レンダリング
概 要
データから実際の画像や映像を作り出すこと。3Dグラフィックソフトでは、物体やカメラの位置、「光の当たり具合」などを計算して、実際の「絵」を作り出す作業のことを言う。
解 説
3Dグラフィックは、人物や風景などを3次元の「3面図」で描きます。これらは内部的には、3次元の数式で表現されます。数学では「円柱」や「回転体」などの数式を学びますが、3Dグラフィックは、これをもっと複雑にしたものを組み合わせたものです。
実際に映像にする場合は、「カメラの位置」と「光源（ライトや太陽光）の位置」を決めて、カメラの位置から見える「色」が、どのようになるのかを計算します。この処理が「レンダリング」です。
Wikipediaより（Maximilian Schönherr）
レンダリングでは、カメラの向きによって、全体が切り抜かれます。どのような色合いになるのかは、光源から実際に出る光を計算し、物体に当たったときには、その反射率に応じて反射させるなど複雑な計算をします。当然、ある物体の後ろにある物体は隠れますし、影も付きます。アニメーションを作るときは、カメラや物体を動かしながら、1コマ1コマ作成し、レンダリングしていきます。
こうした計算はとても複雑で、長い時間がかかります。画像が細かいほど（解像度が高いほど）計算量が増えるので、時間がかかります。
3Dアニメーション製作では、美しい映像が求められるため、レンダリングに何時間も、もしくは何日もかかることもあります。そのため高性能のコンピュータが何十台も組み合わせられます。ゲームの場合は、ユーザーの動きに合わせてリアルタイムで絵を作る必要があるため、もう少し計算を単純化します。たとえば「反射や分散した光を考慮しない」などです。そうすることで、リアルタイムに動かせる程度の計算量で絵を作れます。
計算は物体が多いほど時間がかかるので、物体の形状を簡単にするなども有効です。とくに複雑な背景だと、背景の描画に時間がかかってしまうこともあります。
昔のコンピュータでは、リアルタイムで3Dの映像を動かすことは夢でしたが、このごろのパソコンやスマホは計算能力が高いため、3Dゲームがふつうの速度で動くようになりました。
実現できること
- ・3Dゲーム
- ・3Dアニメーション
将来の展開
レンダリングは、とかく計算に時間がかかります。こうした計算には従来、CPUが使われていましたが、いまではグラフィックカードに装着されるGPUという装置が使われることがほとんどです。
GPUは、レンダリングなどで使われる計算に特化したプロセッサです。CPUで計算するのに比べて、圧倒的に速く計算できます。
処理速度が速くなれば、より高精細な映像が作れます。ユーザーの操作でリアルタイムに操作できる3Dのゲームなども、より高精細になります。PlayStation4やPlayStation5などのゲーム機は、高性能なGPUを搭載しているため、とても美しい3D映像のゲームが楽しめます。
今後、VR（バーチャルリアリティ）などが流行っていくと思いますが、VRではユーザーの動きに対してリアルタイムに変化する美しい3D画像が不可欠です。レンダリング速度の向上は、こうした分野の発展に欠かせません。