コンピュータグラフィックス

コンピュータグラフィックス、略してCGは、コンピュータ内に形状、カメラ、光、材質、環境などの情報を設定し、計算によって画像や映像を生成する技術である。すでにある画像を入力として変換・解析する画像処理とは処理の向きが異なる。CGは、単独の作画技術ではなく、ビジュアル情報処理の中で画像処理や3次元復元と関係づけて理解する。

CGでは、まずコンピュータ上に仮想的なシーンを作る。シーンには、物体の形を表すモデル、カメラの位置や向き、光源、材質、背景などが含まれる。これらのデータをもとに、どの物体がどの位置に見えるか、光がどのように当たり反射するかを計算し、最終的な画像を得る。この「シーンのデータから画像へ向かう」流れがCGの基本である。

ディジタルカメラモデルの考え方で見ると、CGは形状モデル、幾何学的条件、光学的条件を与えて画像を生成する処理として整理できる。これに対して3次元復元は、撮影済みの画像から形状やカメラ位置などを推定する逆向きの処理である。ARのような応用では、実写画像にCG画像を重ねるため、CGと画像処理が組み合わされる。

CG制作では、キャラクター、背景、小物、ライト、カメラ、材質を組み合わせてシーンを作る。作成したシーンはレンダリングによって画像や映像になる。重要なのは、CG制作が単なる絵の作成ではなく、形状・視点・光・材質をデータとして組み立てる作業である点である。

ゲームでは、プレイヤーの操作やカメラ移動に応じて画面が毎フレーム変化する。そのため、CGは事前に1枚の絵を作るだけでなく、リアルタイムに画像を生成する処理として使われる。3Dゲームの描画エンジンは、モデル、カメラ、ライト、シェーダなどを使ってCG画像を連続的に生成している。

3Dゲームでキャラクターを表示する場合、形状モデル、テクスチャ、マテリアル、カメラ、ライトを用意し、描画処理で画面に出力する。この一連の流れがCGの典型例である。また、実写映像に仮想物体を重ねるARでは、実写側のカメラ位置や光の状態に合わせてCGを生成する必要がある。

CGは「仮想シーンのデータから画像を生成する技術」と押さえる。画像処理は既存画像を入力として加工・変換・解析する技術であり、処理方向が異なる。ビジュアル情報処理はCGや画像処理を含む上位概念である。選択肢では、画像を作る側の技術か、画像を処理する側の技術かを見分ける。

• ビジュアル情報処理
• 画像処理
• ディジタルカメラモデル
• モデリング
• レンダリング
• 3次元復元

• CGエンジニア検定
• 第1章

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