そろそろグラフィックスAPIのレイヤーだけでなく、今時の見た目が描画できるように「レンダリング」をやっていかないと思っていました。昔々は、DirectX や OpenGLを使って、簡単なシェーダーを用意して、ランバートライティングやフォンシェーディングなどでモデル描画してOKでしたが、近年はそれでは見劣りしてしまい、ふーんで終わってしまうことも多いでしょう。勉強や挑戦を続けて行くためのモチベーションを維持するためにも、良い感じの見た目はある程度ほしいわけです。
どこから始めるか。書籍紹介など
DirectXやOpenGL, Vulkanなどで描画の勉強を始めるとポリゴンを使ってラスタライズしていく方法になります。これでひとまず描画できるようになって嬉しいのですが、その先に進むためには土台固めが必要と私は思います。そこでどこから(再学習を)始めるか、を考えたときにレイトレーシングだったのですが、これもまた近年色々な方法があり、奥深いものになっています。本当に何処から始めると良いのか迷います。
Physically Based Rendering 第4版 日本語版
それらウロウロした結果として、私は以下の Physically Based Rendering の書籍がよかったなと思います。2024年秋の時点では第4版 日本語版が出ており、約1200ページのハードカバーのものとなっています。読み進めるにも気合いがいる代物になっていると思います。
これが良いところは、本当に基礎から始めて、ちゃんとした絵が出てくるということと、じっくり解説があるので、理解の段差が少ないことが挙げられます。とはいえ、モンテカルロ積分による推定の話は難しいと感じましたが。乱数を用いてレイトレーシングをする、マテリアルへの対処法を学ぶ、などはこの本によって、土台が出来てきたように思います。
Direct3D12ゲームグラフィックス実践ガイド
次に、お勧めできるのが「Direct3D12ゲームグラフィックス実践ガイド」です。レイトレーシングではなくリアルタイムレンダリングがしたい！ならこちらに進むのがよかったと感じています。私は DirectX12 APIについてはある程度知っているので読み飛ばすところも多いですが、基本的な描画から PBR の実装に繋げている点はとてもよいですね。先に挙げた本でレイトレーシングではこのような実装をするが、リアルタイムで処理するためにはこのように実装をする、というのが見えてくるとより理解が深まります。私も最近、部分的ではあるもののじっくり内容をトレースしていますが、なるほどな～と感じるところが多いです。
物理ベースレンダリングを柔らかく説明してみる（６）
PBRレンダリング周りでは、Qiitaのこちらの記事もよかったです。上記の本でわからないところをこちらで補ったり、その逆をやってみたりと活用できます。
いずれも単独だけで十分な情報が記載されています。1度わかるとスムーズに理解が進むのですが、私の場合、なかなか難しいところがありました。手法として、モンテカルロ積分・PDFを求める・それぞれのテクスチャを生成する、と進むわけですが、やり方は理解できても意味として納得できない感がありました。が、ここに挙げた3つの情報を何度も読み返したり、行ったり来たりすることで、ようやく「あぁそういうことか！」と理解が進んだように思います。
Direct3D12ゲームグラフィックス実践ガイドのサンプルプログラムを動かしたときの画面キャプチャしたものが以下の通りです。HDR環境マップを用意する必要がありますが、そこをクリアするときれいな映像が出るので勉強や理解のやる気がでますね
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