3次元とは?2次元・4次元との違いから最新3D活用まで徹底解剖

3次元とは?2次元・4次元との違いから最新3D活用まで徹底解剖

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数学および幾何学における3次元空間の定義は、「互いに直交する3本の軸(X軸・Y軸・Z軸)によって、すべての位置を特定できる空間」です。点(0次元)、線(1次元)、面(2次元)に対して、厚みや奥行きが加わった状態が「3次元立体」と呼ばれます。

もっとも直感的な3次元と2次元の違いは「厚み(深さ)の有無」です。紙に描かれたイラストやスマートフォンの液晶画面自体は2次元(平面)の情報であり、そこに影やパースを付けて立体的に見せていたとしても、物理的な実体としての厚みは存在しません。対して、私たちが日常的に触れるコップや机、建物はすべて3つの方向に広がりを持つ3次元立体です。

さらに視野を広げると4次元との違いが浮かび上がります。古典力学やアインシュタインの相対性理論では、3次元の空間軸に「時間軸(T軸)」を加えた「4次元時空」として世界を捉えます。数学的には4本目の空間軸(W軸)を想定した「4次元超立方体(テッセラクト)」などの幾何学モデルが存在しますが、3次元の知覚器官しか持たない人間が4本目の空間方向を直接視認することは不可能です。

次元構成要素・座標軸具体例・身近なイメージ編集部の見解・捉え方のポイント0次元大きさのない点幾何学上の基準点広がりや方向を持たない純粋な位置情報。1次元X軸(長さ)直線、糸、数直線前後の移動のみが可能な一次元の線分世界。2次元X軸・Y軸(縦・横)紙面、写真、アニメ作画面積はあるが厚みゼロ。視点移動による裏側の直接観測は不可。3次元X軸・Y軸・Z軸(縦・横・高さ)人間、建築物、現実空間、3Dデータ体積を持ち、視点を変えることで全方位から形状を把握可能。4次元X・Y・Z軸 + 時間軸(または第4空間軸)時空連続体、ミンコフスキー空間「いつ・どこで」を統合して記述する物理モデル。空間軸単体での直視は不可。
山本 拓海
著者

山本 拓海

デジタルガジェットとスマート家電の検証記事を多数執筆。失敗しないモノ選びを提案します。