Material

Material（マテリアル） は、ゲームエンジンや3Dアプリケーションにおいて、3Dオブジェクトの見た目を定義する設定のことを指します。具体的には、オブジェクトの表面がどのように光を反射し、色を持ち、テクスチャがどのように適用されるかといったビジュアル面の振る舞いを決めるためのデータです。

Materialとは何か？

3Dモデルやメッシュは、基本的に形状（頂点やエッジ、面など）だけを持っています。この形状がどのように表示されるかを決めるのがマテリアルです。

マテリアルの要素

マテリアルにはいくつかの重要な要素が含まれます。これらの設定に基づいて、モデルの表面がどのように見えるかが決まります：

1. 色（カラー）
   オブジェクトの基本的な色です。単純な単色から、より複雑な色パターンを作るためのテクスチャを使用することもできます。

2. テクスチャ（Texture）
   テクスチャは、画像ファイルを使って、オブジェクトの表面に詳細な模様やディテールを与えます。これにより、オブジェクトはよりリアルに見えます。

3. シェーダー（Shader）
   マテリアルにはシェーダーが含まれており、オブジェクトの表面が光をどのように反射するか、透明度や凹凸などの特性を決めます。シェーダーはプログラムによって定義され、マテリアルの描画方法を細かく制御します。

4. 反射や屈折
   物体が光を反射したり、透明な物体が光を屈折させたりする効果もマテリアルで設定されます。たとえば、ガラスや水のような物質は光を屈折させます。

5. メタリックとスムースネス
   これらは物体の表面がどれだけ金属的か、そしてどれくらい滑らかに見えるかを制御する要素です。これらの設定は、光の反射を大きく変化させます。

6. 法線マップ（Normal Map）
   法線マップを使用すると、実際のジオメトリ（形状）が変わることなく、表面に凹凸があるかのような視覚効果を生み出せます。これにより、モデルに複雑なディテールを追加できます。

マテリアルの仕組み

マテリアルはシェーダーと一緒に動作し、メッシュにどのように描画されるかを決めます。シェーダーは、マテリアルがどのようにレンダリングされるかをプログラムで定義しています。

1. マテリアルがどのように作用するか？

   • 3Dモデル（メッシュ）にマテリアルを適用すると、そのメッシュは特定の外観で表示されるようになります。たとえば、金属っぽい見た目、光沢のある見た目、木のようなテクスチャを持つ見た目などを作り出すことができます。

2. シェーダーがどのように関与するか？

   • マテリアルにはシェーダーが関連付けられており、シェーダーはGPU上で実行され、光の反射、影、質感、特殊効果などを計算します。たとえば、金属的な質感のオブジェクトに光が当たるとき、どのように光が反射するか、透明なオブジェクトがどのように屈折するかをシェーダーが決定します。

マテリアルとMeshの関係

1. Mesh（メッシュ） は、3Dオブジェクトの形状を定義するデータです。メッシュは頂点と三角形で構成されており、ゲームやアプリケーションの中で形を作ります。

2. マテリアルは、そのメッシュの表面にどのような見た目を持たせるかを定義します。たとえば、石のメッシュに石っぽい質感のマテリアルを適用することで、ゲーム内でそのオブジェクトが「石のように見える」ようになります。

3. 複数のマテリアルを持つメッシュの場合、各マテリアルはメッシュの特定の部分（サブメッシュ）に適用されます。メッシュが複雑であれば、複数のマテリアルを適用することがあります。例えば、キャラクターのモデルでは、服と肌に別々のマテリアルを使うことができます。

まとめ

• マテリアルは3Dオブジェクトの外観（色、テクスチャ、反射など）を定義するもので、シェーダーを使用してどのように描画されるかを決定します。
• メッシュは3Dオブジェクトの形状を定義し、マテリアルを使ってその表面の見た目が決まります。
• シェーダーはマテリアルに内包されており、光の反射や特殊効果などを計算するプログラムです。