MattMarchingCubes：MattのMarching Cubesデモ実装

概要

MattMarchingCubesは、Matt Pfeiffer氏が開発したMarching Cubesアルゴリズムのサンプルコードをベースに、Appleの最新プラットフォームvisionOS向けに再実装した3Dメタボール表現のデモプロジェクトです。Marching Cubesは3Dスカラー場から等値面を抽出する有名な手法で、本リポジトリではアニメーションする球体の距離関数（SDF）を複数組み合わせ、色のブレンド処理を加えたメタボール表現を実現。LowLevelMeshの頂点に色情報を持たせることで、ShaderGraphMaterialによるリアルなレンダリングを可能にしています。C言語ベースで開発され、Xcodeプロジェクトとして管理。3Dグラフィックスと最新のApple技術を学びたい開発者に有益なリポジトリです。

リポジトリの統計情報

スター数: 3
フォーク数: 0
ウォッチャー数: 3
コミット数: 4
ファイル数: 6
メインの言語: C

主な特徴

Matt PfeifferによるMarching CubesアルゴリズムのvisionOS対応デモ実装
アニメーションする球体のSDF（距離関数）を用いたカラー融合メタボール表現
LowLevelMeshの頂点ごとに色情報を格納し、ShaderGraphMaterialで色ブレンド可能
AppleのRealityKit環境に適応したXcodeプロジェクト構成

技術的なポイント

本プロジェクトの中心技術は、Marching Cubesアルゴリズムを用いた3D等値面抽出と、その表現の高度化にあります。Marching Cubesは3Dボクセルグリッドの各セル内でスカラー場の等値面を三角形メッシュに変換するアルゴリズムで、ボクセルの8つの頂点のスカラー値を元に256通りのケース分類を行い、対応する三角形を生成します。

このリポジトリでは、単一の距離関数ではなく複数の球体のSigned Distance Function（SDF）をアニメーションさせ、それらを合成してメタボールのような滑らかに融合する形状を作成。さらに、各球体に色を割り当て、LowLevelMeshの頂点カラー属性として保持することで、ShaderGraphMaterial側で頂点色を用いた自然な色のブレンドを実現しています。これにより、単なる形状だけでなく色彩表現の豊かな3Dメタボール描画が可能となっています。

また、このプロジェクトはAppleのRealityKitを用いた環境で動作し、実装言語はC。Xcodeプロジェクトとして管理されており、visionOSでの3Dレンダリングの基礎と応用を学べる点も特徴です。コードはシンプルながらも最新の3DグラフィックスAPIの活用例として価値が高いものとなっています。

さらに、元のMatt Pfeiffer氏のGistコードをベースにしているため、オリジナルのアイデアを踏襲しつつも、Appleの新しいOS向けに最適化と拡張が行われている点が技術的に興味深いです。コード構造は理解しやすく、3D形状のメッシュ生成、頂点属性管理、シェーダとの連携といった3Dプログラミングの重要要素を学習する教材としても適しています。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

.gitignore: Git管理対象外ファイルの指定
MattMarchingCubes.xcodeproj: Xcodeプロジェクトファイル。ビルド設定や依存関係を管理
MattMarchingCubes: ソースコードやリソースが格納されたメインディレクトリ
Packages: 外部ライブラリやパッケージ管理関連のフォルダ
README.md: プロジェクト概要や使い方を記載した説明ファイル

その他1ファイルが含まれており、全6ファイル構成でシンプルに保たれています。

まとめ

最新のAppleプラットフォームでMarching Cubesの高度なメタボール表現を手軽に試せる優良サンプル。

リポジトリ情報：

名前: MattMarchingCubes
説明: A demonstration of Matt’s Marching Cubes.
スター数: 3
言語: C
URL: https://github.com/ynagatomo/MattMarchingCubes
オーナー: ynagatomo
アバター: https://avatars.githubusercontent.com/u/66309582?v=4