はじめに

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Sketch Up で3D(箱形建築)

Sketch Up を使って,箱形建築をモデリングしてみましょう。箱形建築については,「建築のしくみー住吉の長屋/サヴォワ邸/ファンズワース邸/白の家」(丸善)を参照してください。

1. はじめに

1-1. 座標系

まずは Sketch Up を起動してみましょう。デフォルト(初期設定)のまま起動すると,下図のような画面が現れるはずです。

コンピュータの世界は仮想空間などといわれますが,CADやCGでは,コンピュータの中に仮想の図形を描くわけです。仮想と現実は似てはいますが,似ているのは見かけだけで,内部の構造はまったく違います。仮想空間の構造は数字の集まりに過ぎませんから…。現実図面も仮想図面も見かけは図面に違いありませんが,仮想図面の上に描かれている図形は,コンピュータの内部では数字によって記述されています。ですから,仮想図面には,図形の位置や大きさやカタチを表すための数値が必要です。図形の大きさを表す数値が〈寸法〉,位置を表す数値が〈座標〉です。ここでは,〈座標〉の概念について確認をしておきましょう。平面図や立面図などの2次元の図面にはXYの2次元の座標系があります。通常は,図面の右下が原点(0,0),右方がX軸のプラス方向,上方がY軸のプラス方向となります。

3次元を扱う Sketch Up にも座標系があります。Sketch Upは3次元立体を扱いますから,XYZの3つの座標軸を必要とします。Sketch Up では,平面を描くXY平面(X座標系+Y座標系)に高さ方向の座標系であるZ座標系が加わるわけです(実は,AutoCADにも高さを表すためのZ座標はあります)。

1-2. 単位の設定

さて,座標には単位があります。日本の建築図面の単位はミリです。ちなみに,アメリカの建築図面の単位はインチとフィートです。1フィートは10インチではなく12インチですから,日本人にとっては(というよりアメリカ人以外の世界のほとんどの人にとっては),インチとフィートはめちゃくちゃわかりづらい単位だと思います。Sketch Upはアメリカ製のソフトウェアですから,デフォルトの単位がインチとフィートだったりします。インチとフィートでは困りますので,Sketch Upの座標系の単位をミリに変更しましょう。

この設定は,メニューの「環境設定>テンプレート」からも行えます。

1-3. ツールバー(画面の操作)

画面の上部に,Sketch Up の操作を行うツールバーがあります。デフォルトでは,左側に作図のためのツール,中央から右側には画面を操作するツールがまとまっています。まずは,画面中央の4つのツールの使い方を覚えましょう。

[オービット]は画面を回転します。モデル(作成する3次元図形)を見る向きを回転する場合にこのツールを使います。3ボタンマウスの場合,ホイールボタンをドラッグすれば[オービット]できます。

[パン]は画面を上下左右に動かします。これは,モデルを見る向きは変えずに,視点の位置を上下左右に動かす場合に使うツールです。Shiftキー+ホイールボタンでも[パン]できます。

[ズーム]は画面を拡大縮小します。マウスを上方向にドラッグすると拡大,下方向にドラッグすると縮小します。画面を拡大縮小するということは,視点をモデルに近づけたりモデルから遠ざけたりすることと同じことです。ホイールボタンの回転でも[ズーム]できます。

[全体表示]は[ズーム]一種です。モデル全体を画面にフィットさせてくれます。

2. 箱形建築(簡略バージョン)

さて,箱形建築をつくってみましょう。Sketch Upは,もちろん,正確な寸法でモデルをつくることができますが,まずは,正確さにはこだわらないで,おおざっぱにつくってみましょう。また,壁の厚さにもこだわらないで,外形だけをつくることにしましょう。

 

2-1. 1階床

[長方形]ツールを使って1階床を表す四角形を描きましょう。原点付近にカーソルを持って行くと,自動的に原点がスナップされるのでクリックします。これで,原点が四角形の描き始める頂点となります。

次に,XY軸のプラス方向にカーソルを移動しましょう。画面下部のステータスエリアの右側に座標が表示されるので,おおよそ[6000mm,6000mm]の位置でクリックして四角形を描きます(大きさはおおよそでOKです)。

2-2. 箱形

[プッシュ/プル]ツールを使って1階床に高さを与え,箱形をつくりましょう。[プッシュ/プル]ツールを選択してカーソルを1階床の上に持って行くと1階床が指示されます(1階床に網がかかります)。そこでクリックします。そして1階床に高さを与えてください。高さはおおよそ[6000mm]としましょう。立方体が立ち上がった状態でクリックすれば,箱の出来上がりです。

2-3. 窓

正面の壁に窓を一つ描きましょう。[長方形]ツールを選んで,正面の壁に窓を描けばいいのですが,今度は正確な寸法で描いてみましょう。でも,位置はテキトーでいいことにしましょう。

窓があるテキトーな位置でクリックし,その後に,キーボードから,窓の高さと奥行きである「1200,800」を入力してください。この入力はキーボードの半角モードで行ってください。高さと奥行きの間は「,(カンマ)」で区切ります。高さと幅が逆になってしまった場合は,そのまま,高さと奥行きの順序を入れ換えて値を再入力してください。つまり,「800,1200」と入力してください。

 

2-4. 窓のコピー

描けた窓をコピーしましょう。[移動/コピー]ツールを使えばコピーできます。キーボードの[option]キーを押しながら移動すればコピーとなります。

2-5. 入口

入口も描きましょう。入口の寸法は幅=800mm,高さ=2200ミリです。

2-6. 背面の窓

背面の壁にも窓を描きましょう。

2-7. 開口部の穴抜き

 ここまでに出来上がった箱形建築はテキトーにつくったものなので,厚みのある壁でできた建築ではありません。壁に厚みはありませんが,窓と入口を穴に変えてみましょう。[選択]ツールで窓と入口を選択し,キーボードから[delete](削除)すれば穴が空きます。

2-8. テキストの記入

Sketch Upは,「引き出し線テキスト」と「画面テキスト」という2通りのテキストを描けるようになっています。いずれのテキストもツールパレットの[テキスト]を使って描きます。書き始めのポイントとして線や面の上を指定すれば,自動的に引出線が引かれ「引き出し線テキスト」モードになります。書き始めを画面の余白上とすればフツーに画面上に文字が書かれます。

「引き出し線テキスト」と「画面テキスト」のそれぞれの文字の大きさ,フォントの種類は,[モデル情報]のテキストの設定(メニュー「ウィンドウ」>「モデル情報」>テキスト)で指定できます。

「画面テキスト」として,学生番号・氏名を書いてみてください。

2-9. スタイルの設定

さて,1点,モデル(図形)を美しく見る設定について説明をします。Sketch Up の作業画面は,初期設定では,作業をしやすいように画面上のモデルの輪郭線や端点を強調して表示するようになっています。これはこれで親切なのですが,仕上がったモデルにおいては,輪郭線や端点が強調されている必要はないと思います。

輪郭線や端点の強調は非表示にした方がモデルが美しく見えると思います。美しいことは大事ですから,モデルが仕上がっ後には,輪郭線や端点の強調は非表示にしましょう。

メニュー[ウィンドウ]>[スタイル]で,[スタイル]ウィンドウを表示させてください。そして[スタイル]ウィンドウの[編集]タブから,[外形線],[延長],[端点]のチェックをオフにしましょう。

コンピュータのアプリケーション(ソフトウェア)には,さまざまな設定項目があります。いつもいつも初期設定のままでいいということはありませんから,ケースバイケースで,自分で設定を変更するようにしましょう。デザインの分野においては,スタイルの設定の変更は重要です。

 

 

2-9. ファイルの保存と画像の書き出し

せっかくですから,出来上がった箱形建築のファイルを保存してください。メニュー「ファイル>保存」でOKです。

それから,今表示されている画面を,画像として保存してください。メニュー「書き出し>2Dグラフィック」で画面が書き出せます。画像の[形式]は「JPEG」をオススメします。

 

3. 箱形建築(建築バージョン)

さて,今度は,箱形建築を正しい寸法で,建築らしくつくってみましょう。

3-1. 1階床

ツール[長方形]を使って1階床を表す四角形を描きましょう。原点付近にカーソルを持って行くと,自動的に原点がスナップされるのでクリックします。これで,原点が四角形の描き始める頂点となります。次に,XY軸のプラス方向にカーソルを移動し,キーボードから「6000,6000」を入力します。6000×6000の四角が描けるはずです。

 

次に,ツール[オフセット](または,メニュー[ツール]>[オフセット])を使って,6000×6000の四角の内側に150小さい四角を描きます。6000×6000の四角の辺上をクリックし,キーボードから「150」を入力しましょう。

 

ツール[プッシュ/プル]を使って1階床に高さを与えましょう。カーソルを1階床(内側の四角)の上に持って行くと1階床が指示されます。そこでクリックします。そして上にカーソルを動かし,「150」と入力します。

 

3-2. 2階床

 

以下の手順で,1階床をコピーして2階床をつくりましょう。

  • ツール[移動]→Crtlキーを押してコピーモードにする。
  • 1階床を選択,カーソルを上に動かし,「2800」を入力。



  • ツール[プッシュ/プル]を使って下方へ150掃引し,2階床に厚みを与える(上方に掃引しないよう注意)。

  • ツール[メジャー](または「ツール>メジャー」)を使うと捨線(補助線)が描けるので,階段部分を補助線として描く。

  • 階段部分に四角形を描き,「プッシュ・プル」で下に掃引すると,2階床に穴を開けることができる。

 

3-3. 階段

 

階段はモデリング(製作)がやっかいな部分です。いろいろなつくり方があると思いますが,以下の方法を紹介します。

  • ツール[選択]で,2階の補助線×3本を選択(シフトキーを押しながら選択すると複数の図形が選択できる)。
  • ツール[移動]→Crtlキーを押してコピーモード。2階の補助線×3本を1階にコピー。
  • ツール[線]で,補助線×3本によって構成される四角形の長辺を描く。また,長辺の端点から2階床への垂線を描く。

 

  • 水平線(1階床面上の長辺)を選択+右クリックすると補助メニューが現れるので,補助メニュー[分割]をクリックし,キーボードから「13」を入力する。これで,水平線が13分割される。
  • ツール[メジャー]を使って,垂線をポイントしながら,13分割された水平線の端点を通る垂直な補助線を描く。

 

  • 蹴上は200であることがわかっているので,水平線(1階床面に描いた長辺)を含む補助線を200ミリ間隔で13本コピーする。等間隔での複数回コピーは,「(回数)x」を入力すればOK。したがって,手順は以下の通り。
    1. ツール[移動]→Crtlキーを押してコピーモードにする。
    2. 水平線を選択,カーソルを上に動かし「200」を入力。そして,直後に「13x」と入力。

 

補助線が描けたので,ツール[線」を使って階段の側面を描けばいいのですが,側面のつくりかたにはちょっとしたTips(コツ)があります。まず,先に描いた水平線と垂線は[削除]してください。そして,2階床の全部を選択し(2階床全体をマウスで囲んで選択),「右クリック→グループ作成」でグループ化してください。

Sketch Upには「線で囲まれた図形に面を張る」という特徴があります。新たに線を描く時に,予期していない新たな面をつくってしまう可能性があります(可能性というよりそんなことが頻繁に起こります)。それを避けるために,「新たに面を張る要素としたくない図形はグループ化する」というのが,Sketch UpのTipsです。この演習では,2階床をグループ化しておかないと階段の側面がうまくつくれません。

  • 描画>線で補助線をなぞり,階段側面を描く。

 

  • ツール[プッシュ・プル]で掃引(階段の幅は900)。

これで階段のモデリングは完了です。補助線は不要なので[削除]しましょう。

 

3-4. 屋根スラブ

2階床と同様に1階床をコピーして屋根スラブを作りましょう。

 

階段部分の穴は[線]を足して塞ぎましょう。不要な線は[削除]しましょう。

 

[プッシュ・プル]で掃引して厚みを与えましょう。

 

3-5. 外壁

[プッシュ・プル]で壁の部分を6000の高さまで掃引します。

 

3-6. 窓と入口

 

正面の壁に窓を配置します。

ツール[メジャー]で補助線を描きましょう。

 

補助線に基づき窓の四角を描き,[プッシュ・プル]で穴を開けましょう。

 

ツール[移動]で補助線を北立面へ移動し,南面と同様に窓を開けましょう。

 

3-7. 地盤

最後に,地盤(地面)あるいは敷地をモデリングしましょう。

一般に,建築は必ず地盤と一体化して建設されます。自動車や船や宇宙船を建築だと言い張れば話は変わってきますが,少なくとも法律的には建築は「不動産」=「動かないもの」ですからね。

モデリングが完成したら,補助線は削除してしまいましょう。

 

4. カメラ

Sketch Upは3DCAD(コンピュータ・エイディッド・デザイン),あるいは,3DCG(コンピュータ・グラフィックス)と呼ばれるアプリケーションです。3DCAD/CGによって形態をつくっていく(モデリングしていく)方法のおもしろいのは,つくっているのが2次元の図面ではなく3次元の形態そのものだということだと思います。手描きの図面では2次元に変換された後のイメージを描いていたわけですが,3DCAD/CGでは,2次元への変換はコンピュータに任せているわけです。

手描きの図面ならば,平面図,断面図,アイソメトリック,透視図などといった図面の種類を決めてから作図をはじめなければならないわけですが,3次元CAD/CGではどのように作図するかは後で決めればいいことになります。

ここまでの作業はすべて外観の透視図を見ながらの作業だったと思いますが,ここで,箱型建築の平面図,断面図,アクソノメトリック(平行投象図),2消点透視図を描いてみましょう。

4-1. アクソノメトリック(平行投象図)

メニュー[カメラ]>[平行投影]という操作をすれば,3次元表現が透視図(遠近法)からアクソノメトリック(平行投象図)に切り替わります。

 

 

4-2. 2消点透視図

メニュー[カメラ]>[2点透視法]を選択すれば,3次元表現が2消点による透視図に切り替わります。ツール[オービット]で画面を回転させると[2点透視法]が[遠近法]に切り替わってしまうことがあるので,画面を回転させた後に[2点透視法]に切り替えてください。

 

5. 平面構成図と断面構成図

 

平面図と断面図は要するに3次元形態を切断した場合の直投象図です。Sketch Upには直投象図を描くコマンドはありませんが,[遠近法/平行投影/2点透視法]の表現のまま3次元形態を切断することが可能です。

メニュー[ツール]>[断面平面]を指示すると,画面に切断面(矢印のついた4角形)が現れます。この切断面を壁や屋根に合わせて配置すれば,その位置で3次元形態が切断されます。

 

 

Sketch Up では切断面のことを[断面平面]と読んでいます。[断面平面]の表示はメニュー[表示]からオン/オフできますから,プレゼンテーションの際には[断面平面]の表示はオフにする方が見栄えがいいと思います。

また,切断面はツール[移動]で自由に動かすことができます。

しかし,ここでSketch Up独特のクセに遭遇することがあります。切断面の移動に伴って壁や床などの部品が変形してしまうことがあるのです。これは,Sketch Up は新たな位置に線が描かれると新たに面を張ろうとするからです。この現象を避けるために,切断面を移動する前に,箱型建築の全体を[グループ]にしましょう。箱型建築の全体を選択し,メニュー[編集]>[グループを作成]としてください。

6. 切断面の表現について

Sketch Up の切断図

以上のように,Sketch Up は手軽に立体的な平面構成図や断面構成図を表示してくれるので,大変便利です。直投象図(形態を真正面から見た図)である平面図や断面図に比べて,透視図によって表された室内の構成図は,とてもわかりやすいと思います。

ただし,Sketch Up の[断面カット]による切断面では,下図の左側の図のように,3Dモデルの裏方が見えてしまうという点に注意が必要です。

実際の建築図面では,複雑な構成をもつ壁や階段の内部は,詳細図以外の基本図面では省略して描きます。すなわち,切断面は太線で縁取り,その内部は白く抜いたり,黒く塗りつぶしたりします。ところが,Sketch Up では,断面を見たときに3Dモデルの中身が見えてしまうので,建築が紙細工のように見えてしまいます。これは建築の図面としては不適切です。

建築の基本図面としては,下図の右側の図のように,切断面を面として表現し,壁の内部の構成は見えないようにするべきです。あるいは,壁の内部の構成を見せるのならば,建築として正しく見せなければなりませんから,壁の内部までモデリングしなければなりません。切断面を面として表現するためには,下図に示したように,切断面を塗りつぶせばいいわけです。

ところで,なぜ Sketch Up の[断面カット]による切断面で3Dモデルの裏方が見えてしまうのかというと,それは Sketch Up が,他のほとんどの3DCGアプリケーションと同様に,サーフェスモデラーだからです。

サーフェスモデラー(サーフェスは表面という意味です)は,立体の表面をモデル化するものです。一般に,立体は目に見える表面によってそのカタチが決まっています。目に見えるのが表面だけならば,中身はモデル化する必要はありません。画面では中身の詰まった立体を扱う場合も,コンピュータの内部では,その立体は表面によって囲まれたものとして扱われるのがサーフェスモデラーです。

立体を切断しない限り,立体が表面(サーフェス)によってデータ化されていることには気がつかないと思いますが,切断すると,立体がサーフェスモデルであることがわかってしまうわけです。

 

切断面の塗りつぶし

上図の右側の図を描く方法について説明します。やや面倒ですが,Sketch Up のしくみの一端がわかっておもしろいですよ。

ここでは,[レイヤ](層)と[エンティティ](構成要素)というパネル(ウィンドウ)を使います。メニュー[ウィンドウ]から[レイヤ]と[エンティティ情報]を選択して,[レイヤ]と[エンティティ情報]のパネルを表示させてください。そして,[レイヤ]パネルの[+]ボタンを押して,新しいレイヤを1つ作成してください。作成するレイヤは1つだけなので,名前はテキトーでいいと思います(ここでは[レイヤ1]という名前になっています)。

 

次に,[断面平面]を選択して,右クリックしてください。下図のようなコンテクストメニューが表れるので,[スライスからグループを作成]を選択してください。すると,見た目には変化がありませんが,切断面が新たに作成されます。

 

切断面が箱形建築の本体と同じレイヤにあると作業がしにくいので,別のレイヤに移動させましょう。[スライスからグループを作成]の直後には,新たに作成された切断面が選択された状態です。そして,[エンティティ]パネルにその属性が表示されています。切断面は[グループ]として作成されますので,[グループ(モデル内に1個)]となっているはずです。また,この図形は,箱形建築の本体と同じ[layer0]レイヤにあるはずです。ポップアップメニュー[レイヤ]から,レイヤを先に作成した[レイヤ1]に切り替えてください。これで,切断面だけが[レイヤ1]に移動します。

 

[レイヤ]パネルから,アクティブレイヤ(作業をするレイヤ)を[レイヤ1]に切り替え(ラジオボタンでアクティブレイヤを選択し),また,[Layer0]の[可視]チェックボックスをオフにします。

これで,切断面が表示されると思いきや,画面は真っ白になってしまうと思います。これは,断面がカットされた状態では,[切断平面]と同じ面上にある図形は表示されないからです。そこで,メニュー[表示]から,[断面カット]をオフにしてください。ついでに,[断面平面]の表示もオフにしましょう。すると,下図のように,切断面が表れます。

 

切断面はグループになっていますから,切断面を選択し,メニュー[編集]>[グループ]>[分解]から,グループを解除してください。グループが入れ子(グループの中にグループある)になっていることがありますから,その場合はさらにグループを解除してください。

そして,切断面が下図のように,正しい包絡線になるように,余分な線を削除してください。すなわち,切断面が一筆書きの輪郭によってのみ包まれているようにしてください。

 

次に,包絡線に面を張りましょう。というのは,この包絡線は[エッジ](線)であって,面ではないからです。Sketch Up は,新たに面を描くと自動的に面を張るようになっていますから,包絡線の内部に線を描くと自動的に面を張ってくれます。包絡線のどこかの対角に線を引きましょう。

 

包絡線内に対角線を描くと面が張られます。面が張られたら対角線は不要なので,削除しましょう。

そして,面としてモデル化でした切断面を黒色に塗りつぶしましょう。ツール[ペイント]で黒色を選び,包絡面の内部でクリックしてください。

 

これで切断面ができあがりなので,箱形建築本体のレイヤ[Layer0]の表示をオンにして,また[断面カット]をオンにして,レイヤを重ねて表示をすればいいと思うのですが,うまくいかないと思います。先ほどと同じで,断面がカットされた状態では,[切断平面]と同じ面上にある図形は表示されないからです。

そこで,ややトリッキーな方法ですが,ツール[移動]を使って,切断面を[断面平面]の奥にほんの少し(たとえば1ミリ)だけ移動させてください。1ミリでもずれていれば,切断面が表示されます。

 

7. 画像の書き出し

Sketch Upの画面は,メニュー[ファイル]>[書き出し]>[2Dグラフィック...]という操作で,画像として書き出すことができます。画像ファイルの形式として「JPEG,PNG,TIFF」を選択できますが,「JPEG」が一般的です。画像ファイルのサイズは[オプション...]で指定できます。