【2022】レンダリングの意味とは？制作現場でレンダリングを行う意味も解説
3DCGにおいて、レンダリングを正しく理解することはモデル制作のクオリティを上げることにつながります。
しかし、「レンダリングということばは聞いたことがあるけれど、意味についてはあまり理解していない」という方も多いのではないでしょうか？
今回は、3DCGのレンダリングの意味や、主なレンダリング手法を活用する意味について解説します。
3DCGでレンダリングについての理解を深めたい方はぜひ参考にしてみてください。
レンダリングとはどんな意味？
レンダリングとは、パソコンが認識している数字や文字のデータを人間が視覚的に確認できる状態に変換する作業のことです。
英語では「Rendering」と記載し、表現や演算を意味します。
実際は「計算」という意味合いの強い単語ですが、3DCGにおいては、制作したモデルに対して陰影をつけたり、遠近感を出したりすることを意味します。
物体が現実世界に存在するような状態に仕上げることをレンダリングと呼ぶのです。
また、その他のWebサイトや動画編集、音楽など幅広い現場でも使用されている単語です。
レンダリングとプレビューの違い
レンダリングと似た機能を持つ「プレビュー」があります。
レンダリングと同様に、プレビューも3DCGで物体に陰影をつけたり遠近感を表現したりできる機能です。
プレビューとレンダリングは、表現できる粒度の細かさに違いがあります。
レンダリングの場合、ライティングや表面の情報を指定したように正しく出力できますが、プレビューの場合はライティングやマテリアル要素を正確に表現することはできません。
そのため、プレビューはあくまで確認用の機能として使用され、レンダリングは本番環境のために使われます。
3DCGの現場でレンダリングを行う意味とは？
3DCGの現場でレンダリングを行う意味は主に3つあります。
処理速度が追いつかなくなる
レンダリングを行うことで、高解像度の素材を滑らかにプレビュー表示させられます。
レンダリングでリアルタイム処理できない箇所を一度計算しファイルを紐づけることで、処理にかかる負担を軽減可能です。
レンダリング後のプレビューが滑らかになるケースもあります。
レンダリングでさまざまなエフェクトをかけられる
プレビューではかけられないさまざまなエフェクトをかけられます。
たとえば、映像作品を制作する際に、物体から放出される光を表現したい場合、レンダリング時にレンズエフェクトをかけることで表現できます。
こういった表現はプレビューでは制作することが難しく、レンダリングを実施する理由となるでしょう。
高解像度の素材の質感をシミュレーションできる
プレビューはリアルタイムでモデル確認する手段として活用されるため、解像度は低めに設定されています。
しかし、レンダリングの場合は時間をかけて質の高い映像・画像を制作できるため、高解像度が必要なマテリアルも再現できます。
たとえば、物質の表面に細かい凹凸があるモデルや、模様が刻印されているモデルの表面もシミュレーション可能です。
3DCGのレンダリングで使用される主な手法
3DCGのレンダリングでは主に5つの手法が使用されます。
ここでは、それぞれの手法を活用する意味について詳しく解説します。
レイトレーシング（Ray tracing）
レイトレーシングは、光の屈折・反射を計算し、レンダリング画面に反映させるレンダリング方式です。
現実世界で起こっている現象を物理計算でシミュレーションするため、リアルな画面を作る際に役立ちます。
そのため、実写に近いレンダリングを必要とする場合はレイトレーシングを活用できます。
ラジオシティ（Radiosity）
ラジオシティは、物質表面の反射を計算し画面に反映させるレンダリング方式です。
たとえば、物質が青色の光を放っている場合、部屋全体が青色っぽく表現されます。
つまり、空間全体の雰囲気を整える場合や、デザイン的な表現が必要な場合に活用される方法です。
スキャンライン（Scanline rendering）
スキャンラインは、スクリーンを奥から一行ごとに分割し、計算するレンダリング方式です。
横一列に分割してレンダリングするため、光の屈折などを計算せずに画面に反映させます。
そのため、ラジオシティやレイトレーシングなどと比較して、レンダリングの質は劣ってしまいます。
そのため、プレビューよりも高画質の状態でレンダリングの仮データを見せる際に役立つ方法でしょう。
Zバッファ法（Z-buffer）
Zバッファ法とは、隠れている部分の計算を除外してレンダリングする方法のことです。
レンダリングの要素ごとに分解し、前にあるものだけをレンダリングします。
つまり、計算に時間がかからないというメリットがあります。
レイトレーシングやラジオシティよりも素早くレンダリングできるため、スキャンラインと同様に活用されることが多いです。
トゥーンレンダリング（Cel-shading）
トゥーンレンダリングは、アニメーションで活用されるレンダリング手法です。
3Dモデルを忠実に再現するのではなく、2Dアニメのように表現することに特化したレンダリングとなっています。
アニメーションの作業工数を減らすために活用されることが多いです。
3DCGでレンダリングをする際の課題
3DCGでレンダリングをする課題は3つあります。
スペックの高いPCが必要
レンダリングを行う場合、スペックの高いパソコンが必要です。
レンダリングにおいては、GPUとCPUの能力が反映されるため、質の高いパソコンを導入した方が、レンダリング性能は高くなります。
参考までに、Blender（ブレンダー）で公開されている最低限のスペックを紹介します。
- OS：64bit
- CPU：2コア 2GHz以上
- メモリ：4GB RAM
- ディスプレイ：1280×720
- デバイス：マウス、トラックパッド、ペン+タブレット
- グラフィックカード：1GBのRAM、OpenGL3.3を搭載したグラフィックカード
時間がかかる
レンダリングには時間がかかります。特に、精密なモデルやテクスチャが多数存在しているモデルは相当な時間がかかることもあるでしょう。
レンダリングにおいてはさまざまな課題がありますが、特に時間に関しては多くのモデラーが頭を抱えています。
ランニングコストがかかる
3DCGのレンダリングにおいては、電気代などのランニングコストが発生します。
また、本格的にレンダリングを行う場合はサーバーを構築するための費用がかかり、月額料金が発生することもあります。
効果的にレンダリングを行うならRender Poolがおすすめ
レンダリングにはさまざまな問題が発生しがちです。
しかし、それらの問題は当社モルゲンロットが提供する「Render Pool（レンダープール）」を活用すれば、解決できる可能性があります。
Render Pool（レンダープール）はクラウドベースで利用できるレンダリングサーバーです。
インターネット上にファイルをアップロードするだけで、レンダリング作業が完結します。
1分3円からの低コストで活用でき、レンダリング中は自分のパソコンでほかの作業を行うこともできます。
また、数百台の高性能なサーバーで構築されているレンダーファームを使用しているため、約1/3の時間でレンダリングが可能です。
3DCGのレンダリングに頭を抱えている場合は、ぜひ利用を検討してみてください。
まとめ
今回は、3DCGのレンダリングの意味や、主なレンダリング手法を活用する意味について解説しました。
3DCGのレンダリングは、自身が制作したモデルを適切に表現するために必要な作業となります。
そのため、3DCGモデルを制作する場合は、レンダリングのことも理解しておく必要があります。
今回お伝えした内容も参考に、レンダリングに関して理解を深めてみてはいかがでしょうか？
また、Render Poolを活用すれば、質の高いモデルを短期間でレンダリングできます。
レンダリングに頭を抱えている方は、ぜひRender Poolの利用を検討してみてください。