ポリゴンメッシュ

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イルカを表現している三角形メッシュの例

ポリゴンメッシュまたは非構造グリッドとは、3次元コンピュータグラフィックスとソリッドモデリングの多面体オブジェクトの形状を定義する頂点の集合のこと。レンダリングを簡素化するため、通常は三角形四角形または他の単純な凸型のポリゴンで構成されているが、より一般的な凹面の多角形、または穴のあるポリゴンで構成されることがある。

ポリゴンメッシュの研究は、コンピュータグラフィックス幾何学モデリングの大きなサブ分野である。ポリゴンメッシュの異なる表現は、異なるアプリケーションや目的に合わせて使用​​されている。メッシュ上で実行される操作にはブール論理、平滑化、簡素化、および多くの他が含まれる場合がある。ネットワークのための表現、"ストリーミング"と"プログレッシブ"メッシュは、ネットワーク上でポリゴンメッシュを送信するために使用される。ポリゴンメッシュは、明示的に表面のみ(ボリュームが暗黙的である)を表現するのに対して、ボリュームメッシュは表面と構造のボリュームの両方を明示的に表現するという点で、ポリゴンメッシュとは別個のものである。ポリゴンメッシュは広くコンピュータグラフィックスで使用されているため、レイトレーシング、衝突検出、および剛体の力学のためのアルゴリズムが存在する。

メッシュのモデリングの要素[編集]

ポリゴンメッシュモデリングの要素

ポリゴンメッシュで作成されたオブジェクトは、異なるタイプの要素を格納する必要がある。これらには、頂点、辺、サーフェス、ポリゴンや曲面などがある。多くのアプリケーションでは、ただ、頂点、辺、面またはポリゴンのどちらかが格納されている。レンダラが唯一3辺の面のみをサポートすることがあり、その場合、ポリゴンは、上記の「イルカを表現している三角形メッシュの例」に示すように、多数の3辺の面で構成されている必要がある。しかし、多くのレンダラは4辺もしくは5辺以上のポリゴンをサポートしている、または、その場で3角形に変換することができるため、3角形の形式で保管する必要がなくなる。また、ヘッドモデリングのような特定のアプリケーションでは、3辺と4辺の両方を作成できることが望ましい。

頂点は、色、法線ベクトル、テクスチャ座標などの他の情報と共に位置を表す。は2つの頂点間の接続のことである。とは閉じられた辺の集合であり、三角形の面は3つの辺を持ち、四角形の面は4つの辺を持つ。ポリゴンは面の集合である。多辺の面をサポートしているシステムでは、ポリゴンと面は等価である。しかし、ほとんどのレンダリングハードウェアは、わずか3辺もしくは4辺のみをサポートしていて、それゆえポリゴンは、複数の面として表現される。数学的にポリゴンメッシュは、幾何・形状・トポロジーなどの他の要素を持つ、非構造格子または無向グラフと考えることができる。

サーフェス、より頻繁にはスムージンググループと呼ばれるが、便利だが、なめらかな領域をグループ化するには必要がない。ソーダの缶など、キャップとシリンダーを考えてみよう。辺のスムースシェーディングの場合は、すべての面の法線は、中心から水平方向を指している必要があるが、キャップの法線は +/-(0,0,1)方向を指している必要がある。単一のフォンシェーディングされたサーフェスとしてレンダリングされると、折り目の頂点は、不正な法線を持つことになる。従って、平滑化を停止する場所を決定するいくつかの方法は、メッシュを滑らかな部分にグループ化するのに必要とされ、ポリゴンを3辺の面にグループ化するのと同様な方法となる。サーフェス/スムージンググループを提供する別の方法として、メッシュは、分割角度など、同じデータを計算するために必要な他のデータが含まれる場合がある (この閾値以上の法線を持つポリゴンは自動的に別のスムージンググループとして扱われたり、または分割や面取りなどのいくつかの技法が自動的にそれらの間の辺に適用される)。さらに、非常に高解像度のメッシュでは、ポリゴンが非常に小さいため必要性が無意味になるとして、スムージンググループを必要とする問題を受けにくくなる。さらに、別の選択肢は、単にメッシュの残りの部分からサーフェスを切り離す選択肢が存在する。レンダラは、連続していないポリゴン上で縁を滑らかにしようとしない。

メッシュフォーマットは、または他の有用なデータを定義しない場合がある。グループはメッシュの独立した要素を定義し、骨格アニメーションのサブオブジェクトを分けたり、非骨格アニメーションの独立した役者を分けたりするのに有用である。一般的にマテリアルは、レンダリング時にメッシュの異なる部分が異なるシェーダを使用できるように、定義される。ほとんどのメッシュフォーマットは、また、何らかのUV座標の形であり、これは、2次元テクスチャマップのどの部分が異なるポリゴンのどの部分に適用するかを表示するためのメッシュが"展開"された別の2次元表現である。

関連項目[編集]