ピクセル単位の照明とは何ですか？

「ピクセル単位の照明」とは、コンピューターグラフィックスで使用される用語で、3次元（3D）シーンが頂点ごとではなくピクセルごとにオブジェクトの色を決定することを示します。 頂点ごとのライティングの代わりにピクセルごとのライティングを使用すると、通常、特にバンプマッピングが採用されている場合に、よりリアルでシャープな、より明確な外観を持つ完成した画像またはフレームが作成されます。 一般的に、ピクセルごとの照明は、シーン内の光がシーンの特定の領域にどのように当たるか、結果のサーフェスの色を計算するためのさまざまな方法を使用できるピクセルシェーダーを使用して実装されます。 ダイナミックアニメーションなど、レンダリングの速度が重要な3Dアプリケーションでは、ピクセル単位のシェーディングは実用的でない場合があります。シーンを複数回通過する必要があるか、単純に時間がかかりすぎて許容可能なフレームレートを達成できないためです。

3Dシーンに光を当てるより一般的な形式の1つは、頂点ごとの照明として知られる方法を使用することです。 この手法は、オブジェクトの頂点（オブジェクトの線が交わる点）を取得し、その単一の場所でオブジェクトの表面がどのように見えるかを決定します。 シーン内のすべての頂点に照明情報がアタッチされている場合、レンダラーは補間または他のタイプのアルゴリズムを使用して、頂点間のオブジェクトの表面の外観を推定します。 これにより、通常、オブジェクトの高密度の頂点に依存して、フォンハイライトなどのシャープな照明効果を得ることができます。一方、頂点が6つしかない立方体などの形状では、サーフェス全体に広く、グラデーションのある照明が適用され、テクスチャや照明の位置に関係なく。

対照的に、プログラムはピクセルごとの照明を実装できます。 これには、ラスタライズされたシーンの各ピクセルを通過し、頂点への近接度に関係なく、各ピクセルの個々の色と照明を決定することが含まれます。 結果は通常、特に鏡面効果のあるシャープで正確な照明です。 特定のフレームレートを維持する必要のない3Dモデリングとグラフィックスおよびレンダリングプログラムでは常に問題となるわけではありませんが、各ピクセルをピクセルシェーダーで処理する必要があるため、画質を向上させるためのトレードオフはレンダリング時間が長くなります。

適切に適用されたときのピクセルごとの照明の劇的な効果は、複雑なバンプマッピングが適用されたオブジェクトの外観を実際に向上させ、頂点ごとの照明では細部が失われる可能性があります。 プロシージャルテクスチャは、ピクセルごとの照明アプローチからも恩恵を受けることができます。 さらに、シャドウボリュームなどの特殊効果には、ピクセルごとの照明を使用する必要があります。複雑な照明の反射、パーティクルシステム、または場合によってはハローも使用します。