ボリュームレンダリング

概要

ボリュームレンダリングは、ボリュームデータを画像として描画する技術である。物体表面だけを描く通常のレンダリングとは異なり、空間内に分布する値を利用して内部構造を表現できる。等しい値を持つ面を取り出して描く方法と、ボリューム全体を直接サンプリングして描く方法がある。

ボリュームレンダリングには大きく分けて間接法と直接法がある。間接法では、等値面のように特定の値を持つ面を取り出し、その面を従来の表面レンダリングで描く。直接法では、ボリューム内の値をサンプリングし、色や不透明度を積み重ねて画像を作る。代表的な直接法がレイキャスティング法である。

第2章のボリュームレンダリングはボクセル表現や形状表現との関係で扱うのに対し、ここではレンダリング結果をどう作るかが中心になる。特に、どの値を見せ、どの値を透明にするかを決めるトランスファファンクションが重要になる。

CG制作では、煙、雲、炎、内部構造を持つ物体などの表現に関係する。ポリゴンの表面だけでなく、空間内の密度や濃度を描画対象にできるため、半透明で複雑な見え方を作ることができる。

リアルタイムゲームでは負荷が高くなりやすいため、簡略化や事前計算が必要になる。それでも、雲や霧、ボリュームライト、煙表現などでは、ボリュームレンダリングの考え方が使われる。

画面の各画素に対してレイを飛ばし、一定間隔でボリューム値を調べながら色を積み重ねる実装では、サンプリング間隔が品質と速度に大きく影響する。間隔を細かくすると滑らかになるが、計算量は増える。

ボリュームレンダリングは、ボリュームデータを画像化する技術である。間接法は等値面を取り出して表面として描く。直接法はボリューム全体をサンプリングして描く。この違いを押さえる。