【Godot】Node3DとMeshInstance3Dで学ぶGodotの3D空間基本概念

1. 導入：なぜNode3DとMeshInstance3Dが重要なのか

Godot Engineで3Dゲーム開発を始める際、最初に理解すべき最も重要な概念が Node3D と MeshInstance3D です。これらは、3D空間に存在するすべてのオブジェクトの「場所」と「見た目」を定義する、まさに 3Dシーンの構成要素の基盤 と言えます。

2Dゲーム開発では Node2D が中心でしたが、3Dではその役割を Node3D が担います。

2. Godot 3D空間の基本概念

Godotの3D空間は、現実世界と同じように座標系と単位に基づいて構築されています。

3D座標系：右手系と軸の役割

Godot Engineは、多くの3Dソフトウェアで採用されている 右手系 の座標系を使用しています。

軸	役割	方向
Y軸	高さ（Up/Down）	上方向が正
X軸	幅（Left/Right）	右方向が正
Z軸	奥行き（Forward/Backward）	画面奥方向が正

特に重要なのは、 Y軸が「高さ」 を表す点です。また、Godotの3D空間における単位は、 1ユニットが1メートル に相当します。

Transform：位置、回転、スケール

3D空間におけるすべてのオブジェクトは、 Transform（変換） と呼ばれるデータによってその状態が定義されます。

位置 (Translation/Position): 空間のどこにオブジェクトがあるか。
回転 (Rotation): オブジェクトがどの方向を向いているか。
スケール (Scale): オブジェクトの大きさがどれくらいか。

3. Node3D: 3D空間における「場所」の定義

Node3D は、Godotの3Dノード階層における最も基本的なノードであり、 すべての3Dノードの基底クラス です。その役割は非常にシンプルかつ強力で、 3D空間におけるオブジェクトの「場所」「向き」「大きさ」を定義すること に特化しています。

Node3D自体は、目に見える形状や物理的な挙動を持ちません。しかし、このノードが持つ transform プロパティを通じて、前述の位置、回転、 スケール の情報を保持しています。

Node3Dの実践的な使い方

Node3Dは、主に以下の目的で利用されます。

ルートノード: 3Dシーンのルート（最上位）ノードとして使用されます。
グループ化: 複数の3Dノードをまとめて管理するための親ノードとして使用されます。
相対座標の基準: 子ノードは常に親ノードの座標を基準とした 相対座標 で配置されます。

4. MeshInstance3D: 3D空間における「見た目」の定義

MeshInstance3D は、Node3Dを継承したノードであり、 3D空間に視覚的な形状（メッシュ）を描画する ためのノードです。

Node3Dが「どこに」オブジェクトがあるかを決めるのに対し、MeshInstance3Dは「何が」そこにあるか、つまり オブジェクトの「見た目」 を決定します。

Node3DとMeshInstance3Dの役割分担

ノード	役割	定義するもの
Node3D	場所	位置、回転、スケール（Transform）
MeshInstance3D	見た目	形状（Mesh）、質感（Material）

MeshInstance3Dが持つ最も重要なプロパティは mesh です。ここに BoxMesh（立方体）、 SphereMesh（球体）、あるいは外部からインポートした複雑なモデルなどの Meshリソース を割り当てることで、初めてオブジェクトが画面に描画されます。

5. 実践例: スクリプトでシンプルな3Dオブジェクトを生成・操作する

ここでは、GDScriptを使用して Node3D をルートとし、その子として MeshInstance3D を動的に生成し、位置と色を設定する手順を紹介します。

extends Node3D

func _ready():
    # 1. MeshInstance3Dノードを作成
    var mesh_instance = MeshInstance3D.new()
    add_child(mesh_instance)

    # 2. BoxMeshリソースを作成し、MeshInstance3Dに割り当てる
    var box_mesh = BoxMesh.new()
    box_mesh.size = Vector3(1.0, 1.0, 1.0)
    mesh_instance.mesh = box_mesh

    # 3. StandardMaterial3Dを作成し、色を設定
    var material = StandardMaterial3D.new()
    material.albedo_color = Color(0.8, 0.2, 0.2)
    mesh_instance.set_surface_override_material(0, material)

    # 4. 位置を設定
    mesh_instance.position = Vector3(2.0, 0.5, 0.0)

    # 5. 回転を設定（Y軸を中心に45度回転）
    mesh_instance.rotation_degrees = Vector3(0, 45, 0)

このコードは、エディタでノードを追加し、インスペクターでプロパティを設定する操作を、すべてスクリプトで行っていることに相当します。

6. まとめ

本記事では、Godot Engineで3Dゲーム開発を始めるための基礎として、 Node3D と MeshInstance3D の役割、そして3D空間の基本概念を解説しました。

概念	キーワード	役割
3D空間	右手系、1ユニット=1m	オブジェクトが存在する環境
Node3D	Transform、Position	場所を定義する
MeshInstance3D	Mesh、Material	見た目を定義する

この二つのノードの役割分担を理解すれば、Godotの3Dシーン構築はもう怖くありません。Node3Dで配置を決め、MeshInstance3Dで見た目を整える。このシンプルな原則が、複雑な3Dゲームの世界を構築する第一歩となります。

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