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ポリゴン:立体を表現する技術

絵を描く世界では、奥行きのある立体的な物も、平らな紙や画面には平面的=平面的にしか描けません。どうすれば、平面上でも奥行きを感じさせることができるのでしょうか。一つの方法は、遠近法を使うことです。遠くの物は小さく描き、近くの物は大きく描くことで、遠近感を表現できます。しかし、コンピューターを使って絵を描く、いわゆるコンピューターグラフィックスの世界では、遠近法だけでなく、もっと複雑な方法を使います。その一つが「多面体」と呼ばれる技術です。多面体とは、三角形や四角形などの多角形を組み合わせて、立体物を表現する方法です。例えば、球を描きたいとします。一つの大きな円で描くだけでは、ただの円にしか見えません。しかし、無数の小さな三角形を組み合わせて球体を作ると、まるで本物の球のように見えます。なぜなら、小さな三角形の面一つ一つに光や影を付けることで、立体感や奥行きを表現できるからです。三角形だけでなく、四角形や五角形など、様々な多角形を組み合わせることで、もっと複雑な形も作れます。人間や建物、車など、どんな形でも多面体で表現することができます。ゲームや映画で私たちが見ているリアルな3次元映像は、ほとんどがこの多面体技術によって作られています。コンピューターは、多面体の形や大きさ、位置、そして光源の位置などを計算して、画面上に立体的な映像を作り出しているのです。まるで魔法のような技術ですが、実は数学と物理学に基づいた緻密な計算によって実現されているのです。
ソフトウェア

設計を加速するコンピューター支援設計

設計の作業を計算機で助ける仕組み、いわゆる計算機支援設計(CAD)は、設計の仕事を計算機上で行うための仕組みです。従来は、製図板や鉛筆などを手に持って行っていた設計作業を、計算機の画面上で絵や図形といった数値情報として行うことができます。CADの登場によって、設計の仕事は大きく変わりました。 設計の仕事が速くなり、より正確な設計ができるようになっただけでなく、費用も抑えられるようになりました。今では、建物や機械、電気、土木など、様々な分野で広く使われており、製品作りや社会基盤の整備には欠かせない技術となっています。 例えば、建物の設計では、CADを使うことで、建物の外観だけでなく、内部の構造や配管、配線なども詳細に設計することができます。また、設計データは数値で管理されるため、設計変更が生じた場合でも、容易に修正することができます。さらに、3次元モデルを作成することで、完成イメージを視覚的に確認することも可能です。 機械設計の分野では、CADを用いて部品や装置全体の設計を行います。部品の形状や寸法、材料などを指定することで、正確な図面を作成できます。また、強度解析や動作シミュレーションなども行えるため、設計の質を高めることができます。 このように、CADは様々な分野で活用され、設計作業の効率化、高精度化、そして低価格化を実現しています。今後も、技術の進歩とともに、より高度な機能が追加され、設計の可能性を広げていくことでしょう。本稿では、CADのあらましや利点、今後の見通しについて詳しく説明していきます。