千葉大学、京都大学、奈良先端科学技術大学院大学の研究チームは、コンピュータグラフィックス（CG）において、画像のノイズ（ばらつき）を大幅に抑えつつ、極めて高い精度で多重反射を計算できる新しい数理モデルを開発することに成功した。映画やゲーム、製品デザイン、建築ビジュアライゼーションなど、写実的なCG映像が求められるあらゆる分野で、高品質画像を短い計算時間で生成できるという。
CGで金属やプラスチックなどの素材をリアルに描くには、表面の微小な凹凸（微小面）で光がどのように反射するかを物理的に正しく計算する必要がある。物体表面の質感を物理的に正しく再現するため、光が「複数回」反射する「多重反射」を計算する手法が複数提案されてきたが、画像にノイズが多く出たり、ノイズは少なくとも計算結果に大きな誤差（バイアス）が含まれたりした。
そこで研究グループは、各反射点の「高さ」の情報を部分的に保持したまま光路を定式化（高さ相互依存型の光路定式化）し、その後で高さ方向に段階的に積分する「逐次的高さ事前積分」という手法を導入することで、効率的に計算可能な形に変換した。光路の種類ごとに最適な計算サンプル数を割り当てる「経路タイプ別BRDF評価」を組み合わせることで、画像のノイズを抑えることを可能にした。
実験の結果、既存の代表的な手法と比べて、同じ計算時間でより少ないノイズかつ極めて小さい誤差で、粗い金属表面などの多重反射を再現できることを確認。今後は、映画・ゲーム・製品デザインなどで用いられる高品質な CG 映像制作の高速化と省コスト化に貢献することが期待されるとしている。
