スペキュラー反射とは、物質表面における鏡面反射の特性を数値化したパラメーターです。医療現場では、手術器具や医療機器の材質を正確に表現することが重要であり、この概念の理解は不可欠です。
参考)https://tech.cygames.co.jp/archives/2129/
スペキュラー反射の特徴:
スペキュラー値は0~1の範囲で設定され、0.5の初期値は反射率4%に相当します。現実の非金属物質の反射率は2~5%の範囲にあるため、医療機器のCG表現では0.25~0.625の範囲での調整が適切です。
参考)https://hainarashi.hatenablog.com/entry/2020/09/18/134134
医療従事者が日常的に使用する器具を考えてみましょう。
ラフネスは物質表面の微細な粗さを表現するパラメーターで、0%(つるつる)から100%(ざらざら)まで設定可能です。医療分野では、器具の清潔性や機能性を視覚的に伝える重要な要素となります。
ラフネスの医療応用例:
マイクロファセット理論に基づくと、表面の微細な凹凸が光をあらゆる方向へ散乱させます。これにより、完全平面では鏡のような反射が生じるのに対し、粗い表面では像が散らばって鮮鋭感が弱くなります。
ラフネス設定の指針:
スペキュラーとラフネスの根本的な違いは、光の反射メカニズムにあります。スペキュラーが「どの程度光を反射するか」を制御するのに対し、ラフネスは「反射光がどの程度散乱するか」を決定します。
主要な違いの比較表:
項目 | スペキュラー | ラフネス |
---|---|---|
制御対象 | 反射率の強度 | 反射光の散乱度 |
数値範囲 | 0~1(0~8%反射率) | 0~100%(粗さ度) |
医療器具例 | 内視鏡レンズ強度 | 器具表面仕上げ |
視覚効果 | 明るさの変化 | ぼかし・鮮明度 |
医療現場での実例を考えてみましょう。
物理ベースレンダリング(PBR)では、メタリック/ラフネスワークフローとスペキュラー/グロッシーネスワークフローの2つの主要手法があります。医療機器のCG制作において、どちらのワークフローを選択するかは制作環境と目的によって決まります。
参考)https://mask3dcg.com/post-187/
メタリック/ラフネスワークフローの特徴:
スペキュラー/グロッシーネスワークフローの特徴:
医療従事者が理解すべき重要な点は、両ワークフローで得られる最終的な視覚結果は同一であることです。選択の基準は制作効率と既存システムとの互換性にあります。
ワークフロー選択の指針:
スペキュラーマッピングは、材質の質感表現だけでなく、細かいひび割れや窪みによる光の到達阻害を表現する高度な技術です。医療機器の劣化状態や使用感の表現において、この技術は極めて重要な役割を果たします。
スペキュラーマッピングの医療応用:
実際の医療現場では、以下のような状況でスペキュラーマッピングが威力を発揮します。
板張り構造の例(病室床材等):
この技術により表現可能な医療環境の要素。
PBRマテリアル制作の包括的ガイド
注意すべき材質別の処理方法: