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最新のレンダリング機能を解説!Autodesk Forgeとは何?

製造業や建築、土木業界は、各分野の技術がどんどん進歩しているため、1つの会社だけですべての仕事をやりきるのが難しくなっています。

ものづくりの生産性をあげるためには、できるだけ早い段階で生産技術分野やサービス、調達、営業、マーケティングなどの関連部門と設計している3Dデータを共有することが大切です。

リアルな3D形状を参照するためには、レンダリングを活用すると便利です。レンダリングは無機質な3Dデータにリアルな質感を与えるCADやBIM/CIMが持っている機能。必要な属性を適用すると、実際作ろうとしているものがよりわかりやすく共有できます。

この記事ではレンダリングの最新動向や、クラウド上でCADデータにレンダリングが適用できるAutodeskのForgeについて紹介します。

クラウド上でレンダリングが付与できれば、写真のようなリアルなモデルをCADデータから作成することが可能です。

ものづくりの現場でより情報の行き違いしにくい方法を検討している方や、できるだけワークステーションに負荷をかけずにレンダリングを活用したいと考えている方は、是非参考にしてください。

3Dデータにおけるレンダリングとは

CADやBIMなどで言うレンダリングは、ある3Dで作成された形状に対して視点や光源などを当てはめて実際の形状の見え方や色合いなどを評価する手法です。(*1)

設計を進める際は簡易的なレンダリングが便利

通常設計する場合は、頻繁に3Dモデルの形状を編集したり、移動、回転させたりするので、できるだけ設計しているパソコンに負荷をかけずに操作することが重要です。

部品同士の色の違いがわかりさえすればよいので、たとえば車の場合、ボディはグレー、窓は水色、タイヤは黒など設計者が任意で簡易的な色を当てはめます。

より軽量なデータとして使用したい場合には、面の表示を割愛し、ワイヤーフレームだけの状態で作業をする場合もあります。

設計時はこれでよいのですが、実際にどんなものができるのか、本物の質感を評価したい場合などにはわかりづらい状態といえるでしょう。

具体的な質感を共有したい場合はレンダリングが重要

形状を作成する際には、簡易的な色を当てはめますが、リアルな形状を再現するためには各々の形状に対して素材の色や質感、反射率などを再現したテクスチャを付与します。

たとえば3Dデータに円柱の形状があったとして、そこに木材の属性を適用すれば丸い木の棒であるということが直観的にわかります。

一方金属の属性を適用すれば、光沢がある金属棒が表現できます。場合によっては艶消しの金属棒かもしれません。

また、このモデルが置かれた3D上の空間に光源を与えることで、室内を表現しているのか、屋外を表現しているのかがわかります。

土木工事のモデルであれば、実際の工事現場の写真と3Dモデルとを重ね合わせてどんな雰囲気の場所に何を作ろうとしているかが表現可能です。

レンダリングを適用した3Dモデルの用途

レンダリングでリアルなモデルを作成すれば、実際に試作品を作らなくても、カタログや取扱説明書、CMなどに活用できます。

建築工事や土木工事の場合、実際にものが出来上がるまでどんなものを作ろうとしているかわからない、という状況では困ります。企画の段階で3Dモデルがあることで、実際に設計に携わらない人でも、やろうとしていることが一目でわかります。

たとえば道路の複雑なジャンクションを作成しているのだとしたら、関連企業はもちろん、その道路を利用する市民など関連する人々の理解を深めることができるでしょう。

3D形状は組み立てた状態でもレンダリングが適用できますが、欲しい構造だけを取り出して部分的な組み立て方を解説したり、あえて白黒の線だけの状態にして組み立て説明書やオンラインマニュアルなどに活用することもできます。

最新のレンダリング機能の動向

CADデータといえばパソコンが重くなり使いづらいもの、というイメージを持っている方がいるかもしれません。

特にレンダリングを適用するとフリーズするのではないか、と心配する場合も多いでしょう。しかし最新のレンダリング機能は負荷の問題も改善されつつあるのです。

過去のレンダリング機能

レンダリングを適用したデータを作成する場合、今まではCADデータを作成していたパソコンでレンダリング情報を適用するのが一般的でした。

3DCADデータは複雑な形状が作成できるだけでなく、それぞれの寸法情報や配置情報を持っているため、データ容量が高くなる傾向があります。

そこで、リアルな見た目を再現するにはワークステーションのスペックが重要でした。特に3Dデータの形状が複雑な場合やビルの内部構造まですべて作りこんだ大規模なデータを取り扱っている場合などは、ワークステーション内のメモリが不十分になる場合があります。

データの回転や表示非表示、移動などがガタついたりワークステーション自体がフリーズしたりすれば、必要な業務が行えなくなるという問題を抱えていました。

レンダリングはクラウド上でも付与できる

ここまでご紹介してきたように、レンダリングはワークステーション1台のスペックに依存している時期がありました。しかし最新のレンダリング機能は、オンラインで適用できるものも出てきています。(*2)

クラウドレンダリングを使用すると、クラウドサーバにてレンダリングを適用してくれます。手元のパソコンの処理能力には影響しないため、実質上無限大の容量でレンダリングが使用可能です。

クラウドレンダリングを用いると、計算するための処理時間が早くなります。また、オンライン上で処理を行っているため、誰かと共有したい場合はアクセス権限を設定するだけで関連メンバーと情報共有できます。

モデルを操作して建物の中に入ったり俯瞰して全体を見たりと好きな方法でデータが確認できるのがレンダリングモデルのよいところ。さまざまな活用方法が期待されています。

Autodesk ForgeはWeb上でCADデータを操るための仕組み

Forgeはさまざまなデータを連携して運用するためのWeb API群で、クラウドサービスであるAutodesk A360などで培った技術が活用されています。(3)(4)

設計に関わるデータは各企業により異なります。DXF、DWF、DWG、PDF、PPT、Excel、Word、PTC Creo Parametric、CATIA、SolidWorks、360ドキュメントなど多岐にわたり、すべてがオートデスク製品で作成されているわけではありません。

Forgeではさまざまなファイル形式を一律変換してブラウザ上に表示できます。

たとえば、BIMで作成したビルとCADで作った電車のモデルなど、全く出どころの異なるデータを同じ画面に表示できます。そのまま走行シミュレーションをしたりカタログを制作したりなど、今までできなかったデータ連携が可能になります。

高品位なマテリアルと環境が使用でき、3Dモデルの表示のほか、環境光の変更、モデルの分解、オブジェクト選択もサポート。実際の空間に入り込んで写真を撮影したかのようなリアルさが表現できます。もちろん3Dデータとしてプロパティやモデルツリーが表示できるため、特定のデータを取り出して表現することも可能です。

まとめ

図面やスペック表だけで情報を共有している場合、資料を見ながら頭で形状を組み立てて判断する必要があるため、どうしても行き違いが発生する場合がありました。

一方、3Dの良いところは直観的に見て何を作ろうとしているのかわかること。レンダリングを適用すればよりリアルな形状情報が共有できるメリットがあります。

最新のレンダリング動向として、Autodesk Forgeの技術などを活用したクラウドレンダリングが登場しています。手元のワークステーションのスペックを考慮せずにレンダリングが適用できるので、写真のようなリアルなモデルが表現可能です。

大規模なデータを取り扱うBIMやCIMの分野では、特にクラウドレンダリングの活用が期待されています。

参考URL

*1 https://www.autodesk.co.jp/solutions/3d-rendering-software

*2 https://www.autodesk.co.jp/products/rendering/overview

*3 https://adndevblog.typepad.com/technology_perspective/2018/05/about-autodesk-forge.html

*4 https://www.event-entry.net/auj/forge/

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