Windowsの3Dビューアーで3次元CADの3Dモデルを表示させてみた！

Windows10で標準搭載された３次元モデルの閲覧アプリ（ソフトウェア）です。
起動は、「スタート」＞「3Dビューアー」をクリックするだけです。

見る方向（カメラの方向）をマウス操作で自由に変更できます。
3次元モデルが表示されている画面上で、マウスをドラッグ（左ボタンを押したまま移動）すると変わります。

ライト（照明）の方向もマウス操作で変更できますが、変更できる範囲がやや制限されています。
モデルを中心に360度の範囲です。
高さは調整できないようです。

3DビューアーがWindowsのメニューに無い場合はインストールできます。
Windowsを以前のバージョンからグレードアップしている場合は、自動でインストールしてくれないことがあるようです。

Microsoft Storeからインストールできます。

Windowsの3Dビューアーはアニメーションの表示が可能です。

ファイル内のアニメーションを再生できますが、アニメーション情報を含むことができるフォーマットは限られています。

glTFフォーマットはアニメーション情報を含むことができるようです。

3次元CADの3次元モデルを、Windows標準の3Dビューアーで表示するのは可能でしょうか？
結論は「可能！」です。
ただし、表示できるCADデータのフォーマットは限られます。

調査に使用した3次元CADはCimatronです。
弊社が販売・サポートしている3次元CAD/CAMシステムです。

使用した3次元モデルは、図のような金型部品（600×700×450）です。
以下の4種類のフォーマットでエクスポートし、Windowsの3Dビューアーで開いてみました。

3MFは、面の色が再現され、細部まできれいに表示されました。

ただ残念なことが２つ。
一部面の色が反映されていないことと、稜線が鮮明に見えないことです。
稜線については、スムーズシェード表示に切り替えることで解決します。

スムーズシェード表示では、陰影が鮮明になるので稜線が見やすくなります。
ただし面の色が反映されず、モノクロ表示になります。
切り替え方法は、メニューから
表示＞網かけ＞スムーズシェード
をクリックします。

表示を戻す場合は、メニューから
表示＞網かけ＞物理ベース レンダリング
をクリックします。
「網かけ」は「メッシュ」の間違いではないかと思います。

Cimatronはオープンソリッド（開いた不完全ソリッド）に対応しているので試してみました。
結果は良好でした。
3MFはオープンソリッドやサーフェイス（面）に対応しているようです。

3MFはOBJやPLYのようにモデルを90度回転させる手間が必要なく、手軽に扱えます。
調査した4種類の中ではベスト１です。

OBJは座標系がちょっと違います。
CAD上のY軸が、3Dビューアーでは上下方向になっています。実はPLYも同様の現象になります。
今回調査した４つのフォーマットの中で唯一、面の色を保持したまま、鏡面仕上げした金属のような質感まで表現できています。
まさに驚異的な表現力とクオリティです。
残念なのは座標系が違っていることです。この状態では思うように見る方向を調整できず、ストレスを強く感じてしまいます。

解決方法は、3次元CAD側でモデルを回転させてからエクスポートすることです。
しかし、3Dビューアーで表示するために、都度回転してからエクスポートするのは面倒です。
ですが、表現力は断トツです。

この色や質感は、Cimatronから自動的に出力されるMTLファイルの影響です。
MTLファイルはレンダリングと呼ばれるCG処理をする際に使用されるファイルです。面の色や光反射特性などが記述されています。

STLは細部の形状までしっかり再現されました。
しかし面の色は再現されず、表示も暗くて見やすいとは言えません。

3次元モデルの再現度は、STLデータの精度に依存します。精度を高くするとファイルサイズが巨大化する傾向があります。
このモデルでは、STLデータのファイルサイズが約50MBになりました。
他フォーマットの5～9倍のサイズです。
エクスポート時のパラメータは初期値のままです。

スムーズシェード表示に切り替えると表示が明るくなり、稜線が鮮明になって形状がわかりやすくなります。
切り替え方法は、メニューから
表示＞網かけ＞スムーズシェード
をクリックします。

表示を戻す場合は、メニューから
表示＞網かけ＞物理ベース レンダリング
をクリックします。

PLYは面の色が反映されません。
形状の再現度は満足できるものではありませんでした。

PLYはOBJと同様に座標系が3Dビューアーと合致しません。
CAD上でのY軸が3Dビューアー上では上下方向になります。
解決方法はOBJと同じで、CAD側でモデルを回転させてからエクスポートします。

スムーズシェード表示に切り替えても、形状がよくわかりません。

3Dビューアーで表示する目的では、おすすめできないフォーマットと言えます。

Cimatron上の3次元モデルをWindows標準の3Dビューアーで表示させることが出来ました。

3Dビューアーで表示可能で、且つCimatronから出力できるデータフォーマットは3MF、OBJ、STL、PLYの４つです。
その中で、実務での使用でおすすめなのは3MFです。面の色が反映され、細部の形状もきれいに表示できます。
3MFはファイルサイズが一番小さくなるため、取引先に送付して形状を確認してもらう用途に使えるかも知れません。

ビジュアル的なインパクトを求めるならOBJがおすすめです。
ただし、3次元CAD側でMTLファイルも出力できる場合です。
Cimatronは自動で出力してくれますが、なぜかご丁寧に勝手に「鏡面仕上げの金属調」にしてくれます。

取引先に送付する用途には向かないでしょう。
ファイルサイズは3MFの2倍以上と大きいためです。

Windowsの3Dビューアーで3次元モデルを表示し、いろんな方向から表示していたら変なものが映り込みました！
よく見ると照明機器の影に見えます。
ところが、この空間にはそれらしき機器の3次元形状が存在しません！
ライトの向きを変えてみても、この照明機器が動く気配がまったくしません。
この図は、CimatronからエクスポートしたOBJファイルを3Dビューアーで開いたものです。

どうやら、3Dビューアーには2種類のライトがあるようです。
映り込んだ照明機器は、固定された環境照明のようです。環境照明なので、照明の向きは3次元モデルに向いていません。
また、マウスで向きを変更できるライトはスポットライトと思われます。
3Dビューアー開発者のこの「こだわり」はスゴイです。