Last Update: July 2010-1987. Kajiyama
 2010年度改訂版 講義ノート

ワイヤーフレームによるモデリング

福岡大学工学部図学教室 梶山 喜一郎

■ 第1回目の授業: 初めてコンピュータを利用する       [ワイヤーフレームによるモデリングの総目次に戻る]

目標:このようなワイヤーフレームのグラフィックス(参考:先輩達の作品)を作成できるようになることと、
   そのための「図形(空間)操作と座標系」の知識とスキルを理解することです。
   作品ができたら、このサブテーマは合格です。
   ・ほんの少しの努力でアニメーションもできるようになります。

テーマ1:コンピュータを利用するための基礎知識

テーマ2:システム(2006年改訂版)とデータの準備    
     USBメモリーに入ったCAADシステムとデータを貸します。


まず、教室のコンピュータとドライブの関係を理解する。

デスクトップの「マイコンピュータ」をダブルクリックし、
ドライブと装置の関係を理解する。
特に、USBメモリーのドライブを確認する。
教室と自宅のコンピュータではこの関係が異なります。
2010年度後期より教室のシステムが変更になり、Gドライブで使用します。




テーマ3:CAADシステムの全体像の観察



[メインメニュー画面]

テーマ4:オンラインマニュアルをよく読み理解する


テーマ5:CAADシステムの起動と終了

  [1]  Windows XPでのシステムの起動方法

   1.ソフトウェア・データの「USBメモリー」を、ドライブ [g:] に挿入します。

    注意:[ドライブ名]は機種によって異なる。使用しているコンピュータのドライブを必ず確認する!

   2.スタート(デスクトップ画面左下)をクリックする。

   3.「ファイル名を指定して実行(R)」をクリック。

    「ファイル名を指定して実行」 ダイアログボックス が表示される

 


   4.「 g:\caad\menu」 と入力して、「エンターキー」を押す。

    ・「 g 」 は、USBメモリーのあるのドライブ名。
    ・「 : 」 (コロン)は、「 Enter 」キーから、左2つのキー( ケ,*,: )
    ・「 \ 」 (エ ン)は、「 BS 」キーから、左隣のキー
    ・「caad」「 menu 」 は、プログラム名

    しばらく待つと、システムが起動し、メインメニューが表示される。


  [2] Windows 7でのシステムの起動方法

    「Windows 7」では二つの方法が有る。

    方法1. 「ファイル名を指定して実行」の場所が異なる。
      「スタート」->「すべてのプログラム」->「アクセサリ」->「ファイル名を指定して実行」


    方法2. 「スタート」->「検索の開始」の欄に「g:\caad\menu」を入れて検索すると起動する。

      「検索の開始」の欄に「g:\caad\menu」を入れる。

       起動しない場合は、USBメモリーのあるのドライブ名[g]が間違っている。

 


  [3]「終了」は、メインメニュー の 「8.CAADシステムの終了(数値キー 8)」 を押す。


テーマ6:透視図に着色

 [メインメニュー画面]の「5 カラーグラフィツクス」を選択します。



テーマ7:コンピュータの中の立体図形を見る?

 [メインメニュー画面]の「4 3次元図形のパース表示」を選択します。次の画面が表示される。

作成したパースのデータNoを選ぶ

 A. 「1.ゴトウ」列島の3Dデータを選択しなさい。

 B. カメラマンを動かしコンピュータの中の立体図形を撮影させる。

  仮想のカメラマンは(400,500,800)の場所にいます。カメラマンの位置の座標をCAADに指示しなさい。
  次に、仮想カメラの方向を指示しなさい。
  コンピュータの中のカメラマンと話をするためには、
  お互いにどの様な学問的知識を共有しなければならないかを考察しなさい。
  まずは、座標系について共通な知識がなければ、撮影はできません。

  1. カメラマンの位置を座標(X,Y,Z)で決めます。

仮想カメラの位置:視点の位置をCAADシステムに指示する

  2. カメラの視線の方向を、(A)ヘッディング、(B)ピッチ、(C)バンクの値により決めます。




  3. カメラの視線が、目的とする図形に向いていなければ、なにも写っていません。
  4. カメラマンは、いつも立体空間の中でY軸方向を正面に向いて立っています。

仮想カメラの視線:角度をCAADシステムに指示する


あなたの指示が良ければ、仮想カメラにパース(透視図)が表示される

テーマ8:ワイヤーフレームモデルのデータとなる図面を持参する

     演習で使用する図面の大きさはこの図よりも大きい縮尺を使用して下さい。
     手のひらに隠れるような、小さい縮尺の図面では誤差が大きくなり、作業できません。
     夏休み期間に図書館等で探して下さい。

■ 第2回目の授業: 立体図形と3D図形データの関係

テーマ1:前回の復習(座標系の知識) コンピュータの中の立体図形を見るには?

 [メインメニュー画面]の「3次元図形のパース表示」を選択します。

 A. 「1.ゴトウ」列島の3Dデータを選択。

 B. カメラマンを動かしコンピュータの中の立体図形を撮影させる。



テーマ2:立体図形のデータを記録するコ−ディング用紙を印刷する演習


立体図形のデータを書き込むための用紙を、必要枚数印刷し準備する。シートAは頂点の情報を、シートBは稜線の情報を記録する。

・pdf形式コ−ディング用紙ダウンロード

・word形式コ−ディング用紙ダウンロード

テーマ3:立体図形のコ−ディング表作成とデータ入力の手続

 A. 図学I(図形情報I)の復習

  1. 立体図形と、頂点、稜線、面分の構成要素の確認
  2. 立体図形を可視化する−−立体図形を立体図として描く。
  3. 立体図形と立体図、正投影図(三面図)の関係の確認
  4. 正投影図(三面図)には、頂点のx、y、z座標の情報が描かれている。

 B. 図形数値データ作成の手順

  ピラミッド(各辺100 高さ100)を事例に手続きを演習します。

  1. 立体図形を立体図に描き、頂点・稜線・面分の構成要素を見えるように(可視化)する。
  2. 頂点、稜線、面分の構成要素にラベル(番号)を付ける。
  3. すべての頂点のx、y、z座標を求める。
  4. 全ての稜線を2つの頂点で定義する
  5. すべての頂点のx、y、z座標を求める。
  6. 全ての稜線を2つの頂点で定義する
  7. すべての頂点のx、y、z座標をコーディングシートAに記述する。
  8. 全ての稜線をコーディングシートBに記述する。
  9. この作業を再確認してデータのチェックを行う。



 C. 数値データ入力の手順

  1. コーディングシートA・Bの数値を「新規作成」を利用してコンピュータに入れる。
  2. 誤った数値入力は、気にせず先へ進む。
  3. 編集作業でこの誤りを訂正する。
  4. 8文字で図形の名前(データファイルの名前)を決める。
    データファイルの名前は英数字以外は使用しない。
  5. 仮想カメラマンを動かしコンピュータの中のピラミッドを撮影させる。
  6. 誤ったピラミッドの形であれば、再編集作業に入り、
    正しい図形になるまで何度も作業を繰り返す。



課題 ピラミッドの完成


テーマ4:演習 立面図と平面図から立体図形のデータを作成する。

     a. 第4回目授業「テーマ1より」基本図形を見つけ出す。
     b. 基本図形の立体図を描き、総ての頂点に番号をつける。
     c. 基本図形の頂点の座標が前もってわかっている場合は、
        第2回目授業「テーマ3」により立体のデータを作成する。

     d. 図面で図形が与えられ、頂点の座標がわからない場合は、
       立面図と平面図の2枚の図面を用いて座標を計測し、立体のデータを作成する。

       1. 図面より座標値を求める演習 次の問題を解きなさい
       2. 求めた座標番号の座標値をコ−ディングシートに記入し、立体を表示する。


(1) 立面図と平面図を投影面の位置に戻し、図面のX-Y-Z座標軸を合わせる。


(3) 立体図形の頂点番号と稜線番号の確認           

・立体図に頂点番号を打ち、立面図と平面図にも頂点番号を打つ。
・立体図に稜線番号を打ち、立面図と平面図にも稜線番号を打つ。


(4) 立体図形の頂点の座標の読み取り

・立面図と平面図に方眼紙をかぶせ、1mmを10目盛りとし座標値を読む。
・立面図(X,Z)と平面図(X,Y)から全ての頂点の(X,Y,Z)座標を読む。


(5) 全ての作業が終わったらコ−ディングシートA・Bを完成する。
(6) コ−ディングシートA・Bを入力しモデルを完成する。




 テーマ5:今日の課題・宿題:今日の目標(立体図形と座標)を理解したかどうか?

  1. 立体図形を3Dグラフィックスのためのデータに変換することを学習します。
    理解できれば宿題が出来ます。

  2. 課題A、Bの三面図があります。
    テクニカルイラストレーション(立体図)を使用して、
    課題A・Bの図形を他人に見せてください。

  3. 立体図に、頂点と稜線の番号(ラベル)を付けなさい。
    課題A  課題B

  4. 課題A、Bの図形のデータをコーディングシートA・Bに書き込みなさい

  5. 完成しなければ、次回の授業開始までに、課題A・Bの立体図をA4の紙1枚に描いて提出する。
    またコンピュータに課題A、Bの立体図形を表示しておくこと。
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■ 第3回目の授業: 立体図形と図形操作
前回未提出者の宿題チェック

テーマ1:使用する資料・図面の大きさの再確認
     これからの演習で使用する図面の大きさはこの図よりも大きい縮尺を使用して下さい。
     手のひらに隠れるような、小さい縮尺の図面では誤差が大きくなり、作業できません。


テーマ2:立体図形とコンピュータによる図形操作
     基本図形に操作を加え新しい立体図形を生成する。


    a. 3次元図形データの編集(図形操作)解説

    b. 演習: 基本図形のデータ修正と編集(図形操作)
       理論(平行移動・回転・拡大縮小・増殖・合成)と手続き
     1. 1個の立体図形をX軸、Y軸、Z軸の軸のまわりに回転する。
     2. 1個の立体図形をX軸、Y軸、Z軸方向にm倍拡大・縮小する。
     3. 1個の立体図形をX軸、Y軸、Z軸方向にLずつ移動しN個複写する。
     4. 1個の立体図形をX軸、Y軸、Z軸方向にLずつ平行移動する。
     5. N個の立体図形を1つの図形に合成する。

     6. 演習課題 ピラミッドの積み木(課題1、2)と、らせん階段を作る
     7. 演習課題 図形操作を数学的知識で考察しなさい(上級志向者)


課題1 ピラミッドの積木を制作
(授業第2回目のピラミッドを使う)

増殖-平行移動-合成
図形操作を使用する。


課題2 ピラミッドの砂時計
(課題1を使う)
平行移動-回転-合成
図形操作を使用する。




サーフェイスモデルでの練習課題が待っています。




テーマ3:コンピュータの中のファイルの管理 (内容の確認と不要なデータの削除)
     不要な3D図形データファイル(立体図形)は、早めに削除します。
     USB使用のシステムの容量は15Mbytです。満杯になると、
     せっかく作ったデータが追加保存できません。
     (フロッピー使用ではデータの容量は1.4Mbytしかありません。注意してください)
     これ以外の方法でファイル削除するとシステムは停止します。あしからず。

     ・不要なデータの削除の演習


■以後のテーマは省略 第4〜6回目の授業: 複雑な立体図形をデザインする/議論・討論・質問
前回未提出者の宿題チェック

目的1:復習しましたか。これからは収集した図面を使って立体のデータを作成します。
     各グループのテーマの外観を表示する。
     各グループのテーマのモデル化は始まっています。


目的2:モデルを作り上げるための知識と技能について議論・討論します。質問を受け付けています。


テーマ1:使用する資料・図面の大きさの再再確認
     これからの演習で使用する図面の大きさはこの図よりも大きい縮尺を使用して下さい。
     手のひらに隠れるような、小さい縮尺の図面では誤差が大きくなり、作業できません。

テーマ2:複雑な立体図形をコンピュータの中にモデル化するには

テーマ3:橋のモデル化の操作過程の事例

テーマ4:モデルの失敗事例

テーマ5:先輩たちの参考作品批評

テーマ6:作品提出手続きと期日厳守の約束

テーマ7:立体の頂点とx-y-z座標の測定実習


立面図、平面図、立体図、座標系

テーマ8:ハードコピーの方法と注意の説明。


テーマ9:作品をアニメーション化する

     手続は、(1)カメラワークを計画し静止画像を撮影する。(2)次に静止画像を動画にする。



カメラワーク

■ 第7回目の授業: 議論・討論・質問

仮提出の日です。時間内にハードコピーを提出してください。

 最終の作品提出手続きの説明 「ワイヤーフレームモデルによるCGコンテスト」

 提出物
 登録用紙を表紙として、最上位に置き、縦方向に向かって(1)〜(3)の用紙を重ねる。
 そして、左上隅を綴じる。

 (1)USBのCAADシステム一式
 (2)登録用紙(副票):
    課題名欄に課題名(場所、建造物の名称、使用した資料名)を、
    空欄に完成作品のファイル名を記入する。
    ※ 登録用紙を紛失したグループは、別途、指示をする。

 (3)パース図(2枚以上):複数の位置から観ること。

 (4)アニメーション(1秒以上の映像、画面15枚以上):連続した複数の位置から観ること。

 (5)使用した図面等の資料
   ・セクションぺーパは提出しなくてよい。
   ・コーディングシートA,Bは提出しなくてよい。

  未完成で終わった受講生も作品を提出しよう。 教師と相談しましょう

■ 第8回目の授業: 作品提出と評価 次回のコースの説明

 提出場所と時間は11月の学園祭前後の授業中
 詳細は授業中に案内します。

 提出物
 (1)USBのCAADシステム一式
 (2)登録用紙(副票):
 (3)パース図(2枚以上)
 (4)アニメーション
 (5)図面等の資料

 よく頑張りました。受付終了後 次回以降の授業の説明と指定座席をお知らせします。


1987年度以降の受講者の参考作品集です。  合格者は、よく頑張りました。

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