POVレイ

POVレイ

原作者	デビッド・カーク・バック、アーロン・A・コリンズ、アレクサンダー・エンツマン
開発者	POVチーム
初回リリース	1991年7月29日; 33年前[1] [2] ( 1991-07-29 )
安定リリース	3.7.0.0 [3]  / 2013年11月7日; 2021年7月8日
プレビューリリース	v3.8.0-beta.2 (2021年8月9日; 3年前[4] ) [±] ( 2021-08-09 )
リポジトリ	github.com/POV-Ray/povray
書かれた	C++
オペレーティング·システム	クロスプラットフォーム
タイプ	レイトレーサー
ライセンス	AGPL-3.0以降[5]
Webサイト	詳しくはこちら

Persistence of Vision Ray Tracer（略称はPOV-Ray ）は、テキストベースのシーン記述から画像を生成するクロスプラットフォームの レイトレーシングプログラムです。元々は、David Kirk Buck と Aaron A. Collins がAmigaコンピュータ用に作成した DKBTrace をベースにしたものです。また、作者の Alexander Enzmann の貢献により、以前の Polyray ^[6]レイトレーサーの影響も受けています。POV-Ray は無料のオープンソースソフトウェアで、ソースコードはAGPL-3.0 以降のライセンスの下で利用できます。

1980 年代のある時期、David Kirk Buck はUnixレイ トレーサーのソース コードをAmigaにダウンロードしました。彼はしばらくそれを試した後、自分のイニシャルにちなんで DKBTrace と名付けた独自のレイ トレーサーを書くことにしました。彼は、他の人も興味を持つかもしれないと考え、それをシカゴの「You Can Call Me Ray」掲示板システム(BBS) に投稿しました。1987 年、Aaron A. Collins が DKBTrace をダウンロードし、x86への移植作業を開始しました。彼と David Buck は協力して、さらにいくつかの機能を追加しました。

プログラムが予想以上に人気を博したため、機能追加への要望に応えられなくなった。そこで 1991 年 7 月、デイビッドはCompuServeの「GraphDev」フォーラムで作業するプログラマー チームにプロジェクトを引き継いだ。同時にデイビッドは、自分がメンテナンスしなくなったプログラムに自分のイニシャルを使うのは不適切だと感じた。当初は「STAR-Light」(Software Taskforce on Animation and Rendering) という名前が使われていたが、やがて「PV-Ray」となり、最終的には「POV-Ray」(Persistence of Vision Ray Tracer) となった。^[2]この名前はダリの絵画「記憶の固執」にヒントを得たものである。^{[7] [8]}

アプリケーションの機能とその歴史の概要は、2008年2月のFLOSS Weeklyの第24話でDavid Kirk BuckとChris Casonが行ったインタビューで説明されています。^[8]

POV-Ray は開発されて以来、大幅に成熟してきました。このソフトウェアの最新バージョンには、次の機能が含まれています。

• マクロとループをサポートするチューリング完全なシーン記述言語（SDL）[ 9 ^]
• 既製のシーン、テクスチャ、オブジェクトのライブラリ
• 多数の幾何学的プリミティブと構成的ソリッドジオメトリのサポート
• いくつかの種類の光源
• 霧や媒体（煙、雲）などの大気の影響
• フォトンマッピングを使用した反射、屈折、光コースティクス
• 手続き型テクスチャやバンプマッピングで使用するための、しわ、隆起、波紋などの表面パターン
• ラジオシティ
• TGA、PNG、JPEGなど、多くの画像形式でのテクスチャとレンダリング出力のサポート
• 充実したユーザードキュメント
• カスタム出力解像度のサポート^{[10] （} 16Kなどの極端な解像度も含む）
• SSAAには2つのタイプがある^[11]タイプ1は適応型、非再帰型のスーパーサンプリング法である。すべてのピクセルがスーパーサンプリングされるわけではないので適応型である。タイプ2は適応型、再帰型のスーパーサンプリング法である。ピクセルが再帰的に細分化され、さらに細分化されるため再帰型である。タイプ2の適応型の性質は、再帰の深さが可変であることだ。^[11]

POV-Ray の主な魅力の 1 つは、サードパーティ製のアセットとツールの大規模なコレクションです。多数のツール、テクスチャ、モデル、シーン、チュートリアルが Web 上で見つかります。また、レイ トレーシングや関連する 3D ジオメトリ、コンピュータ グラフィックス アルゴリズムの仕組みを学習したい人にとっては、便利なリファレンスです。

POV-Ray の現在の公式バージョンは 3.7 です。このバージョンでは次の機能が導入されています:

• 対称型マルチプロセッシング（SMP）のサポートにより、レンダラーが複数のプロセッサを活用できるようになります。
• OpenEXRおよびradianceファイル形式を含むハイダイナミックレンジイメージング(HDRI)のサポート
• BSPツリーを使用した境界の改善

以前のリリース (3.6) で導入された主な機能は次のとおりです。

• UVマッピングをより多くのプリミティブに拡張する
• 密度ファイルに16ビットおよび32ビットの整数データを追加する
• 64ビット 互換性の向上

2006 年 7 月、Intel 社は、 SMP (対称型マルチプロセッシング) 実装の効率性を考慮して、 新しいデュアルコアConroe プロセッサのデモンストレーションに 3.7 のベータ バージョンの使用を開始しました。

POV-Ray は、トーラス、球、ハイトフィールドなどの標準的な3D 幾何学的形状に加えて、等値面(任意の関数の有限近似)、多項式プリミティブ ( 15 次以下の多項式で定義される無限オブジェクト)、ジュリア フラクタル( 4 次元フラクタルの 3 次元スライス)、超二次楕円体(球と立方体の中間)、パラメトリックプリミティブ (内部ではなく表面を表す方程式を使用) などの数学的に定義されたプリミティブもサポートしています。

POV-Ray は内部的にオブジェクトを数学的定義を使用して表現します。すべての POV-Ray プリミティブ オブジェクトは数学関数で記述できます。これは、通常、三角形 メッシュを使用してシーン内のすべてのオブジェクトを構成する 3D モデルを含む多くのコンピュータ プログラムとは異なります。

この事実により、POV-Ray は他のレンダリングおよびモデリング システムに比べていくつかの利点と欠点があります。POV-Ray プリミティブはポリゴン プリミティブよりも正確です。球、平面、円柱、トーラスなどで表現できるオブジェクトは、POV-Ray レンダリングでは完全に滑らかで数学的に正確ですが、メッシュ ベースのモデリング ソフトウェアではポリゴンアーティファクトが見える場合があります。POV-Ray プリミティブは、ほとんどのポリゴン プリミティブよりも定義が簡単です。たとえば、POV-Ray では、球は中心と半径だけで表現されますが、メッシュ ベースの環境では、球は多数の小さな接続されたポリゴン (通常は四角形または三角形) で表現する必要があります。

一方、スクリプトベースのプリミティブ モデリングは、リアルなキャラクターや車などの複雑な人工物など、特定のオブジェクトを作成するための実用的な方法とは限りません。これらのオブジェクトは、まずWings 3DやBlenderなどのメッシュベースのモデリング アプリケーションで作成し、その後 POV-Ray 独自のメッシュ形式に変換できます。

以下は、POV-Ray がレンダリングするシーンを記述するために使用するシーン記述言語の例です。背景色、カメラ、ライト、表面法線と仕上げを持つ単純なボックス形状、および回転による変換効果の使用方法を示しています。

 #version 3.6 ; // 一般的な色の数を定義する別のファイルをインクルードします#include "colors.inc" global_settings { unused_gamma 1.0 } 

  
     

// 画像の背景色を設定します（濃い灰色）
background { color rgb < 0.25 , 0.25 , 0.25 > }          

// カメラを配置します
// direction: カメラの視野などを設定します
// right: 画像のアスペクト比を設定します
// look_at: カメラの視線の方向を指定します
camera { location < 0.0 , 0.5 , - 4.0 > direction 1.5 * z right x * image_width / image_height look_at < 0.0 , 0.0 , 0.0 > }             
                 
                     
                      

// 光源を配置します
// color: 光源の色を設定します (白) 
// translate: 光源を目的の位置に移動します
light_source { < 0 , 0 , 0 > color rgb < 1 , 1 , 1 > translate < - 5 , 5 , - 5 > } // 別の光源を配置します// color: 光源の色を設定します (濃い灰色) // translate: 光源を目的の位置に移動しますlight_source { < 0 , 0 , 0 > color rgb < 0.25 , 0.25 , 0.25 > translate < 6 , - 6 , - 6 > }     
                    
                    



     
                    
                    


//ボックスを設定します// pivot: ボックスの色を設定します ("colors.inc" で定義されている "Red") 
// finish: ボックスの表面が光を反射する方法を設定します
// normal: "agate" 組み込みモデルを使用して、ボックスの凹凸を設定します
// rotate: ボックスを回転させます
box { < - 0.5 , - 0.5 , - 0.5 > , < 0.5 , 0.5 , 0.5 > texture { pivot { color Red } finish { specular 0.6 } normal { agate 0.25 scale 1/2 } } rotate < 45 , 46 , 47 > }              
                  
                      
                               
                                 
                        
                  

次のスクリプト フラグメントは、変数の宣言、割り当て、比較、および while ループ構造の使用を示しています。

 #the_angle = 0と宣言します。   

 #while ( the_angle < 360 ) box { < - 0.5 , - 0.5 , - 0.5 > < 0.5 , 0.5 , 0.5 > texture { pigment { color Red } Finish { specular 0.6 } normal { agate 0.25 scale 1/2 } } rotate the_angle } #declare the_angle = the_angle + 45 ; #end​​   
 	      
 		  
                      
                               
                                  
 		  
 	     
 

POV-Rayプログラム自体にはモデリング機能は含まれておらず、本質的には洗練されたモデル記述言語を備えた純粋なレンダラーです。この機能セットに付随して、サードパーティはさまざまなモデリングソフトウェアを開発しており、その中にはPOV-Rayに特化したものや、データ構造のインポートとエクスポートをサポートするものがあり、無料のオープンソース3D作成スイートBlender ^{[12]もその1つです。}

追加の POV-Ray 互換モデラーは、Povray.org: Modelling Programs からリンクされています。

2007年、POV-Rayは、POV-Rayで長年使用されてきたインタラクティブな3DモデリングプログラムであるMoray （Wayback Machineに2020-04-28アーカイブ）の権利を取得しました。 ^[13]しかし、2016年12月現在、Morayの開発は停滞しています。^[14]

POV-Ray ソース ツリーへの公式の変更は、POV チームによって行われ、承認されます。ほとんどのパッチの提出やバグ報告は、news.povray.orgニュースサーバー ( Web インターフェイスも利用可能) の POV-Ray ニュースグループで行われます。POV-Ray のソースは入手可能であるため、サードパーティから POV-Ray の非公式フォークやパッチ バージョンが入手可能ですが、これらは POV チームによって公式にサポートされていません。

公式のPOV-Rayバージョンは現在シェーダプラグインをサポートしていません。 ^[15]ラジオシティやスプラインなどの一部の機能はまだ開発中であり、構文が変更される可能性があります。

POV-Ray 3.6 は、Mac、Windows、Linux用にコンパイルされた形式で配布されています。MacバージョンではIntel Macはサポートされていませんが、Mac OS XはUnixのバージョンであるため、 Linux バージョンはMac OS X 上でコンパイルできます。

SMPをサポートするバージョン3.7は、WindowsとLinuxで公式にサポートされています。v3.7の非公式Macバージョンも見つかります。^[16]

POV-Ray は、互換性のあるC++コンパイラを備えた任意のプラットフォームに移植できます。

もともと、POV-Rayは独自のPOV-Rayライセンスの下で配布されていました。具体的には、POV-Ray 3.6配布ライセンス^[17]とPOV-Ray 3.6ソースライセンス^[18]で、プログラムのソースコードとバイナリの自由な配布が許可されていましたが、商用配布とPOV-Rayの完全機能バージョン以外の派生作品の作成は制限されていました。

旧バージョンのソースコードは改変可能ですが、上記 3.6 およびそれ以前のライセンス制限により、OSIまたはFSFの用語定義によればオープンソースまたはフリーソフトウェアではありませんでした。これは、コピーレフトライセンスとのライセンスの非互換性により、より大規模なFOSSエコシステムとのソースコード交換が不可能であったため、問題となっていました。

POV-Ray が元々、フリーソフトウェアのGNU 一般公衆利用許諾書(GPL) やその他のオープンソース ライセンスに基づいてライセンスされていなかった理由の 1 つは、POV-Ray が GPL スタイルのライセンスが広く使用される前に開発されたためです。開発者は POV-Ray のリリース用に独自のライセンスを作成し、ソフトウェアの貢献者は、自分の貢献が POV-Ray 3.6 ライセンスに基づいてライセンスされるという前提で作業していました。

2013年、バージョン3.7で、POV-RayはGNU Affero General Public Licenseバージョン3（またはそれ以降）の下で再ライセンスされました。 ^[19]したがって、POV-Rayはそれ以来、FSFの定義によればフリーソフトウェアであり、オープンソースの定義によればオープンソースソフトウェアでもあります。

ウィキメディア・コモンズには POV-Ray に関連するメディアがあります。

• Blender – 3Dモデリング、アニメーション、レンダリングのための無料のオープンソースソフトウェアプログラム
• Kerkythea – Sketchupとの互換性を強化したフリーウェアのレイトレーシング プログラム
• Sunflow – Java で書かれたフォトリアリスティックな画像合成のためのオープンソースのレンダリング システム

ウィキメディア・コモンズには、 POV-Rayに関連するメディアがあります。

• 公式サイト