画像生成 レイトレーシング：光の追跡で描くリアルな世界
絵を描く時、私たちは普段、目の前にある景色をそのまま紙に書き写します。しかし、コンピューターグラフィックスの世界では、光がどのように目の中に届くのかを計算することで、まるで写真のようにリアルな絵を作り出す方法があります。これが、光の通り道を逆算する「レイトレーシング法」です。
私たちが物を見る時、実際には物体から反射した光が目に届いています。レイトレーシング法では、カメラのレンズに届く光を起点として、その光がどこから来たのかを逆向きに辿っていきます。まるで探偵が犯人の足跡を辿るように、光の通り道を一つずつ追っていくのです。
光は、鏡のように表面が滑らかな物体に当たると、規則正しく反射します。また、水やガラスのような透明な物体を通り抜けるときには、光の進む向きが屈折します。レイトレーシング法は、こうした光の反射や屈折といった性質を緻密に計算することで、物体の色や明るさ、影などを正確に再現します。
例えば、赤いボールに光が当たった場合、その光の一部は反射して私たちの目に届き、私たちはボールを赤く認識します。レイトレーシング法では、目に届いた赤い光を起点として、それがボールのどの部分で反射したのかを計算します。さらに、光源の種類や位置、周りの環境なども考慮することで、よりリアルな色の変化や影の付き方を表現することができるのです。
このように、光の通り道を逆向きに辿り、光と物体の相互作用を計算することで、レイトレーシング法は従来の手法よりもはるかにリアルな画像を作り出すことができます。そのため、映画やゲームなど、高い画質が求められる映像制作の現場で広く使われています。