ワイヤーフレームモデル

3D コンピュータ グラフィックスにおいて、ワイヤーフレーム モデル( wireframe modelとも表記) は、3 次元(3D) の物理オブジェクトの視覚的表現です。これは、2 つの数学的に連続した滑らかな表面が交わる物理オブジェクトの各エッジを指定するか、 (直線の)線または曲線を使用してオブジェクトを構成する頂点を接続することによって作成される、ポリゴン メッシュまたはボリューム メッシュに基づいています。オブジェクトは画面空間に投影され、各エッジの場所に線を描画することによってレンダリングされます。「ワイヤー フレーム」という用語は、デザイナーが金属線を使用してソリッド オブジェクトの 3 次元形状を表すことに由来しています。3D ワイヤーフレーム コンピュータ モデルを使用すると、ソリッドとソリッド サーフェスの構築と操作が可能になります。3Dソリッド モデリングは、従来の線描画よりも高品質のソリッド表現を効率的に描画します。

ワイヤーフレーム モデルを使用すると、3D モデルの基盤となる設計構造を視覚化できます。オブジェクトを適切に回転させ、切断面を介して隠線を除去することで、従来の 2 次元ビューや図面/レンダリングを作成できます。

ワイヤーフレーム レンダリングは比較的単純で計算が速いため、比較的高い画面フレーム レートが必要な場合(たとえば、特に複雑な3D モデルを扱う場合や、外部現象をモデル化するリアルタイム システムの場合) によく使用されます。より詳細なグラフィックが必要な場合は、ワイヤーフレームの初期レンダリングが完了した後に、表面テクスチャを自動的に追加できます。これにより、デザイナーは、よりリアルなレンダリングに伴う長い遅延や、面や単純なフラット シェーディングの処理なしで、ソリッドをすばやく確認したり、オブジェクトをさまざまなビューに回転したりできます。

ワイヤーフレーム形式は、直接数値制御(DNC)工作機械のツールパスのプログラミングにも適しており、広く使用されています。

手描きのワイヤーフレームのようなイラストは、イタリアのルネッサンス時代にまで遡ります。^[2]ワイヤーフレームモデルは、 1980年代から1990年代初頭にかけて、当時のコンピュータでは「適切に」塗りつぶされた3Dオブジェクトを計算して描画するには複雑すぎたため、ビデオゲームで3Dオブジェクトを表現するために広く使用されました。ワイヤーフレームモデルは、コンピュータ支援製造（CAM） の入力としても使用されます。

3Dコンピュータ支援設計(CAD) モデルには主に 3 つの種類があります。ワイヤー フレームは最も抽象的で、現実的ではありません。その他の種類は、サーフェスとソリッドです。ワイヤー フレーム モデリング法は、点または頂点を接続する直線と曲線のみで構成され、それによってオブジェクトのエッジを定義します。

オブジェクトは、(1)頂点テーブルと(2)エッジテーブルの2つのテーブルによって指定されます。

頂点テーブルは、原点を基準とした各頂点の 3 次元座標値で構成されます。

エッジ テーブルは、各エッジの開始頂点と終了頂点を指定します。

単純な解釈では、エッジ リストを使用して適切な頂点の画面座標間に直線を描くだけで、ワイヤーフレーム表現を作成できます。

より詳細なレンダリング用に設計された表現とは異なり、面情報は指定されません (ソリッド レンダリングに必要な場合は計算する必要があります)。

頂点の 3D 座標を2D 画面座標に変換するには、適切な計算を実行する必要があります。

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1. エンジニアリンググラフィックスの原理（マクスウェル著、マクミラン国際版）
2. ASME エンジニア データ ブック(Clifford Matthews 著)
3. ND Bhatt によるエンジニアリング図面
4. テクスチャリングとモデリング(Davis S. Ebert 著)
5. アラン・ワットによる3D コンピュータ グラフィックス