【ゲーム業界用語集】UV座標とは｜意味や解説

UV座標とは

UV座標とは、3DCGでテクスチャをマッピングする際に使用される座標のことを指します。
2次元平面上の座標軸が、横のU軸と縦のV軸で構成されていることから、UV座標と呼ばれています。

UV座標軸はそれぞれ（0,0）から（1,1）までで示され、その範囲内でマッピングします。
 

UV座標が用いられる、UVマッピングとは

3DCG制作の工程には、質感を含めた画像を貼り付けるテクスチャマッピングというものがあります。
テクスチャとは本来「質感」という意味で用いられる単語ですが、3DCGでは質感を持った画像素材のことを指します。

形が固定されていたり、角張っているものは2次元ではXY座標、3次元ではXYZ座標で表すことができます。逆に、滑らかな形状のものや、それぞれの面が複雑に入り組んだものを上記の座標面上でテクスチャをつけて表現していくことは非常に困難です。
このような場合、UV座標を用いると表現するできるようになります。
UV座標は3次元の座標を2次元に落とし込んでいるため、この技術を用いて3DCGを作成することが可能です。

動きのある3DCGを作成する場合、視点が固定されているものとは異なり全ての面に描画を施す必要があります。その際にUV座標面から展開して各面ごとにテクスチャのマッピングを行います。

3DモデルをUV座標上に展開する作業をUV展開と言い、UV座標を用いてテクスチャをマッピングすることをUVマッピングと言います。
 

UVマッピングで用いられる主な用語

UV座標に関するイメージをより具体的に広げるために、UVマッピングで用いられる用語について説明していきます。

3DCG

3DCGは、UV座標を用いて3次元空間で描画された立体画像を、2次元の平面画像に書き換えたCGです。
陰影をつけることで、奥行きや立体感を再現できます。

UV座標と3DCGの関係は地球儀を思い浮かべてみてください。
立体、特に球体を平面に広げる際、四角形で表すと「任意の部位あたりの面積」が「本来の立体を構成した時の同じ部位の面積」と異なります。地球儀ではメルカトル図法（日常で最もよく目にする地図）で示した場合、中心線から上部と下部へ向けて大きな歪みが発生します。
人物の顔を例に、3DモデルをUV座標面に展開した際、上図のように歪みが表されます。

正円は中心を頂点にした二等辺三角形を無限に組み合わせた正多角形の一種と近似することができるのと同様に、3次元空間でもある程度の「面」を揃えた上で、陰影を用いて曲線に見せるものが3DCGの技術の基盤と言えます。UV座標では頂点を設けず扱うことで、近似ではなくイコールで扱うことが可能です。

テクスチャ

英語では「texture」と表記され、肌触りや手触りといった意味があります。

UVマッピングでは、3DCG作成の際にそのモデルの質感や凹凸などの表現に用いる「素材」のことを指します。

まとめ

UV座標は、3次元の立体を描画する際に2次元の平面に落とし込むために用いられる座標です。
単純な2次元の描画ではXY座標が用いられますが、UV座標では3次元の物体を展開した図を表すことができます。

前述の通り、主に曲線のある立体を平面上に展開した際、編集したいと考える任意の部位は歪んで表示されます。無理矢理展開すると面積が変わってしまいますが、UV座標平面上ではそれぞれを面として捉えるので、目的となる部位を正確に選択し、編集することができます。
UV座標は滑らかな曲線を持つ立体を描きつつも、描画時はたくさんの平面を持つ多角形（厳密には頂点は存在しない場合が多い）を扱っているものとして描画できる便利な機能なのです。
展開した面にそれぞれテクスチャを当てはめて、質感のある立体的なイラストを描画することができます。

リアリティがあり、情報が手にとるように理解できる3DCGはUV座標を用いたUVマッピングのもとに成り立っています。
特殊なウェアラブルデバイスを使用せずに立体を認識できる3DCGの技術。その描画方法や制作過程の理解を深めてから見ると、今まで意識の向かなかった新しい気づきがあるでしょう。