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半導体用語集

レイトレーシング(光線追跡)法

英語表記：ray tracing process

"光の鏡面反射や透過をシミュレートし，シェーディングと隠面消去を同時に行う方法で，鏡のような光沢のある表面への物の映り込みや影づけ，水面などでの屈折の様子をリアルに再現できる。この方法は仮想的な視点から画面中の各画素へ光線を飛ばしその延長線上からその画素に到達する光の量を計算することから，光線追跡法(レイトレーシング法)と呼ばれる。各光線へ到達する光の量は以下のように計算される。光線とその延長線上にある物体との交点を計算し，その点での物体表面での法線ベクトルから光の反射方向と屈折方向を求める。そして，その点において光源から直接影響を受ける光と，反射方向および屈折方向からの間接光との和によってその点での光の量が求まる。反射方向と屈折方向からの間接光は，その方向にある物体との交点を求めて前述と同様な処理を行うことで求めるのだが，無限の繰り返しにならないように反射や屈折の回数を制限する。レイトレーシング法では，画面上の各画素ことに2のべき乗回の反射，屈折を繰り返し，また物体と光線との交点を正確に計算するために多くの浮動小数点演算が必要になる。さらに，光線と衝突する物体を見つけ出すための探索を高速に実行するために処理が複雑になる。
レイトレーシング法は，非常にリアルなCG画像をえることができるが，特に物体の数が多い場合にレイと物体との交点計算の計算量が膨大になり，画像の生成に時間がかかる。そのため，三次元空間全体をいくつかの部分領域に分割し，レイが通過する部分領域に含まれる物体についてのみ交点計算を行うなどの高速化手法が考案されている。
また，レイトレーシング法は画素ごとに独立した処理であるため，並列処理によって高速化できる。このため，レイトレーシング法に適した並列アーキテクチャの研究や，ネットワークで繋いだ多数の計算機による並列処理が行われている。さらに，交点計算，輝度計算用の回路を搭載したレイトレーシング用LSIも実用化されている。"

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