Plotlyで3Dグラフの背景色・網目・グリッド設定 - 奥行きのある3D表示に仕上げる

はじめに

3Dグラフはデータだけでなく「見やすさ」が大切。背景やグリッドの色を整えることで、奥行きや構造が自然に伝わります。今回はPlotlyの3Dグラフを"読みやすく美しく整える"基本設定を紹介します。

目的

• 3Dグラフの背景色・グリッド線・ゼロ線を設定する
• デフォルトの白背景を柔らかく整えて、立体感を出す
• 資料・発表でも映える3Dビジュアルを作る

実装例

import plotly.graph_objects as go
import numpy as np

# データ生成
x = np.linspace(-2, 2, 60)
y = np.linspace(-2, 2, 60)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(np.sqrt(X**2 + Y**2))

# ベースの3D Surface
fig = go.Figure(data=[go.Surface(x=X, y=Y, z=Z, colorscale='Viridis')])
fig.update_layout(title="Default 3D Surface")
fig.show()

デフォルトだと真っ白い背景に灰色グリッド。そのままでは立体感が伝わりにくい状態です。

背景色を設定して奥行きを出す

fig.update_layout(
    scene=dict(
        xaxis=dict(backgroundcolor='rgb(220,220,245)'),
        yaxis=dict(backgroundcolor='rgb(245,220,220)'),
        zaxis=dict(backgroundcolor='rgb(220,245,220)'),
    )
)
fig.show()

項目	内容
backgroundcolor	各軸面の背景色を指定（RGB値やHTML色）
scene.xaxis, scene.yaxis, scene.zaxis	各軸設定ブロック
色の使い分け	X軸は淡い青、Y軸は淡いピンク、Z軸は淡い緑で明確に区別

各軸面に異なる色味をはっきり持たせることで、3D空間の構造と奥行きが一目で分かります。

グリッド線とゼロ線を調整する

fig.update_layout(
    scene=dict(
        xaxis=dict(gridcolor='white', zerolinecolor='black', showbackground=True),
        yaxis=dict(gridcolor='white', zerolinecolor='black', showbackground=True),
        zaxis=dict(gridcolor='white', zerolinecolor='black', showbackground=True)
    )
)
fig.show()

設定項目	説明
gridcolor	グリッド（補助線）の色
zerolinecolor	原点を通る線の色
showbackground	軸面の背景を描くかどうか（True/False）

白グリッド＋黒ゼロ線で"空間の方向"が視覚的に明確になります。

グリッドの間隔とラベル設定

fig.update_layout(
    scene=dict(
        xaxis=dict(
            tickmode='auto',  # nticksを有効にするために必要
            nticks=5,  # 最大5個程度のティックを目安に自動調整
            tickfont=dict(size=10, color='gray'),
            title=dict(text='X軸', font=dict(size=12, color='black'))
        ),
        yaxis=dict(
            tickmode='auto',
            nticks=5,
            tickfont=dict(size=10, color='gray'),
            title=dict(text='Y軸', font=dict(size=12, color='black'))
        ),
        zaxis=dict(
            tickmode='auto',
            nticks=5,
            tickfont=dict(size=10, color='gray'),
            title=dict(text='Z軸', font=dict(size=12, color='black'))
        )
    )
)

項目	内容
tickmode	ティックの配置方法（'auto'/'linear'/'array'）
nticks	最大ティック数の目安（tickmode='auto'時のみ有効。実際の数は自動調整される）
tickfont	軸の目盛り数字のフォントサイズ・色
title	軸ラベル（軸名）の設定

目盛り数字のトーンを下げつつ、軸ラベルを追加することで、データそのものが際立ちます。

注意: nticks は厳密な数ではなく、Plotlyが見やすさを考慮して自動調整します。正確な制御が必要な場合は tickmode='array' と tickvals を使用してください。

背景とグリッドを統一したスタイルにする

fig.update_layout(
    scene=dict(
        xaxis=dict(backgroundcolor='rgb(235,235,240)', gridcolor='white', zerolinecolor='black'),
        yaxis=dict(backgroundcolor='rgb(235,235,240)', gridcolor='white', zerolinecolor='black'),
        zaxis=dict(backgroundcolor='rgb(245,245,250)', gridcolor='white', zerolinecolor='black'),
        aspectmode='data'
    ),
    paper_bgcolor='white',  # グラフ外側の背景色
    # 注: 3Dグラフでは plot_bgcolor は機能しません
    # 背景色は scene.xaxis.backgroundcolor 等で設定します
    title="3D Graph with Unified Style"
)
fig.show()

背景の色合いを統一すると、資料やスライドにそのまま使える仕上がりになります。

3Dグラフ特有の注意点

背景色の設定方法

2Dグラフで使う plot_bgcolor は3Dグラフでは機能しないようです。
3D空間の背景色は以下の方法で設定します:

fig.update_layout(
    scene=dict(
        bgcolor='lightgray',  # 3D空間全体の背景色
        xaxis=dict(backgroundcolor='rgb(240,240,240)'),  # X軸面の背景色
        yaxis=dict(backgroundcolor='rgb(240,240,240)'),  # Y軸面の背景色
        zaxis=dict(backgroundcolor='rgb(250,250,250)')   # Z軸面の背景色
    ),
    paper_bgcolor='white'  # グラフ外側の背景色（これは機能する）
)

設定項目	対象	効果
paper_bgcolor	グラフ外側の余白	3Dでも有効
plot_bgcolor	プロット領域（2D専用）	⚠️ 3Dでは無効
scene.bgcolor	3D空間全体	3D専用の背景色
scene.xaxis.backgroundcolor	各軸面	軸ごとに個別設定可能

ティック数の制御

nticks は厳密な数ではなく、最大値の目安です。Plotlyが自動的に見やすい数に調整します。

# 自動調整（推奨）
xaxis=dict(tickmode='auto', nticks=5)  # 最大5個程度を目安に自動調整

# 正確な制御が必要な場合
xaxis=dict(
    tickmode='array',
    tickvals=[0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0],  # 正確な位置を指定
    ticktext=['0', '0.5', '1', '1.5', '2']  # 表示テキストも指定可能
)

スタイル例：グレー背景で奥行きを強調

fig.update_layout(
    scene=dict(
        xaxis=dict(backgroundcolor='rgba(230,230,230,1)', gridcolor='white'),
        yaxis=dict(backgroundcolor='rgba(230,230,230,1)', gridcolor='white'),
        zaxis=dict(backgroundcolor='rgba(245,245,245,1)', gridcolor='white'),
    ),
    paper_bgcolor='rgba(250,250,250,1)'
)

「白→グレー→淡グレー」と明度を変えることで、3D空間の"奥行き方向"を自然に見せられます。

関数化して再利用（おすすめ）

def set_3d_style(fig, title="Styled 3D Graph"):
    fig.update_layout(
        title=title,
        scene=dict(
            xaxis=dict(
                backgroundcolor='rgb(240,240,240)',
                gridcolor='white',
                zerolinecolor='black',
                tickmode='auto',
                nticks=5
            ),
            yaxis=dict(
                backgroundcolor='rgb(240,240,240)',
                gridcolor='white',
                zerolinecolor='black',
                tickmode='auto',
                nticks=5
            ),
            zaxis=dict(
                backgroundcolor='rgb(250,250,250)',
                gridcolor='white',
                zerolinecolor='black',
                tickmode='auto',
                nticks=5
            ),
            aspectmode='data'
        ),
        paper_bgcolor='white'
    )
    return fig

SurfaceやScatterなど、どの3Dグラフにも統一感を持たせられます。

まとめ

背景色やグリッド線を適切に整えるだけで、3Dグラフの見やすさが一気に向上します。

• 各軸の背景色、グリッド線の明暗、軸バランスをそろえるだけで歪みが減り、奥行きや立体感が自然に伝わる
• Surface・Scatter・Lineなど、どの3Dタイプでも共通して使える基本設定

これらの設定を関数化しておけば、プロジェクト全体で統一感のある3Dビジュアルを素早く作成できます。

参考情報