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デザインの現場におけるアナログとデジタル(後編)

近年機能の向上などにより、ラフスケッチやポンチ絵を参考に直接サーフェスモデリングを実行する手法や、デジタル空間でアナログ的な絵や3D曲線を直接描く手法が用いられています。従来とは異なる新たな価値を生み出す手法を詳細にご紹介します。

イメージをダイレクトにモデリング ~瞬時にソリッドデータへ~

近年のサーフェスモデリングテクノロジーの進化により、3Dデータ化のプロセスにも変化があります。従来、ラフスケッチやポンチ絵をトレースすることで生成されたワイヤーフレームから、3Dモデルを生成する手法が用いられてきました。しかし、近年サーフェスモデリング機能の柔軟性の向上などにより、ラフスケッチやポンチ絵を参考に、直接サーフェスモデリングを実行する手法が広く活用されてきています。その直接サーフェスモデリングを実行する際用いられる代表的な手法が「サブディビジョンサーフェス」を活用したモデリング手法です。

サブディビジョンサーフェスは、粘土細工をつまんだりひっぱったりするような感覚で、直感的に有機的な形状のモデリングを可能とする技術です。この技術はもともと3D CG(Computer Graphics)ツールには搭載されていましたが、近年工業系3DCADにも採用され始めました。サブディビジョンサーフェスは、サブディビジョンサーフェスをコントロールしている制御点や制御線と呼ばれる要素を感覚的に移動させることにより、粘土の塊のような形状を自由に変形させることができます。

サブディビジョンサーフェスモデリング

サブディビジョンサーフェスモデリング

制御点および制御線

制御点および制御線

このサブディビジョンサーフェスの特長としては、どんなに形状変更してもサーフェスは基本的には曲率連続、つまりG2連続を維持します(意図的にエッジ<G0>を生成することもできる)。また、形状変更の際、他のシステムでありがちな隣接するサーフェス間が剥がれません(隙間が生じない)。つまり、曲率連続のクローズサーフェスを維持しているため、必要に応じて瞬時にソリッドデータ化することが可能です。

曲率連続のクローズサーフェスを維持

曲率連続のクローズサーフェスを維持

サーフェスモデリングとソリッドモデリングの相互連携

サーフェスモデリングとソリッドモデリングの相互連携

[関連情報]デザインと機械設計業務をつなぐ

形状を直接生成する手法により、CADオペレーターはワイヤーフレームの作成後、スイープなどの機能でサーフェスを作成する工程から解放されました。これにより、工数の大幅削減が可能となりました。また、サブディビジョンサーフェスの簡便な操作性は、デザイナー自身が初期デザインを3次元空間で直接実行することも可能としました。これにより、デザイナーによるポンチ絵などの作成工程をゼロにすることも可能です。立体形状を直接生成するアプローチにより、3Dモデル生成までの工程が大幅に短縮されます。このため、一つのデザイン案の検討時間が短縮され、限られた時間内で複数のデザイン検討が可能になるというメリットが生まれました。

しかし、デザイナーからは「いきなり3Dには抵抗がある」「キャラクターラインを明確にしたい」「アイデアを膨らませるために、もっと気軽に検討をしたい」といった要望もあり、従来のポンチ絵と併用するアプローチも継続して取り組まれています。

ラフスケッチやポンチ絵の3Dデジタル化

紙と鉛筆を用いたラフスケッチやポンチ絵の作成と同様に、デジタル空間でラフスケッチやポンチ絵を描く手法も用いられています。コンピューターでポンチ絵を描く際、一般的にペンタブレットと専用のペンを用います。これらを用いることで、一般的なマウスでの操作とは異なり、デザイナーは生きた線をデジタル空間に描けます。

また、ペイントソフトで描いた曲線(ラスターデータ)を3DCADソフトに取り込み、ベクターデータ化しサーフェスのキャラクターラインとして活用することも可能です。ドローソフトで描かれた曲線は、CADの中間ファイル形式であるdxfなどで出力すると、ベジェ曲線がスプライン曲線に変換されます。

このように、デジタル空間にてポンチ絵を描くことにより、効率良く3Dデータ化でき、さらに数多くのデザイン案を効率良くデジタルデータとして蓄積できるようになりました。

デジタル空間でのデザイン検討

デジタル空間でのデザイン検討

ラフスケッチをトレースし、3DCADにインポート

ラフスケッチをトレースし、3DCADにインポート

しかし、従来この手法で描いた曲線は2次元的であり、アイソメ図も擬似的な3次元表現であるため、デザイナーによる3次元的な検討・表現という面では機能的に不足していました。当然、3次元的な形状を他者に伝えるという点でも不足しています。そこで、ポンチ絵的な初期デザインをコンピューター内で3次元的に描く手法、つまり、3次元空間に初期デザインを3次元的に描く方法も用いられてきています。

この手法の一例として、図のように3DCADソフト内で実施する手法があります。

提供元:株式会社シーク様

提供元:株式会社シーク様

ラフスケッチ機能は、線幅(ペン幅)、線種の変更が可能で、ペンタブレットを使用することにより、筆圧やペンの角度など紙とペンを使用した手書きスケッチと同様の操作感を味わえます。円や直線などプリミティブな形状も容易に作成でき、手書きスケッチ以上の操作性を得られます。

スプライン曲線は、制御点の追加や削除、外挿(延長)や次数の変更も可能です。専用のインターフェイスにより、スケッチ機能と合わせ、従来の3DCADソフトとは異なるナチュラルな操作性から、アイデアを3次元的に具現化できます。

スプライン曲線の編集

スプライン曲線の編集

プリミティブな曲線作成機能

プリミティブな曲線作成機能

エクスペリエンス時代のデザイン業務におけるCAID(ケイド)

従来の紙とペンのナチュラルな操作性を失わずに、立体的な曲線により、従来困難であった3次元的なデザイン検討が可能になりました。また、3次元的な曲線はデザインの検討イメージを他者に伝えるという点でも効果的です。

ポンチ絵から始まるアイデアスケッチからの初期デザイン検討。感性を妨げない柔軟なサブディビジョンサーフェスモデリングから、G2、G3連続を実現する高品質なサーフェスモデリング機能。そして現物の世界をすばやく目の前に展開するフォトリアルスティックなレンダリング。エクスペリエンス時代の新たな製品開発は「CAID:ケイド(Computer Aided Industrial Design)」がイマジネーションを加速させます。

3DCADにおけるリアルタイムなレンダリング1

3DCADにおけるリアルタイムなレンダリング1

3DCADにおけるリアルタイムなレンダリング2(提供:酒井医療株式会社様、株式会社シーク様)

3DCADにおけるリアルタイムなレンダリング2
(提供:酒井医療株式会社様、株式会社シーク様)

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本トピックスでご紹介しきれなかった内容を資料にまとめています。また、2016年6月1日に開催された3DEXPERIENCE FORUM Japan 2016において、株式会社シーク様による「アイデアの具現化を加速する活用事例セミナー」を開催しました。活用事例セミナーの内容を踏まえた資料のご提供もできます(無料)。ぜひ情報収集や検討資料としてお役立てください。

アナログ的なイメージを3DCADデータ化するその他手法を前編で解説!

デザインの現場におけるアナログとデジタル(前編)

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現代はデジタル化により、形状を3Dデータで忠実に再現できるようになりました。しかし、デザインの現場ではいわゆるラフスケッチやポンチ絵に代表されるアナログ的な手法が今も用いられています。アナログを3DCADデータ化するさまざまな手法をご紹介します。

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