第3章

解説

3-1 レンダリングの処理過程

レンダリング:3Dのモデルから2Dの「絵」を作ること → ラスタ化

3-2 陰面消去

バックフェースカリング
  • [英] Back(後ろ(向き)の) Face(面を) Culling(捨てる)
  • それ以外に使われる技術
    • 陰面消去 : 他のものに隠される面、面の一部を描画しない
    • 陰線消去 : 他のものに隠される線、線の一部を描画しない

奥行きソート法
  • 奥から手前の順でポリゴンを描画(上書き)

スキャンライン法
  • 1回の処理で横一行分だけを考慮
  • 一番手前にくるポリゴンの両端を求める
  • 他の方法より使用メモリが少ない

Zバッファ法
  • 奥行き情報を入れるバッファ(Zバッファ)、色を入れるバッファ(フレームバッファ)を用意
  • ポリゴンごとに、それぞれのピクセルについて
    • 既存のZバッファの値より手前 → Zバッファとフレームバッファを更新
    • 既存のZバッファの値より奥 → 何もしない

レイトレーシング法
  • [英] Ray(光線を) Tracing(追いかける)
  • 視点から投影面の画素を結ぶ線を延長して、最初にぶつかるポリゴンの色を採用

3-3 シェーディング

シェーディングと影付け
  • 陰:光が斜めに当たるなどのせいで暗くなったところ → Shade
  • 影:ほかの物に光がさえぎられて暗くなったところ → Shadow

光源の分類
  • 形:平行光線、点光源、線光源、面光源
  • 当たり方:直接光、間接光
  • 経由するもの:反射光、透過光、散乱光

拡散反射
  • 明るさは光があたる角度だけで決まる (見る角度によらない)
  • 明るさは入射角のcosに比例

鏡面反射
  • 明るさは光があたる角度と、見る角度の両方で変わる
  • 明るさは見る角度のcosのn乗に比例
  • nが大きいほどハイライトは小さく、くっきり

完全鏡面反射・透過・屈折
  • 屈折率:物質の中の光の速さで決まる量。遅いほど大きい。2つの物質の屈折率の比が大きいほど大きく曲がる
  • スネルの法則:屈折の前後の光の角度の関係式

シェーディングの種類
  • コンスタントシェーディング (工夫なし、カクカク)
  • スムーズシェーディング (ポリゴン間をなめらかに)
    • グローシェーディング (明るさを補間)
    • フォンシェーディング (面の向きを補間)
    • 傾向として、グローよりフォンの方がくっきりした感じになる

3-4 影付け

本影と半影
  • 面光源でおこる
  • 本影:その位置から光源がまったく見えない (皆既日食状態)
  • 半影:その位置から光源が部分的に見える (部分日食状態)

3-5 マッピング

テクスチャマッピング:面に絵を貼る
バンプマッピング:実際には凹凸のない面で、凹凸があるかのように明るさを計算
環境マッピング:周りのものの映り込みをテクスチャとして入れる
ソリッドテクスチャリング:立体の中にまで材質を設定

3-6 イメージベーストレンダリング

用語
  • イメージベーストレンダリング:Image(画像を) Based(もとにした) Rendering(レンダリング)

手法
  • テクスチャマッピングアプローチ:モデルは簡単に、テクスチャをリアルに
  • 画像再投影アプローチ:写真と奥行きデータ または 複数の写真→ 3Dモデル
  • (以下はテキストの説明そのまま)

3-7 大域照明計算

ラジオシティ法:壁などからの反射を考慮
フォトンマッピング法:鏡面反射、屈折を考慮

3-8 ボリュームレンダリング

間接法:等値面をレンダリング
直接法:ボクセルの色を積み重ねる

3-9 ノンフォトリアリスティックレンダリング

ノンフォトリアリスティックレンダリング:[英] Non(非) Photorealistic(写実的) Rendering(レンダリング)

過去問を使った学習

解く問題

2017年度 前期 第22問
2017年度 後期 第22問
2018年度 後期 第23問
2019年度 前期 第23問
2020年度 後期 第22問
2021年度 前期 第23問

(手順はこれまでと同様)

提出方法

以下のようにしてファイルを提出する。なお、この提出によって出欠をとるので、授業終了時点ですべて完了していない場合でもその時点のものを送り、完了したら再度送り直すこと。
  • 送信先
    • aocg2021a@gmail.com
  • 件名
    • 第03回過去問
  • 本文
    • 学籍番号、氏名
  • 添付するもの
    • 回答して採点した結果をまとめたファイル「第03回.txt」

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