
（例え、Ｚ値ゼロの要素でも、”Ｚ＝０”と表示される。）
上の画を見て、３次元ＣＡＤでは、４つの画面に線を描くのか？と思わないで下さい。
ＣＡＤにＺ値を設定出来るから、３本の線を描けば、４つの方向から見る事が出来る。
そう考えて頂ければ、逆に、２次元ＣＡＤで平面・正面・側面を描くより”楽”なのです。
２、異なった座標系で平行線を作成する
３本の線を異なった４つの画面で表示出来る？
このことを、もう少し具体的に説明したのが次の画です。
①：平面座標系で平行線を作成する。
②：側面座標系で平行線を作成する。
これだけの操作で、画面上には６本の線が増えました。
１本の線を作成する度に、３本の線が作られる？
ここが１つのポイントですが、あくまでも作った線は１本なのです。
１本の線も、視野を変えれば色々な向きや長さの線として見える。
つまり、Ｚ値を持つ線は、無数の線として表現出来るという事なのです。
（本当は、正面図の画面にも長さゼロの線が有る…でも長さゼロは、線ではなく”点”です。）
１本の線を作成して、視野を変える事で平面・正面・側面を表現する。
それが、３次元モデリングの根本的な特徴なのです。
では何故、立体座標系が必要なのか？
①の操作で平行線を作成した瞬間、側面図には、赤と黄色の線が重なります。
②の操作で赤色の線に対して平行線を作成するには、黄色の線が邪魔です。
赤と黄色の線が重ならない視野…それが立体座標系です。
”アイソメ図”とも言いますが、複数の線が重ならないので作業上都合が良い。
つまり、南北でも南東でもＣＡＤ上で線を指示し易い画面なら、何でも良いのです。
”アイソメ＝南東”と勘違いされている方は、要注意！！
３次元ＣＡＤの操作性は、自分自身の設定で高めていくものなのです。
３、一般的なモデリング画面
上の２つの画は、平面・正面・側面・立体の４つの画が有りました。
その方が、図面らしくて良いと思われる方も多いと思いますが…。
３次元モデリングは、立体（アイソメ）だけで作業出来ます。
ただでさえ、あまり大きいとは言えないディスプレイを４分割すれば、作業が困難。
１本の線を作る度に、ＣＡＤの画面に４倍の負荷がかかるのも無視出来ません。
（画面の表示に４倍の時間がかかれば、”遅い！”と感じて欲しいです。）
平面・正面・側面は、最終的に図面を紙に出す時に使うくらいです。
アイソメ・フルスクリーンで平面・正面・側面の操作を全てこなす。
（平面・正面・側面の状態は、頭の中で想像出来るはず。）
極端な話、Ｚ値ゼロの平面図もアイソメで作れば良いのです。
そこまでアイソメでの操作に慣れる事が出来れば、どっちが手前でどっちが上？
などと、悩まなくなります
賛否は有ると思うのですが、私は、アイソメでのモデリングをお勧めします。
ただし、前述したように、アイソメが南東である必要は有りません。
ＣＡＤの規定値（初期設定値）で、”アイソメ＝南東等角図”が多いだけです。
操作性の問題上アイソメが有るのなら、こだわりは無くしたいものです。
４、いよいよモデリング
座標系の話はこれくらいにして、実際のモデリングです。
例として、次のモデリングを考えてみましょう。
（１）側面（右側）から見て、－４５度方向に配置された、Ｌ形鋼。
（２）Ｌ形鋼の刃と背は、平面（上側）から見て上向きだが、左側に３０度傾いでいる。
（平面のＹ軸には平行）
（３）平面でのＺ値ゼロの位置で、Ｌ形鋼を切断する。
何のこっちゃ？と思うのが普通（そんな構造は、滅多に無い）でしょう。
でも、これが理解出来れば、一般的なモデリングは大丈夫と思います。
何事も最初は、辛抱…頑張りましょう！！
①：ローカル座標を側面座標系にして、Ｘ軸、Ｙ軸に平行な線を２本ずつ作成する。
（４本の線は、基準軸に対しての相対距離を同一にする…例：１００と－１００等）
②：平行線の交点を結んだ直線を作成する。
側面から見て－４５度の線は、Ｘ、Ｙの比率１：１で作れます。
（４５度の三角形は、１：１：√２の比率が有りますよね？）
勿論、ＣＡＤの標準コマンドでも、４５度の線を引く事は出来ると思います。
（他にも４５度の線を作成する方法は、有ると思います。）
ポイントは、アイソメで操作しながらローカル座標を側面座標系に変えること。
ＣＡＤによって方法が異なりますが、私のＣＡＤ（ＳＰＡＣＥ／Ｅ）では２通りあります。
今回は、側面でのＸＹの座標軸を示す赤と青色の線を指示して、座標変更を行いました。
尚、一般にＣＡＤを起動した直後のローカル座標は、平面系になってます。
平面座標はモデル座標・絶対座標とも呼ばれ、ローカル座標とは区別される事も多いようです。
ＳＰＡＣＥ／Ｅでは、モデル座標を指定する事を、”ローカル座標を開放する”と表現します。
説明書とは、”ＣＡＤを作った人のメモ書き”という表現が、本当にピッタリです。
５、Ｌ形鋼の刃と背を作成する
４、で作成した線分が、Ｌ形鋼の刃と背の交線だとすれば、刃と背の縁端が必要です。
いよいよ立体的なイメージの作成という訳です。
Ｌ形鋼の刃と背は直角に交わるので、以下の方法で作成しました。
①：ローカル座標を側面系のままにして、平行線を作成する。
②：ローカル座標を平面系に変えて、平行線を作成する。
③：４５度の交線と求めた平行線の縁端を直線で結ぶ。
④：③で作成した２本の線を、新しいローカル座標の基準線に指定する。
①～③は、ここまでの操作を理解出来ていれば問題ないと思います。
Ｌ形鋼の刃と背を真横と真上の方向に設定した訳です。
③では、求めた３本の線がバラバラでは、見辛いので縁端を線分で結びました。
しかし、この２本の線分は、モデルの作成条件、”３０度傾いでいる”に利用出来ます。
Ｌ形鋼自体を３０度回転させるには、形鋼の軸線を回転軸に設定する必要が有るからです。
一般にＣＡＤ上での回転は、Ｚ軸回りで行われます。
（２次元ＣＡＤも、回転の中心に架空のＺ軸が有る、と考えれば分かり易いかも。）
それならば、形鋼の軸線（今回は刃と背の交線）を、Ｚ軸にしてしまえば良い。
この事が前述した、”アイソメで操作しながらローカル座標を変える”というポイントの本質です。
最低限覚えたい平面・正面・側面・立体の座標系は、無限に有る座標系の極一部なのです。
ここで皆さんに理解して頂きたいこと。
一般に地球上でのＺ軸は、”地面と空を結んだ線”ですが、それはとても曖昧な考え方です。
（ハワイに居る人とアラスカに居る人は、Ｚ値が違うのか？という事です。）
皆が共有出来るＺ値は、”物の底面と上面を結んだ線”なのです。
それ故に、Ｌ形鋼の軸線がＺ軸だと仮定するのなら、その様に設定すれば良いだけなのです。
これさえ分かれば、３次元モデリングの半分は、理解出来たも同然なのです。
６、Ｌ形鋼自体を回転させる
５、で設定したローカル座標は、形鋼を直角に切断した断面をＸＹ平面。
形鋼の軸線をＺ値と仮定した座標系です。
この状態で回転操作を行うと、形鋼自体を回転させる事になります。
具体的には、ＣＡＤの図形回転操作を手順通り行うだけです。
ＳＰＡＣＥ／Ｅならば、原点に軸線の端点を指定して、回転量を指定します。
後は形鋼の構成要素（今回は６本の線）を各々支持すれば、形鋼自体が回転します。
３次元専用の回転命令なんて無くても、３次元回転は可能、という訳です。
一般に、３次元モデリングにおいてコマンド（命令）が増えるのは確かです。
しかし、上記の操作で３次元の特殊コマンドなんて有ったでしょうか？
ローカル座標の変更操作だけ覚えれば、２次元モデリングでも使用するコマンドばかり。
この事が、一般に認識され難いのは…やはり説明書がメモ書きだから…かも知れません。
７、途中経過を確認する
ここまで出来たら、途中経過を平面・正面・側面で確認するのも良いでしょう。
確かに、何本もの線が交差すると、どちらが手前で上なのか分からなくなります。
今回は、側面から見て手前を白、向うを赤、軸線を黄色に分けました。
（３次元モデリングでは、色分けも重要な手法なのですが、私自身下手です。）
立体図を見て、白が手前…という位置関係が頭に浮かべば第一関門突破です。
そうでない（浮かばない）人は、ダメなのではなく、それが普通なのだと考えて下さい。
人間の遠近感は、光の強弱と影によるものが大きいのですが、ＣＡＤの表示には有りません。
シェーディングやレンダリングの手法を使えば、見た目の立体感は表現出来ます。
他人の意見を求めたり、作業を引き継いだりする際には、そんな手法も大切かも知れません。
そのために、ソリッドモデラーが注目されているのも確かな事実です。
しかし、サーフェイスモデリングでそれを説明すると、モデリングの本流から脱線します。
（シェーディング、レンダリングは、見た目の華やかさと裏腹に、操作は結構大変です。）
それに案外、自分でモデリングを行うと、どっちが手前か？は、分かるものです。
慣れると、他人が作成したモデルでも、落ち着いて眺めれば分かるようになります。
でも、せめて線の色分けくらいはして欲しい…と思うモデルも見かけます。
結局、他人には理解出来ないのだから…という気持ちが、私自身にも有るのかも？
そんな事だから、いつまで経っても、変人扱いも変らない？？？
次回、実際の３次元モデリング（実践編）では、例題の
（３）平面でのＺ値ゼロの位置で、Ｌ形鋼を切断する。
から、説明したいと思います。（いよいよ、サーフェイスの登場）
興味のある方は、お楽しみに！！！
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