【2024】サーフェスレンダリングとは？ボリュームレンダリングとの違いとメリット・デメリット
3Dモデルを制作する方にとって、レンダリング方式の理解は必須です。
中でも、アニメーションの制作やプロダクトデザイン作業を中心としている方は、サーフェスレンダリングの理解が必要でしょう。
本記事では、サーファスレンダリングの概要やボリュームレンダリングとの違い、メリットデメリットなどを解説します。
また、サーフェスレンダリングが活用される事例や、サーフェスレンダリングに最適な3Dモデリングソフトも併せて紹介します。
サーフェスレンダリングとは
サーフェスレンダリングとは、面情報によってモデルの制作を行うレンダリング方式です。
実際にはワイヤーフレームと呼ばれる針金のようなものでできた、骨格に紙のように薄い面のみを使って表面の表情を出し制作するというものです。
つまり、制作しているオブジェクトの内部情報は保有していないため、断面をカットすると中は空洞の状態となっています。
サーフェスモデルにおいては、ポリゴンと呼ばれる小さな面を使ってモデルを構築していく形で制作していきます。
ボリュームレンダリングとの違い
ボリュームレンダリングの場合は、2次元で構成されたレンダリングではなく、物質の内部までしっかりと表現されるレンダリング方式です。
つまり、断面をカットしたときに内部の情報まで詰まっているモデルになっているということです。
たとえば、医療分野では人体の細胞をレンダリングで表現することがありますが、そういった際には内部の密度や疾患部位の情報が必要となります。
そういった情報をより視覚的にわかりやすくするためにボリュームレンダリングは使われるのです。
つまり、サーフェスレンダリングとボリュームレンダリングは制作モデルの用途によって使い分けることで、必要としているモデルを手にすることができます。
面だけで表現した方が効率的な場合にはサーフェスレンダリングを、物質内部まで情報が必要な場合にはボリュームレンダリングを用いるのが効果的です。
サーフェスレンダリングのメリット
サーフェスレンダリングのメリットは主に2つです。
- 立体感のある描画が可能
- 物体の表面積を計算しやすい
立体感のある描画が可能
サーフェスレンダリングの最も大きなメリットは、立体感のあるモデルを制作できるという点です。
サーフェスレンダリングは、面同士の関係性がしっかりと計算されたレンダリング方式となっています。
そのため、陰影をよりリアルに表現することが可能で、数値に基づいたリアルな表現ができるのです。
物体の表面積を計算しやすい
サーフェスレンダリングの2つ目のメリットは、立体の表面積を計算しやすいという点です。
物質の境界線を明確に決めているため、表面の長さや面の角度、全体の体積などを簡単に確認することができます。
精密な設計を必要とする場合には、サーフェスレンダリングが向いているでしょう。
サーフェスレンダリングのデメリット
一方で、サーフェスレンダリングにはデメリットも存在します。ここでは、2つのデメリットについて解説します。
- 形状が曖昧なデータには不向き
- ポリゴンの制作によりデータの精度が落ちるケースもある
形状が曖昧なデータには不向き
サーフェスレンダリングは、形状が曖昧なデータを制作することが難しいです。
物体の表面を明確に設定するため、ボケのあるデータを制作することは難しいのです。
具体的には、雲や炎といった表面だけで物質の状況を把握することができないモデルには向いていません。
このような物質は内部情報を含めて、雲や炎として認識することができるからです。
面だけでは構成できないモデルを正確に再現することが求められる現場では、サーフェスレンダリングは不向きです。
ポリゴンの制作によりデータの精度が落ちるケースもある
サーフェスレンダリングは、ポリゴンを使用してレンダリングを行います。
一般的に、ポリゴン数が増えるほどモデルにデータ量を必要とし、求めているクオリティに満たないこともあります。
より精密なレンダリングを必要とする場合にはボリュームレンダリングが向いていることもあるのです。
サーフェスレンダリングが活用される事例
サーフェスレンダリングは、さまざまな物質を制作する際に用いられます。
ここでは、サーフェスレンダリングが活用される3つの事例について詳しく解説していきましょう。
プロダクトデザインの提案（ハードウェアの開発）
表面積や物体の体積について、より精密な情報が必要となるハードウェア設計・開発の提案段階では、 サーフェスモデリングが使われることが多いです。
また、サーフェスモデリングでは曲面の情報を独自に設定し制作することが可能となるため、最適な面を提案できます。
ゲームのキャラクターやオブジェクト製作（ソフトウェアの開発）
ゲームに用いられるキャラクターや、背景のオブジェクト制作にはサーフェスレンダリングが採用されるケースが多いです。
平面と曲面を思うように再現することが可能であるため、自分が考案したモデルを高い再現度で表現することができます。
建築物や景観のイメージ制作
最終的に、完成度の高いリアルなモデルを3D上で再現するためには、ソリッドモデリングを使用しますが、その前段階のイメージ制作やデザインすり合わせの場合には、より自由度が高いサーフェスレンダリングが用いられることが多いです。
また、建築物の物理演算が必要ではないアニメーションの建物を制作する場合には、サーフェスレンダリングが用いられる場合もあります。
サーフェスレンダリングが得意な3Dモデリングソフト
それでは、実際にサーフェスレンダリングの表現を得意とする3Dモデリングソフトを4つ紹介します。
MAYA
高い品質の3DCGレンダリングができるソフトウェアを求めている場合には、 オートデスク社から出ているMAYAを使用すると良いでしょう。
こちらのソフトウェアはアニメーション制作で有名なDisneyやPixarでも使用されているほどレベルの高いレンダリングソフトウェアです。
キャラクターを整える事はもちろん、アニメーションを制作することもできますし、 画像を使用したモーショングラフィックスにも対応しています。
また、テクスチャの再現に強く、爆風を再現すしたり、物質の表現を織物のようなテクスチャに整えたりすることも可能です。
自分が表現したいモデルを制限なく制作することができるでしょう。
ちなみに、レンダリングソフト「Arnold」がMAYAに付属しており、直感的な操作でモデルを制作・レンダリングが可能な点も特徴となっています。
MAYA LT
MAYA LTは上記で紹介した「MAYA」の廉価版の位置付けとなっているソフトウェアです。
こちらはMAYAの一部の機能が使用できなくなっていますが、月額5,500円で使用できるコストパフォーマンスが魅力です。
MAYAは月額36,300円で使用できる高額ソフトウェアなので、6分の1程度の値段で使用できるのはありがたいポイントでしょう。
もちろん、必要十分の機能はついており、3Dモデルの制作とレンダリング程度であれば問題なく再現することが可能です。
ただし、MAYAには付属しているレンダリングソフト「Arnold」が使用できず、直感的なレンダリングは難しいので、レンダリングを目的としてソフトウェアを検討しているのなら、MAYA本製品版を利用した方が良いでしょう。
3ds Max
3ds Maxはレンダリングだけでなく、設計にも強いソフトウェアで、建築分野でレンダリングを行うことが多い場合に人気となっています。
こちらを使用すれば、建築物をレンダリングする場合、イメージの制作から最終的な完成イメージまでワンストップで制作することができます。
また、アニメーションにも強いという特徴があります。
3ds Maxの機能を使えば、流体（水、油、溶岩など）を簡単に制作できるほか、重力の再現も可能となります。
加えて、プラグインが豊富という点も特徴です。
後ほどさまざまな機能を追加することができるため、レンダリングの操作性を高めることが可能です。
さらには、オートデスク製品ということで、レンダリングソフトウェアArnoldが組み込まれていることもあり、難易度の高いレンダリングでも専門知識不要で制作できます。
MAYAと同様に非常に高価なソフトウェアですが、こちらのソフトウェア一つでやりたい表現をすべて可能とするため、導入を検討してみても良いでしょう。
Fusion360
Fusion360は、設計、エンジニア、電子、製造などに特化したソフトウェアです。
3Dモデリング機能の他に、CAD、CAM、CAE、PCB などの機能が統合されているため、製品デザインや機械設計などには非常に便利なソフトウェアとなっています。
また、数値を確実に表現できるにもかかわらず、初心者の人でも少し使用すれば慣れるほど直感的な操作性が手に入ることもおすすめのポイントです。
加えて、物質表面のテクスチャが豊富で、のちほど追加することも可能なので、自分の作りたいモデルをしっかりと相手に提案することができるでしょう。
3Dソフトの中では月々にかかる費用も比較的抑えられているため、高コストパフォーマンスな製品といえるでしょう。
まとめ
本記事では、サーフェスレンダリングの概要やボリュームレンダリングとの違い、メリット・デメリット、そしてサーフェスレンダリングが活用される事例や最適な3Dモデリングソフトを詳しく解説しました。
レンダリングを行う場合には、適したソフトウェアが必要となります。
今回のようなサーフェスレンダリングの場合、表面の数値を精密に測れることや、イメージした表現を視覚化できるかというポイントが製品を選ぶポイントとなります。
今回紹介した4つのソフトウェアは非常にスペックの高いものとなりますので、導入を検討してみてください。
また、モデルを制作した後のレンダリングを行う場合に頭を悩ませるポイントは、「レンダリングに時間がかかる」「費用が高い」ということでしょう。
精密なレンダリングを行うためにはサーバー構築やスペックの高いPCが必要となるからです。
そのような場合には、当社モルゲンロット社が提供する「Render Pool」を検討してみてください。
Render Poolにはのような特徴があり、3Dモデルを制作している方から人気を博しています。
- クラウドベースのレンダリングで速度が圧倒的に速い
- インターフェイスが直感的で初心者でも簡単に利用可能
- 1分3円からの料金で高いコストパフォーマンスを実現
Render Poolを利用すれば、サーバーを構築する必要やレンダリングの長い待ち時間を体感する必要はありません。
ぜひ利用を検討してみてください。