| シリーズの一部 |
| ビデオゲームのグラフィック |
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2.5D(基本的な発音は「2.5次元、2.5d 」)の視点は、ビデオゲームや仮想現実環境におけるゲームプレイや動きを指します。これは、3次元のように見える空間で3次元にほとんどアクセスできないか、まったくアクセスできない2次元(2D)平面に制限されており、多くの場合、3Dデジタル環境でシミュレートおよびレンダリングされます。
これは疑似 3D パースペクティブ (環境を斜め上からの視点で描写する場合は 3/4 ビューと呼ばれることもあります) と関連がありますが、別のものです。疑似3D パースペクティブとは、実際には 3 次元 (3D) ではない 画像やシーンを3 次元(3D)のように見せるために使用される 2D グラフィック投影や類似の手法を指します。
対照的に、3D でシミュレートおよびレンダリングされ、3D レベル デザインで使用されるゲーム、空間、または視点は真の 3D と言われ、 3D イメージに近似せずに 2D として表示されるように作成された 2D レンダリング ゲームは真の 2Dと言われます。
ビデオゲームでは一般的ですが、2.5D投影は視覚認知空間表現や3D視覚化を理解するのに役立つ地理的視覚化(GVIS)にも役立っています。 [ 1 ]
3/4透視図法や3/4ビューという用語は、肖像画や顔認識における3/4プロファイルに由来しており、これは正面図と側面図の中間にある人物の顔を描写するものである。[ 2 ]

平行投影の2つの形式である軸測投影と斜投影では、視点がわずかに回転することで、上から見下ろした透視図や側面図では見えない周囲の側面が明らかになり、立体感を生み出します。物体は「傾斜した位置にあるとみなされ、3つの軸すべてが短縮されます」[ 3 ]。そして、その画像は「投影面に対して斜めに配置された3次元物体を、単一の平面(描画面)上に表現したもの」です。[ 3 ]平面に垂直な線は点になり、平面に平行な線は真の長さを持ち、平面に傾斜した線は短縮されます。
これらは2Dビデオゲームで人気のカメラ視点であり、最も一般的には16 ビット以前のゲームや携帯型ゲーム機向けにリリースされたゲームのほか、後の戦略ゲームやロール プレイング ビデオゲームでも使用されています。これらの視点の利点は、トップダウン ゲームの可視性および機動性と、横スクロール ゲームのキャラクター認識可能性が組み合わされていることです。したがって、プレイヤーは、多かれ少なかれ上空から見たゲーム世界の概要を表示でき、角度を使用することでアートワークの詳細を追加できます。トップダウン パースペクティブでは、人間型ロボットを上から見た頭と肩として表示する代わりに、斜めの角度を使用すると体全体を描画できます。キャラクターを回転させると、側面、前面、背面から見た様子がわかりますが、トップダウン パースペクティブでは、どのような場合でも同じ頭と肩が表示されます。
軸測図法には、等角投影(等尺)、二面投影(対称と非対称)、三面投影(片面または2面のみ)の3つの主要な区分があります。工学図面において最も一般的なのは、等角投影です。この投影法は、3つの軸が120度間隔で等しい角度になるように傾けられています。その結果、3つの軸すべてが均等に短縮されます。ビデオゲームでは、アンチエイリアシングの問題と、ほとんどのコンピューターモニターに見られる正方形のピクセルの問題から、2:1のピクセル比を持つ二面投影法がより一般的です。
斜投影では、通常、3つの軸すべてが短縮されずに表示されます。軸に平行な線はすべて縮尺通りに描かれ、対角線と曲線は歪んで表示されます。斜投影の特徴の一つは、カメラに向けられた面が画像面に対して直角を保っていることです。
斜投影の例としては、『ウルティマ VII: ザ・ブラック・ゲート』と『ペーパーボーイ』が挙げられます。軸測投影の例としては、『シムシティ 2000』、ロールプレイングゲームの『ディアブロ』と『バルダーズ・ゲート』などが挙げられます。
3 次元シーンにおいて、ビルボーディングという用語は、オブジェクトが、通常は視線に対して垂直に保たれる単一のポリゴンに適用された 2 次元画像によって表現されることがある手法に適用されます。名前は、オブジェクトがビルボードに描かれているように見えることに由来します。この手法は、コンソールが完全な 3D オブジェクトをレンダリングするハードウェア能力を備えていなかった 1990 年代初期のビデオ ゲームでよく使用されていました。これはバックドロップとも呼ばれます。ジオメトリが十分に離れており、2Dスプライトでシームレスに置き換えることができる場合、これを使用することでパフォーマンスが大幅に向上します。ゲームでは、この手法はパーティクル (煙、火花、雨) や詳細度の低い植物などのオブジェクトに最も頻繁に適用されています。それ以来、この手法は主流となり、Rome: Total Warなどの多くのゲームで使用されており、戦場で何千人もの兵士を同時に表示するために活用されています。初期の例としては、 Marathon Trilogy、Wolfenstein 3D、Doom、Hexen、Duke Nukem 3Dなどの初期の一人称シューティング ゲームや、CarmageddonやSuper Mario Kartなどのレース ゲーム、 Super Mario 64などのプラットフォーム ゲームが挙げられます。
スカイボックスとスカイドームは、ゲームレベルを実際よりも大きく見せるための背景を簡単に作成する手法です。レベルが立方体で囲まれている場合、空、遠くの山、遠くの建物、その他の手の届かないオブジェクトは、キューブマッピングと呼ばれる手法を用いて立方体の面にレンダリングされ、遠く離れた3次元環境のような錯覚を作り出します。スカイドームも同じ概念を採用していますが、立方体の代わりに 球体または半球体を使用します。
視聴者が 3D シーン内を移動する場合、スカイボックスまたはスカイドームは視聴者に対して静止しているのが一般的です。この手法により、シーン内の他のオブジェクトは動いているように見えますが、スカイボックスは動いていないため、スカイボックスが非常に遠くにあるという錯覚が生じます。これは現実世界を模倣したもので、視点が比較的小さな距離だけ移動されると、雲、星、山などの遠くのオブジェクトでさえも静止しているように見えます。実質的に、スカイボックス内のすべてのものは、視聴者から常に無限に遠くにあるように見えます。スカイボックスのこの結果から、デザイナーはスカイボックスのテクスチャに個別のオブジェクトの画像を不用意に含めないように注意する必要があります。視聴者は、シーンを移動する際にそれらのオブジェクトのサイズの不一致を認識できる可能性があるためです。
一部のゲームでは、スプライトはプレイヤーとの距離に応じて拡大または縮小され、Z軸(前方)に沿って動いているような錯覚を生み出します。セガの1986年のビデオゲーム『アウトラン』(セガ・アウトラン・アーケードシステムボードで動作)は、この手法の良い例です。
『Out Run』では、プレイヤーはフェラーリを運転してゲームウィンドウの奥へと進んでいきます。道路の左右にあるヤシの木は同じビットマップですが、サイズが異なっているため、一部が他のヤシの木よりも近いように見えます。移動角度は「左右」と「奥へ」です(技術的には可能ですが、このゲームではUターンやバックは許可されておらず、「奥へ」移動することはできませんでした。これは、高速ゲームプレイと緊迫した時間制限に反するからです)。視点は、現実世界で車を運転しているドライバーの視点と似ています。看板の位置とサイズは、道路の中心を表すポリラインの頂点と同様に、(完全な3D)透視変換によって生成されます。多くの場合、道路の中心はスプラインとして保存され、直線道路では各サンプリングポイントが画面上の1本のスキャンラインに対応するようにサンプリングされます。丘やカーブでは、1本のスキャンライン上に複数のポイントが存在するため、その中から1つを選択する必要があります。あるいは、1本の線に点がなく、隣接する線から線形補間する必要がある。Out Runでは、最大視聴距離でも画面よりも広いトウモロコシ畑や波を描画するために、またTest Driveでは木や崖を描画するために、非常にメモリを消費するビルボードが使用されている。
Drakkhenは、3次元のフィールドを備えた最初のロールプレイングビデオゲームの一つとして知られています。しかし、従来の3Dゲームエンジンは採用しておらず、キャラクタースケーリングアルゴリズムを用いて3Dゲームエンジンをエミュレートしていました。プレイヤーのパーティは、ベクターで構成された平坦な地形を陸路で移動し、その上で2Dオブジェクトがズームされます。Drakkhenは、アニメーション化された昼夜サイクルと、ゲーム世界を自由に移動できる機能を特徴としており、どちらも当時のゲームとしては珍しいものでした。このタイプのエンジンは、後にEternamというゲームでも使用されました。
Java MEプラットフォームでリリースされたモバイルゲームの中には、モバイル版のAsphalt: Urban GTやDriver: LA Undercoverなど、この手法で風景をレンダリングしたものもありました。この手法は、Thunder BladeやCool Ridersなどのセガのアーケードゲームや、32ビット版のRoad Rashと似ていますが、建物や特定のオブジェクトにはスプライトスケーリングではなくポリゴンを使用し、フラットシェーディングに見えます。その後のモバイルゲーム(主にGameloft製)のAsphalt 4: Elite Racingやモバイル版のIron Man 2などでは、一部の建物やオブジェクトにスプライトスケーリングとテクスチャマッピングを組み合わせて使用しています。

視差とは、 2Dスプライトの集合またはスプライトのレイヤーを互いに、または背景から独立して動かすことで、奥行きを表現することです。[ 4 ] : 103 この奥行きの手がかりは、レイヤーの相対的な動きによって作成されます。この技法は、1940 年代から伝統的なアニメーションで使用されてきたマルチプレーン カメラ技法から発展しました。 [ 5 ]このタイプのグラフィック効果は、1982 年のアーケード ゲームMoon Patrolで初めて使用されました。[ 6 ]例としては、 Rise of the Triad の空、アーケード版Rygar、Sonic the Hedgehog、Street Fighter II、Shadow of the Beast、Dracula X Chronicles、およびSuper Mario Worldなどがあります。
モード 7 は、回転やスケーリングを含む表示システム効果で、実際の 3D モデルがなくても任意の方向に移動しながら 3D 効果を実現し、スーパーファミコンで 3D グラフィックスをシミュレートするために使用されました。

レイキャスティングは、一人称視点の擬似3D技術であり、カメラの位置から画面の垂直スライスごとにレイを発射します。これらのレイは物体や壁に当たるまで発射され、壁のその部分がその垂直スライスにレンダリングされます。[ 8 ]カメラの動きが制限され、内部的には2Dのプレイフィールドであるため、これはしばしば2.5Dと見なされます。[ 9 ]
バンプマッピング、法線マッピング、視差マッピングは、ビデオゲームなどの3Dレンダリングアプリケーションにおいて、ポリゴン数を増やすことなくオブジェクトの表面の凹凸やシワをシミュレートするテクスチャ技術です。エンドユーザーにとって、これは石壁などのテクスチャに奥行き感を与え、シミュレーションのパフォーマンスへの影響を抑えながら、よりリアルな表現を実現することを意味します。
バンプマッピングは、物体の表面法線を乱し、グレースケール画像と乱された法線を用いて照明計算を行うことで実現されます。その結果、物体の表面は実際には変化していないにもかかわらず、完全に滑らかな表面ではなく、凹凸のある表面に見えるようになります。バンプマッピングは1978年にBlinnによって導入されました。[ 10 ]

法線マッピングでは、シェーディング ポイントから光源への単位ベクトルに、その表面の法線方向の単位ベクトルを点線で結ぶと、そのドット積がその表面上の光の強度になります。球体の多角形モデルを想像してみてください。表面の形状は、おおよその形しか表現できません。モデル全体にテクスチャを適用した 3 チャンネルのビットマップ画像を使用することで、より詳細な法線ベクトル情報をエンコードできます。ビットマップの各チャンネルは、空間次元 ( x、y、z ) に対応します。これらの空間次元は、オブジェクト空間の法線マップの場合は定数座標系、接線空間の法線マップの場合は滑らかに変化する座標系 (テクスチャ座標に関する位置の導関数に基づく) を基準とします。これにより、特に高度なライティング手法と組み合わせることで、モデルの表面にさらに多くの詳細が追加されます。
視差マッピング(オフセットマッピング、仮想変位マッピングとも呼ばれる)は、バンプマッピングと法線マッピングの技術を拡張したもので、レンダリングされたポリゴン上の点におけるテクスチャ座標を、接線空間におけるビュー角度(面法線に対する相対角度)とその点における高さマップの値の関数によって変位させることで実現されます。ビュー角度が急峻なほど、テクスチャ座標の変位量は大きくなり、視差効果によって視点の変化に応じた奥行き感を与えます。
この用語は、ミュージックビデオや、より一般的にはタイトルシーケンスでよく使われるアニメーション効果を指すこともあります。映画プロデューサーのロバート・エヴァンスの回顧録を原作とした映画『キッド・ステイズ・イン・ザ・ピクチャー』によって広く注目を集めたこの手法は、2次元の画像を3次元空間に重ねてアニメーション化するものです。この手法の初期の例としては、リズ・フェアのミュージックビデオ「ダウン」(ロドニー・アッシャー監督)や「ア・スペシャル・ツリー」(ミュージシャンのジョルジオ・モロダー監督)などがあります。
より大規模な作品としては、2018 年の映画「In Saturn's Rings」で、宇宙や望遠鏡で撮影された 750 万枚を超える個別の 2 次元画像が使用され、マルチプレーン アニメーション技術を使用して合成され、動かされました。
この用語は、アイコンやグラフィカルユーザーインターフェース(GUI)のデザインにおいてよく用いられる効果を指すこともあります。これは、コンピューターモニターの左側(場合によっては右側)と上部に仮想光源を配置することで、かすかな3Dの錯覚を作り出すものです。光源自体は常に目に見えませんが、その効果は、オブジェクトの上部と左側の明るい色で反射を、右側と下部の暗い色で影をシミュレートすることで確認できます。
この手法の高度なバージョンは、PixologicのZBrushなどの特殊なグラフィックデザインソフトウェアで採用されています。プログラムのキャンバスは通常の2Dペイント面を表現しますが、ピクセル情報を保持するデータ構造には、 Zインデックス、マテリアル設定、鏡面反射率などの情報も保存できるという考え方です。このデータを用いることで、照明や影などをシミュレートすることが可能になります。
疑似 3D を採用した最初のビデオゲームは主にアーケードゲームで、最も古い例はマイクロプロセッサの使用が開始された 1970 年代半ばにまで遡る。1975 年にタイトーがリリースした『インターセプター』 [ 11 ]は、ジェット戦闘機を操縦し、8 方向ジョイスティックを使用して十字線で狙いを定め、2 機編隊で移動しプレイヤーとの距離に応じてサイズが拡大/縮小する敵機を撃つという、初期の一人称シューティング ゲームおよび戦闘フライト シミュレーターであった。[ 12 ] 1976年にセガがリリースした『モトクロス』は、モトクロス競技をベースにした初期の白黒バイクレース ビデオ ゲームで、初期の 3 次元三人称視点を導入したことで最も有名である。[ 13 ]その年の後半、セガ グレムリンは、人気シットコム『ハッピーデイズ』とのタイアップとして、このゲームを『フォンズ』としてリブランドした。[ 14 ]両バージョンのゲームでは、常に変化する前方スクロール道路とプレイヤーのバイクが三人称視点で表示され、プレイヤーに近いオブジェクトは地平線に近いオブジェクトよりも大きく表示され、目的は、対向するバイクや道路外への車両の進入を避けながら、時計と競争しながら道路を横切って車両を操縦することであった。[ 13 ] [ 14 ]同年には、カードライビングのサブジャンルを一人称視点で3次元に拡張した2つのアーケードゲームもリリースされた。セガの『ロードレース』では、常に変化する前方スクロールS字道路が表示され、2台の障害物レースカーが道路に沿って移動し、プレイヤーは時計と競争しながら衝突を避けなければならない。[ 15 ]アタリの『ナイトドライバー』では、道路やプレイヤーの車は見えないものの、道路の端に一連の柱が表示される。ベクターグラフィックスを使用するゲームは、疑似3D効果を作成するのに有利であった。 1979年の『スピードフリーク』では、 『ナイトドライバー』の視点がより詳細に再現されました。
1979年、任天堂は『レーダースコープ』を発売した。これは3次元の三人称視点をこのジャンルに導入したシューティングゲームで、数年後にはコナミの『ジュノファースト』やアクティビジョンの『ビームライダー』といったシューティングゲームに模倣された。[ 16 ] 1980年、アタリの『バトルゾーン』は疑似3Dゲームの画期的な進歩となり、ゲームプレイは依然として平面的なものであったものの、前例のないリアリズムで3D視点を再現した。同年、『レッドバロン』が続き、スケーリングされたベクター画像を使用して前方スクロールレールシューティングゲームを作成した。
1980年に発売されたセガのアーケードシューティングゲーム「スペースタクティクス」では、プレイヤーは十字線を使って狙いを定め、画面内にレーザーを撃って向かってくる敵を攻撃することができ、初期の3D効果を生み出した。[ 17 ]その後、1980年代初頭にはタイトーが1981年に発売した「スペースシーカー」や[ 18 ]、セガが1982年に発売した「スタートレック」など、一人称視点のアーケードシューティングゲームが続いた。 [ 19 ]セガが1982年に発売した「サブロック3D」も一人称視点を採用し、特殊な接眼レンズを介した立体3Dの使用を導入した。[ 20 ]セガが1983年に発売した「アストロンベルト」は、フルモーションビデオを使用して一人称視点でグラフィックを表示した初のレーザーディスクビデオゲームであった。 [ 21 ]当時のアーケードでは、セガの『タック/スキャン』 (1982年)、[ 22 ]ニッポンの『アンブッシュ』 (1983年)、[ 23 ]ニチブツの『チューブパニック』 (1983年)、[ 24 ]セガが1982年にリリースした『バック・ロジャース プラネット・オブ・ズーム』[ 25 ]など、サードパーソン・レール・シューティングゲームもリリースされており、高速な疑似3Dスケーリングと詳細なスプライトで有名である。[ 26 ]
1981年、セガの『ターボ』はフルカラーグラフィックでスプライトスケーリングを採用した最初のレーシングゲームでした。 [ 26 ]ナムコの『ポールポジション』は、今ではおなじみのトレーリングカメラ効果を初めて採用したレーシングゲームの一つです。この例では、この効果はラインスクロール、つまり各ラインを独立してスクロールすることで画像を歪ませる手法によって生み出されています。この場合、歪みはカーブやステアリングの動きをシミュレートします。道路がプレイヤーに向かって動いているように見えるように、ラインごとに色を変える手法が用いられましたが、多くのコンソール版ではパレットアニメーションが採用されました。
セガが1982年に発表したシューティングゲーム「ザクソン」は、ゲーム名の由来となった等角投影法を採用した最初のゲーム だった。ザクソンのプレイフィールドは意味的には3Dだが、固定視点、スプライトによるシーン構成、軸に沿った直線に制限された弾丸ショットなどの動きなど、2.5Dに分類される制約が数多くある。また、影を表示した最初のビデオゲームの一つでもある。 [ 27 ]翌年、セガは初の疑似3D等角投影プラットフォームゲーム「コンゴボンゴ」をリリースした。 [ 28 ]同年リリースされたもう1つの初期の疑似3Dプラットフォームゲームはコナミの「南極アドベンチャー」で、プレイヤーは前方スクロールの三人称視点でペンギンを操作し、落とし穴や障害物を飛び越えていく。 [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]これは1983年にMSX向けにリリースされた、コンピュータで利用できる最も初期の疑似3Dゲームの1つでした。 [ 31 ]同年、アイレムのムーンパトロールは、疑似3D効果を与えるためにレイヤー化された視差スクロールの使用を導入した横スクロールランアンドガンプラットフォームシューティングゲームでした。 [ 32 ] 1985年、スペースハリアーは、高フレームレートでの疑似3Dスプライトスケーリングを可能にするセガの「スーパースケーラー」技術、 [ 33 ] 32,000スプライトをスケーリングして動く風景を埋めることができました。 [ 34 ]
疑似3Dを採用した最初の家庭用ゲーム機用ゲームであり、テレビのスポーツ中継をミラーリングした複数のカメラアングルを採用した最初のゲームでもある、ドン・ダグローとエディ・ドンブロワーによるマテル社が発売した『インテリビジョン・ワールドシリーズ・ベースボール』(1983年)である。テレビスポーツのような表示方法は後に3Dスポーツゲームに採用され、現在では事実上すべての主要なチームスポーツタイトルで使用されている。1984年、セガはいくつかの疑似3DアーケードゲームをセガSG-1000コンソールに移植し、その中には三人称疑似3Dレールシューティングゲーム『バック・ロジャース:プラネット・オブ・ズーム』のスムーズな移植版も含まれていた。[ 33 ]
1989 年までに、2.5D 表現は奥行きの手がかりを使って描かれた表面であり、GINO のようなグラフィック ライブラリの一部でした。[ 35 ] 2.5D は、Dynamic Graphics の ISM、Uniras の GEOPAK、Intergraph DTM システムなどのソフトウェア パッケージを使用した地形モデリングにも使用されました。[ 35 ] 2.5D 表面技術は、多くの地理モデルで使用される通常の厚さと面積の比率を視覚化できるため、地理学コミュニティで人気を博しました。この比率は非常に小さく、オブジェクトの幅に対する薄さを反映しており、特定の平面でオブジェクトをリアルに表現していました。[ 35 ]これらの表現は、地下領域全体が使用されていないか、領域全体を再構築できないという点で自明でした。したがって、表面のみが使用され、表面は 3D の完全なアイデンティティではなく、1 つの側面でした。[ 35 ]
「2.5D」という用語自体は、1994年にウォーレン・スペクターがPC Gamer誌の北米初版のインタビューで使用していたという説が既に存在します。当時、この用語はWolfenstein 3DやDoomのようなファーストパーソンシューティングゲームを指し、 System Shockの「真の」3Dエンジンと区別するために使用されていました。
3Dコンピュータグラフィックスの最も基本的な要素であるポリゴンを毎秒数千個処理できるコンソールやコンピュータシステムの登場、そして3D専用のグラフィックス処理装置の使用により、疑似3Dは時代遅れとなりました。しかし、今日でも、携帯電話など、真の3Dグラフィックスを表示できるほど処理能力が不足しているコンピュータシステムが生産されており、そのため疑似3Dを使用しています。1980年代の疑似3Dアーケード時代や16ビットコンソール時代の多くのゲームがこれらのシステムに移植されており、メーカーは数十年前のゲームから収益を得る可能性を秘めています。

自然科学や地球科学における2.5D、すなわち視覚分析の復活により、地図作成における空間情報の作成におけるコンピュータシステムの役割が増大しました。[ 1 ] GVISは、未知のものの探索、空間データとのリアルタイムのインタラクション、地図表示の制御を実現し、特に3次元表現に注目しています。[ 1 ] GVISの取り組みは、高次元を拡張し、より視覚的に見えるようにすることを目指しており、ほとんどの取り組みは、視覚を「騙して」2D平面で3次元に見えるようにすることに焦点を当てています。[ 1 ] 3次元物体の表面は表現されますが、立体内の位置は歪んでいたりアクセスできなかったりする2.5Dディスプレイとよく似ています。[ 1 ]
「本物の」3Dコンピュータグラフィックスではなく疑似3Dを使用する理由は、3D風のグラフィックスをシミュレートするシステムが、3Dコンピュータグラフィックスの計算集約的なルーチンを処理できるほど強力ではない一方で、ビットマップなどの2Dグラフィックスを変更するトリックを使用できるためです。これらのトリックの1つは、ビットマップを段階的に引き伸ばし、ステップごとに大きくすることで、オブジェクトがプレイヤーにどんどん近づいてくる効果を生み出すことです。
画像のシンプルな陰影やサイズでさえ、擬似3Dと見なすことができます。陰影によってよりリアルに見えるからです。2Dゲームのライトが2Dであれば、輪郭線にしか見えず、輪郭線は暗いことが多いため、はっきりとは見えません。しかし、目に見える陰影があれば、擬似3Dライティングが使用されており、画像が擬似3Dグラフィックスを使用していることを示しています。画像のサイズを変えると、画像が近づいてきたり遠ざかったりするように見える場合があり、これは3次元をシミュレートしていると考えられます。
次元はデータの変数であり、空間内の特定の位置にマッピングできます。2Dデータは、x、y、z平面に値を追加することで3Dボリュームを作成できます。「地形図の2D領域に高さを割り当てる」、つまりすべての2D位置に高さ/標高値を関連付けると、2.5D投影が作成されます。これは「真の3D表現」とはみなされませんが、3D視覚表現と同様に、「画像の視覚処理とその結果生じる空間認識を簡素化する」ために使用されます。
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