コンピューター支援設計（CAD）では、ハイブリッドモデリングは、同じワークフローで（異なるルールセットを使用して）異なるモデリング手法を使用する方法です。ハイブリッドモデリングアプローチでは、次の4種類のモデリングデータを表すことができます。
- BRep（境界表現）モデルデータ
- ポリゴンモデルデータ
- 点群データ（3Dスキャンされたオブジェクト）
- ボクセルデータ（ボリュームイメージング用の3Dピクセル）
従来の3Dソフトウェアの多くは、ある種類のモデリングデータを扱うことに特化しており、他のフォーマットを解釈する機能が欠けていることがあります。同様に、CADファイルのフォーマットの中には、特定の種類のモデリングデータに限定されているものもあります。
その理由を説明する前に、それぞれのモデリングフォーマットについて理解する必要があります。
BRepモデルの主なメリットとデメリット
BRepモデリング（境界表現モデリング）は、CADアプリケーションの中で最も一般的なモデリングの種類です。
つまり、BRepとは3Dオブジェクトの数学的に正確な表現であり、ソリッドと非ソリッドジオメトリ間の幾何学的な境界を定義するものです。
BRepオブジェクトの形状と輪郭は、ポリゴンや頂点のような縮小可能なオブジェクトから構築されていません。BRepオブジェクトは、サーフェス間の数学的な関係によって定義されます。
画像のバンパーに注目してみてください。
このバンパーは、ポリゴンのような小さなコンポーネントによって定義されるものではありません。その代わりに、独立したオブジェクトとして存在しています。その形状は、3D空間におけるXYZ軸に対する表面の位置と曲線によって定義されます。
サーフェスの回転と、Y軸上のわずかなS字状のカーブを表す数式があります。また、Z軸上のバンパー下部にある肘のようなバンプを表す数式もあります。そして、すべての軸ですべての面を表現する無数の精密な数式を組み合わせると、BRepオブジェクトができあがります。
| メリット | デメリット |
| BRepオブジェクトは数学的に正確であり、設計者やエンジニアが設計の「完璧な」表現を構築できるようにします。 | BRepファイル形式は本質的に重く、ディスクスペースを占有する多くのメタデータを保存します。 |
| 他のモデリングとは異なり、BRepは "解像度 "を失うことなく "ズームイン "することができます。BRepの曲線は、どのような倍率でも曲線のままです | ビジュアル化、レンダリング、アニメーションが必要な場合、BRepでは処理能力が不足してしまいます。 |
| BRepの数学的精度は、製造アプリケーションに最適です。 | 有機/自然のオブジェクトは、BRepの正確な数式で再現するのは困難です |
BRepの特徴は、製造業のエンジニアやデザイナーにとって理想的なフォーマットですが、ビジュアル化やレンダリングの目的には大きな制限があります。
ポリゴンモデリングの主なメリットとデメリット
ポリゴン（またはポリヘドラル）モデリングは、ビデオゲームやアニメーションスタジオで最も一般的なモデリングの種類です。
このタイプのモデリングでは、「トリス」（三角形）または「ポリ」（多角形）と呼ばれる小さなコンポーネントから3Dオブジェクトを構築します。
ポリやトリスは、完全に平らな形状で、頂点（または点）の位置と接続するエッジによって定義されます。
どんな形状の複雑なモデルでも、トライやポリから完全に作り上げることができます。デザイナーは、より "忠実度の高い" デザイン（より滑らかな表面、より多くのディテールなど）を求めているので、モデルのポリゴン数を増やすことができます。 
| メリット | デメリット |
| 最新のコンピューターはポリゴンを処理するように最適化されているため、ポリゴンモデルはレンダリングと視覚化が最も簡単です。 | ポリゴンでモデルを作るのは不正確で、ヒューマンエラーをもたらします。 |
| ポリゴンモデリングにより、デザイナーはよりユニークで有機的なデザイン（人間、動物など）を作成できます。 | ポリゴンモデルはすべての解像度に対応できるわけではありません |
| ポリゴンモデルは小さなコンポーネント（ポリとトリス）から作成されるため、より自然に変形およびアニメーション化できます。 | ポリゴンモデリングは、特に複雑なデザインの場合、非常に時間がかかります。 |
ポリゴンモデルの特徴は、精度が重要ではなく、視覚的な表現を重視する用途に適しています。そのため、そのため、アニメーションスタジオとビデオゲームスタジオにおいてポリゴンモデルが主に利用されています。
点群モデルの主なメリットとデメリット
点群モデリングは通常、3Dスキャンオブジェクトのプロセスで使用されます。
点群モデリングでは、数式で曲面を定義したり、三角形などの初歩的な形状から曲面を作成するのではなく、曲面に沿って頂点（ポイント）を高密度に配置して3Dオブジェクトを表現します。
十分に高い解像度と点密度を持つ点群モデルは、ほぼすべての3Dオブジェクトの特徴を正確に表現することができます。実際、点群3Dスキャンは、人間の顔のような非常に複雑な物体の3D表現にも使用されています。
点群データは、対象物をスキャンするだけでなく、シミュレーションにも豊富に活用できます。
点群は、数学的に複雑なCADサーフェスを比較的限られた数の点に集約する、有限要素解析のコンテキストでソリッドオブジェクトを表現するために使用できます。これにより、エンジニアや科学者は、応力のかかった物体のシミュレーションや変形のシミュレーションなどを行うことができます。
| メリット | デメリット |
| 点群モデルは、有限の要素（点）を持つ比較的複雑な物体を正確に表現することができます。 | 点群モデルはBRepのような精密さはなく、数学的に完璧な曲線を描くことはできません。 |
| 点群モデルは、3Dスキャン技術やCAD変換ソフトがあれば、最も早く作成することができます。（ゼロからの作成はお勧めしません。） | 点群データにはサーフェスに関する情報が含まれていないため、レンダリングや製造にネイティブに使用することはできません。 |
| 点群データは、正確なBRepやポリゴンモデルに変換することが非常に困難です。 |
結局のところ、点群モデリングだけでは、多くの用途には使えません。3Dスキャンされたオブジェクトが本当に役立つためには、他のタイプのモデルに変換する必要があります。しかし、他のモデリングタイプと組み合わせれば、点群は非常に便利です。BRepと組み合わせて、エンジニアリングモデルの応力をシミュレートすることができます。また、ポリゴンモデリングと併用することで、スキャンしたオブジェクトの複雑な3Dモデルを作成することができます。
ボクセルモデリングの主なメリットとデメリット
3Dにおけるボクセルは、2Dにおけるピクセルのようなものです。
まず最初に、ピクセルとは何かを考えてみましょう。あなたがコンピュータの画面上で見ているものはすべて、「ピクセル」と呼ばれる非常に小さな正方形でできています。
最新のコンピュータであれば、ディスプレイが「高解像度」であるため、ピクセルが見えないことがほとんどです。このピクセルは非常に小さく、数も多いため、実際には見えません。その代わりに、文字や絵、記号などが滑らかに見えます。
ボクセルは基本的に3Dピクセルですが、正方形ではなく完全な立方体です。
理論的には、ボクセルは現実を再現するための完璧なモデリング手法です。
結局のところ、私たちの世界はボクセルに似たものでできています。（ただし、ボクセルはもっと小さく、私たちはこれを「素粒子」と呼んでいます。）十分に高い密度（または「解像度」）と適切なレンダリング技術があれば、ボクセルを使って、外見も動作も本物と見分けがつかないような現実世界のオブジェクトを再現することができます。
しかし、実際には、ボクセルを使って複雑で高解像度のオブジェクトを簡単に作成する方法は主流ではありません。上の画像にあるAtomontageのような有望な試みもありますが、本当に複雑な設計をするには、前述の他のモデリング方法の方が、より迅速で簡単です。
さらに、最近のコンピュータは、ボクセルのレンダリングには最適化されていません。ほとんどのハードウェアはポリゴンのレンダリングを目的としているため、高解像度のボクセルオブジェクトは現在のハードウェアに大きな負担をかけてしまいます。
主流になる準備ができていないにもかかわらず、ボクセルモデリングは現在、いくつかの非常に特殊な使用例があります。
現在，ボクセルは多くの科学分野で，体積データを迅速に決定するために使用されています．例えば，ボクセルベースの形態計測では，研究者はボクセルを使って脳組織の濃度の違いを比較することができます。地質学者は、地形や標高などの地質学的特徴をモデル化するために、ボクセルモデリング技術をよく使用します。さらに、ボクセルベースのモデリングを使用して、流体から都市部の緑地まで、あらゆるものの体積を視覚化して測定することができます。また、スマートマテリアルのシミュレーションのように、個々の粒子のモデリングを必要とするシミュレーション技術にもボクセルは有効です。
そして、そこにはボクセルの真価が発揮されています。
複雑なオブジェクトを、粒子のような縮小可能な離散的な単位で表現できるため、複雑な物体の実世界での動作をシミュレートするのに非常に強力なツールとなります。
| メリット | デメリット |
| ボクセルは粒子を模倣しているため、他のどのモデリングタイプよりも「正確」な3Dビルディングブロックです。 | 3Dスキャンのような高価な技術を使わずに、ボクセルを使って複雑なオブジェクトを作ることは非常に困難です。 |
| ボクセルは、他のモデリング手法では不可能な新しいシミュレーション手法を解きあかします。 | ボクセルモデリングは、BRepモデリングのような数学的精度に欠けています。 |
| ボクセルは、ボリュームのあるデータ（特に自然や有機物の地層）を素早くモデリングし、ビジュアル化する最も簡単な方法です。 | 現在のコンピュータハードウェアはポリゴンのレンダリング用に最適化されており、高解像度のボクセルを効率的にレンダリングするための特別なハードウェアはありません。 |
ハイブリッド・モデリングのプロセス
ハイブリッドモデリングとは、3Dモデリングの4大要素であるBRep、ポリゴン、点群（ポイントクラウド）、ボクセルベースのモデリングの利点を1つのワークフローにまとめたものです。
従来、これらのモデルタイプをすべて扱うには、4種類のソフトウェアが必要でした。ある手法（BRepなど）でモデルを作成し、CAD変換ソフトを使ってBRepデータを別のフォーマットに変換していました。変換後、別のソフトウェアでファイルを開き、変更を加えていきます。
これは、いくつかの理由で非常に面倒です。
もしBRepを使って新製品を開発し、プロモーションのためにそれを素早くビジュアル化またはレンダリングする必要があったとしたら？また、ビジュアル化された後に、クリエイティブチームがBRepの編集を推奨していたらどうでしょう？
点群データを使ってBRepモデルのシミュレーションを行い、そのシミュレーションで得られた知見を元のBRepに反映させたいとしたらどうでしょうか。
そのためには、ソフトを渡り歩いてファイルを変換し、その都度、手作業で修正する必要があります。これでは時間がかかるだけでなく、ヒューマンエラーの原因にもなります。CAM（コンピュータ支援製造）やCAE（コンピュータ支援エンジニアリング）のような業界では、これは非常に大きなコストになります。
そこで登場するのが「ハイブリッド・モデリング」です。
スペイシャルのCGMのようなソフトウェア開発キットを使用すると、3D開発者は自分のツールセットにハイブリッド・モデリング機能をネイティブに組み込むことができます。これにより、設計者やエンジニアはデータを失うことなく、モデリングタイプをシームレスに行き来することができます。また、エンジニアはBRepファイルを使ってあらゆるシミュレーションを行い、その結果をモデルに反映させて自動的に調整することができます。
このように、環境やモデリング手法を行き来することが、ハイブリッド・モデリングのプロセスです。
パワフルなハイブリッド・モデリング・ソフトウェアは、モデル作成のプロセスを短縮し、3Dモデルの典型的なギャップを埋めることができます。（エンジニアリングモデルの動作を粒子ベースでシミュレートするような場合です。 ）
ハイブリッドソフトウェアは、これらのギャップを認識し、ユーザーが途中で調整することができます。
究極のソリューションとしてのハイブリッド・モデリング
設計者やエンジニアの皆さんに朗報です。もはや、どのタイプのモデリングが自分に適しているかを明確に判断する必要はありません。
様々な業界のエンジニア、建築家、設計者は、BRep、ポリゴン、点群、ボクセルの間をシームレスに移行し、様々な技術の利点を活用し、欠点を最小限に抑えることができるのです。
もう「良いとこどりは出来ない」などと言う人はいません！