01 はじめに
1.1 表面下散乱（Subsurface Scattering）とは何ですか？
記事では D5 GI | リアルタイムの操作感とオフラインレンダリングの品質を両立, 現実世界で光が物体の表面でどのように跳ね返るかを簡単に説明しました。この現象を再現できるかどうかが、レンダリング結果が写真にどれだけ近づけるかを決定します。.
しかし、それだけではありません。光が表面に当たると 半透明 ワックスや大理石のような物体に光が当たると、その一部は表面を透過し、物体内部で散乱した後、最終的に表面の異なる点から出射します。カメラで見た場合、物体内部が「光っている」ように見えます。.
これは〜と呼ばれています サブサーフェススキャッタリング (SSS、または略して3S). 以下の図に示すように、「サブサーフェス」とは、表面の下の部分を指します。.
1.2 サブサーフェススキャタリングで何ができますか？
表面で反射した光を単に再現するだけでは、ほとんどの素材には十分ですが、翡翠、果物、人間の肌などのテクスチャには、良好な半透明効果を生み出すことができません。そのため、よりリアルさを追求するには、ここでサブサーフェススキャッタリング（Subsurface Scattering）が必要となります。. 光と半透明素材のサブサーフェスとの相互作用も、シーンに命を吹き込むでしょう。.
一言で言えば、レンダリングにおけるSSS（サブサーフェス・スキャッタリング）は、材質の質感を向上させ、より繊細に見せることができます。半透明の素材は、逆光でも真っ黒にならず、シーンがより鮮明で明るく見えます。.
幸いなことに、この強力な機能はD5 Render 2.4で実装されます。ぜひ試してみてください。レンダリングの品質が一段と向上していることがお分かりいただけるはずです。.
02 D5におけるサブサーフェス散乱の原理
2.1 以前の解決策
上記で述べたように、レンダリング、特にリアルタイムレンダリングにおいて0.03秒以内にSSS（サブサーフェススキャッタリング）を達成することは、膨大な計算量を要するため、非常に困難です。そのため、SSSはレンダリングツールの高度な機能と見なされています。.
市場で流通しているリアルタイムレンダリングツールを見ると、そのほとんどがSSS機能を欠いているか、代替としてスクリーンスペースサブサーフェススキャッタリングを使用していることがわかります。.
スクリーン空間サブサーフェススキャタリングは、速度と品質のバランスが取れており、 完璧ではないけれど、良い解決策 リアルタイムレンダリングでは、ターゲットマテリアルを遮蔽するマテリアルがあると、ライト情報を計算できなくなるなどの問題が発生します。また、大きなスクリーンで散乱半径を設定すると、バンディングアーティファクトが発生します。.
現在のリアルタイムSSSレンダリングソリューションは、実用化における課題に対処するには不十分であり、デザイナーにとって最適な可視化を妨げる様々な技術的な制約や欠点があるようです。そこで、D5チームは、D5 SSSとして知られる、優れたリアルタイムサブサーフェススキャタリングソリューションを開発しました。.
したがって、多くのソリューションが存在するにもかかわらず、リアルタイムSSSの実現は依然として課題となっています。こうした技術的な課題を克服し、デザイナーにより優れた可視化体験を提供するため、D5チームは独自のソリューションを開発することを決定しました―― D5 SSS リアルタイムレンダリング用。.
2.2 D5 SSS
技術動向とニーズを調査した結果、D5チームは、オフラインレンダリングアルゴリズムとリアルタイムレンダリングを組み合わせることで、リアルタイムSSSを実現することを決定した。.
ランダムウォークは、SSS（サブサーフェススキャタリング）のためのオフラインで物理的に正確なアルゴリズムです。モデル内の媒質を光がどのように散乱し、伝播するかを考慮し、モデルの体積や表面の厚みをより正確に表示します。.
この課題に対処するため、D5チームは「ランダムウォークSSS」をD5独自のハイブリッドレンダリングパイプラインに統合しました。GBufferの情報を再利用し、時間領域でノイズ低減効果を蓄積させ、さらにDXRによるハードウェアアクセラレーションを活用することで、D5のSSSソリューションはリアルタイムで高品質なSSSを実現しています。.
このように、デザイナーはいくつかのパラメータを微調整するだけで、半透明マテリアルのSSS効果をリアルタイムでプレビューできるようになります。さらに、D5 SSSはプレビューとレンダリングの一貫性を確保し、デザイナーにスムーズで優れた可視化体験を提供します。.
03 D5 サブサーフェス散乱の効果と実践
3.1 D5 SSSはどこで使用できますか？
新たに追加されたリアルタイムSSS機能により、D5 Render 2.4はさまざまな業界において、より高度なレンダリングツールとなるでしょう。.
建築家向け, これにより、クリアな大理石やスレートのマテリアルを作成し、デザインアイデアをより効果的に表示できるため、プロジェクトの魅力を高めることができます。.
光を完全に遮断するのではなく、わずかに透明な大理石のスラブは、柔らかく澄んだ印象を与えます。.
インテリア/プロダクトデザイナー向け, 、陶磁器や玉の透明感をより良く表現し、視覚的な質を向上させることができます。.
翡翠の彫像はほのかに照らされているように見えます。.
3.2 D5 SSS の使用方法
半透明のマテリアルを作成するには、まずホットキー「I」でテクスチャを選択します。次に、インスペクター > マテリアルテンプレートに移動します。「Subsurface Scattering」があります。.
SSSテンプレートはカスタムテンプレートより2つ多いパラメータがあります。
サブサーフェスカラー
2. 散乱強度
さらに、SSS材料で一般的に使用される3つのパラメータがあります。
ベースカラー/ベースカラーマップ
2. 光沢
3. 粗さ
ここでは、「ヒスイ」を例に、D5 RenderでSSSマテリアルを作成する方法をご紹介します。.
初見
このウサギは、白いベースカラーのカスタムマテリアルを使用しています。スペキュラとラフネスは0に設定されているため、以降のプロセスには影響しません。.
ベースカラー/ベースカラーマップ
まず、ベースカラーマップに翡翠のテクスチャマップを追加します。.
「トライプラナー」をオンにして、手動で設定することなく、きれいなUV効果を得られるようにしよう。.
サブサーフェススキャタリング設定
マテリアルテンプレートを「サブサーフェス スキャッタリング」に変更してください。.
- サブサーフェスカラー
ベースカラー/ベースカラーマップはサーフェスの色を定義し、サブサーフェスカラーはモデル内部で光が散乱するときの色を決定します。.
デフォルトでは、「SubSurface Color」は50%のグレーに設定されています。この設定では、マテリアルにSSS効果が現れ始めますが、より明確に表現するには何らかの色が必要です。.
「SubSurface Color」を変更してみましょう。この設定がマテリアルにどのように影響するかを確認できます。
サブサーフェスカラーは、モデルの内部から発光しているように見え、影の部分でより顕著に現れます。.
SubSurface Colorは、モデル内部での光の散乱度を制御します。RGB値が大きいほど、赤、緑、青の散乱光がより顕著になり、マテリアルはより半透明に見えます。.
- 散乱強度
散乱強度（Scattering Intensity）は、サブサーフェスカラー（SubSurface Color）に乗算される値です。サブサーフェスカラーに基づいて散乱光が進む距離を増減させ、マテリアルの半透明効果をさらに高めたり弱めたりします。.
この例では、リアルな翡翠のマテリアルを作成しているため、「SubSurface Color」は彩度の低い緑色に設定され、「Scattering Intensity」はデフォルト値の1.0のままにしています。.
鏡面反射と粗さ
翡翠や宝石は、非常に反射性の高い非金属材料であり、通常、鏡面反射値は1.0です。.
「Specular」パラメータは、非金属素材の反射率を制御します。ほとんどの非金属素材の反射率は0.25から0.625の間です。例えば、水は0.25、翡翠/宝石は1.0です。.
Specularに関する詳細情報 マテリアルテンプレート > マップ > スペキュラ
スペキュラを1.0に設定すると、モデルはより翡翠のように見えます。.
ラフネスは、素材表面の粗さを決定し、反射がぼやけるかどうか、あるいは鮮明になるかに影響を与えます。その値を変更することで、翡翠の質感がどのように変化するかをはっきりと見ることができます。.
ラフネスが高いと、磨かれていないような風合いになり、価値が低い（特に0に近い）と、非常に研磨されたような見た目になります。.
ラフネスを0.05に設定し、最終レンダリングは以下の通りです。
3.3 注記
現時点では、D5 RenderではSSS効果に対して、ポイントライト、スポットライト、矩形ライト、および太陽光に対応しています。SSS用のHDRIアンビエントライティングについては、今後のアップデートで実装される予定です。.
正確なサイズ
SSS（サブサーフェススキャッタリング）マテリアルの見た目は、モデルの体積と厚さに影響されます。そのため、同じパラメータでも、モデルが小さく薄いほど、より半透明になります。.
したがって、実寸大でモデリングすることが推奨されます。例えば、翡翠の装飾品を大きすぎないようにモデリングしてください。数センチ程度がちょうど良いです。さらに素材の透明度を増減させたい場合は、サブサーフェスカラーの明るさや散乱強度を使用して視覚効果を調整してください。.
04 結論
D5 Render 2.4がリアルタイムSSSを実現する機能により、建築家やインテリアデザイナー、プロダクトデザイナーは、よりリアルなレンダリングを得られるようになります。これにより、彼らはより多様な素材を表現できるようになり、ビジュアライゼーション作業そのものが楽しい体験となるでしょう。.
D5 Renderにとって、D5 SSSは重要な節目ではありますが、決してゴールではありません。D5チームは、より良い効果をお届けできるよう、SSSの最適化を続けていきます。今後の展開にご期待ください。きっとご満足いただけるはずです。.
D5 Asset Libraryでは、果物、キャンドル、ヒスイなど、数十種類のモデルにSSSマテリアルを追加して更新しました。「sss/3s」と検索すれば、すぐに見つけることができます。.
または、独自の半透明マテリアルをカスタマイズして、リアルタイムレンダリングで流れる光の美しさを楽しむこともできます。.
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