この範囲の問題は全40問中8問、20%分の点数に相当する。
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
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)