はじめに#
最近、友人に頼まれて、いくつかの学部卒業生や在学生に技術トレーニングを行うことになりました。コース内容は「Rhino3D 製品工業デザイン実践」で、私はアニメーション専攻出身なので、基礎技術が共通しているため、引き受けました。授業を行うには事例を準備する必要があり、Apple Watch の事例を作成する際に、逆に私を別の馴染みのあるが新しい分野に導いてくれました。具体的な講義内容はバックアップサイトで更新され、表紙画像は公開されている Apple Watch の一部設計図から来ています。
製品工業デザイン#
最初から学生に技術を直接教えることはできないので、まずは基礎理論を知る必要があります。自分で調べたところ、製品工業デザインは包括的な学問であり、革新と最適化を通じて製品の外観、機能、ユーザー体験などの側面を満たし、ユーザーのニーズに応え、製品の競争力を高めることを目的としています。
大まかなプロセスは以下の通りです：
- 市場調査、市場のニーズを調査し、ターゲット層を特定する。
- コンセプトデザイン、調査結果に基づいて製品のコンセプトと伝えるべき重要な情報を策定する。
- 詳細設計、製品の形状スケッチ、寸法、評価案を作成する。
- 工業デザイン、製品の 3D モデルと実体プロトタイプを作成する。
- 検証、設計案をテストし、反復と改善を行う。
- 生産
- 量産と品質管理
この地球上で、製品工業デザインを極め、長年にわたり受け継がれてきた企業は、Apple だけです。彼らの製品を教育事例として使用するのは自然なことであり、私にとっても大きな挑戦です。
丸みから丸みへ#
iPhone X 以降の製品を体験した友人は、丸みというものに馴染みがあるかもしれません。iPhone X 以降と言ったのは、iPhone ユーザーの規模が大きく、この世代の iPhone が Apple のデザインを「丸み」と「硬さ」の 2 つの理念に分けたからです。
「丸み」の基盤は丸角です。
iPhone X を例に挙げると、丸角は肉眼で見える形で本体の輪郭、ボタン、画面の縁、アプリのアイコンに表れています。デザイナーが追求する「一体感」を感じることができ、これら大小の丸角は、見えない曲線から生まれています。
これが iPhone が視覚的にソフトウェアとハードウェアが「一体感」を与える直接的な要因です。なぜなら、画面の端、機体の表面は、このような曲線で統一して設計されており、この高度に統一されたシンプルな美しさは、認知のレベルで外観の背後にある複雑さや細かさを簡単に無視させるからです。
iPhone がこの丸角を使用し始めたのは、最初は iOS7 からです（おそらく iPhone 4 のフレームの丸角もそうですが、確認が必要です）。上の画像は iOS 7 の天気アプリのアイコンです。iOS 7 以前は、アイコンは前述のように丸角四角形で描かれていました。
一般的に、平面デザインソフトで引かれた丸角矩形は、通常の矩形の 4 つの角に「面取り」（Bevel）コマンドを実行して得られます。つまり、実際には 4 本の直線と 4 つの円弧を組み合わせて作られ、このような丸角は明らかに継ぎ目が存在し、直感的に連続性が不足していると感じられます。しかし、Apple のデザイナーが描いた丸角矩形は一つの連続した曲線です。
曲線にも階級がある#
デザイン分野では、コンピュータが主に扱う曲線には 3 種類あり、それぞれベジェ曲線、B スプライン曲線、Nurbs 曲線です。
これは数学的概念から得られた名前であり、デザイナーは制御性と精度の観点から、ベジェ曲線 < B スプライン曲線 < Nurbs 曲線であることを知っていれば十分です。工業デザインでは当然 Nurbs が使用されます。
直線も曲線の一種（実際にはそうです）と見なすことができるなら、これは曲率 0 の曲線と言えます。工業デザインでは、便宜上、業界は曲線に異なる階級を設けており、それに応じて曲線にも質の高低の区別があり、単位は「階」と呼ばれ、数学の概念を用いて曲線の方程式の階級を区別します。
例えば、Autodesk CAD や Rhino では、0-11 階の異なる階級の曲線を描くことができ、階数が高いほど曲線は滑らかになり、同時に修正や計算が複雑になります。一般的に使用されるのは 3 階と 5 階で、具体的な使用方法は自分で検索できます。
それに応じて、曲線同士の相互接続にも階級があります。上の図のように、曲線の連続性は G0 / 1 / 2 / 3 / 4 の 5 つの階級に分けられます。階級が高いほど、連続性が良く、曲線が滑らかになります。
Rhino では曲率検出ツールを使用して曲線の連続性をチェックできます。上の図のように、左側は一つの連続した曲線で、右側は普通の丸角四角形です。白いコームのような線はこの曲線の曲率を示しています。連続した曲線は、その曲率も連続しています。丸角四角形は、円弧と直線の接点で、曲率が一定の値から瞬時に 0 に変わります。これが曲線の質の違いです。
Apple の開発者サイトが提供する資料によると、iOS 7 のアイコンに使用されている曲線は約 9 階 10 点に近似され、実際に使用される曲線はこれよりも複雑で、5 つの 3 階曲線を組み合わせて作られていますが、9 階曲線を手動で描くことで肉眼で見分けがつかない効果を得ることができ、製品の効果図には十分です。
また、スマートフォンの外形も「単純に」いくつかの 3 階曲線を組み合わせて実現されるものではなく、さらに複雑です。これにより、Apple のデザインに対する厳密さが見て取れます。（ここで一言、私はこのようなデザインにお金を払うことを厭わないが、メモリが倍になるのに 1500 元を追加することには永遠に抗議します）
時計はスマートフォンに比べてより個人的な位置付けがあり、製品属性として機能を満たすだけでなく、手首に装着されて長時間外にさらされるため、より装飾品の属性を持っています（iPhone が発売当初に私に与えた感覚もこうでしたが、Apple Watch の方がより顕著です）。時計のサイズも小さく、精度の要求がより厳しいです。
実際、第一世代の Apple Watch は 2014 年に「One more thing」として発表され、iPhone X よりも 3 年早く市場に出ました。私は、iPhone X が外観において Apple Watch の外装処理方法を参考にしたと信じています。外見だけに注目すれば、iPhone X は Apple Watch の拡大版のようなものです。
上の画像は、筆者が Rhino を使用して作成した Apple Watch モデルとエッジ曲線であり、文字盤の主体も同様に 2 本の 9 階 10 点曲線を使用しています。正面の輪郭曲線をパスとして、側面の曲線を形状として回転させて全体の四分の一の曲面を生成し、さらにミラーリングして主体の閉じたモデルを得ました。
曲面の検査には、業界で「ゼブラストライプ分析」と呼ばれるツールもあります。名前の通り、このツールを開くと、モデルの表面にゼブラ模様のストライプが生成され、これらのストライプが滑らかであるかどうかを回転させて観察し、曲面の滑らかさをテストします。肉眼では欠陥を見つけることはできません。
前述のように、文字盤の主体だけでなく、Apple Watch の各部品も同じ階級の曲線で描かれ生成されています。
さらに考えると、製品の全体デザインは Apple が手がけていますが、生産は世界各地から行われ、驚くべき精度と一貫性を保っています。まるでコンピュータの中のように、これらの部品は主体から取り出された一部のようですが、手に持っている実物は、これらの部品の間に物理的な関連がないことを納得させるのが難しいです。商業的には彼らのやり方が気に入らないかもしれませんが、デザインに関しては依然として尊敬と学びの価値があります。
まとめ#
以上は商業製品デザイン分野の氷山の一角に過ぎず、私のように半分足を踏み入れているだけの人に向けたものです。プロの方々の議論や交流を歓迎します。
毎日使う物として、デザイナーとしては、その中身がどのようになっているのか、どのように機能し、製造されているのか、私に何を伝えようとしているのかに自然と好奇心を抱きます。丸角や丸角を描く曲線は、目立たない小さなディテールに過ぎず、他の分野のデザインと同様に、気にしなければ大したことではありません。しかし、一旦気にし始めると、線が完璧かどうか、たとえ見た目だけでも完璧に見えることを追求することは、終わりのない旅です。