プリレンダリング

コンピュータグラフィックスにおいて、プリレンダリングまたはオフラインレンダリングとは、画像をレンダリングしてから後で再生する技術であり、多くの場合、別のコンピュータシステムで再生されます。これは、画像が時間制約内でレンダリングおよび表示されるリアルタイムレンダリングとは対照的です。リアルタイムレンダリングでは、通常、動きの錯覚を生み出すのに十分な速さで画像がレンダリングされます。^{[ 1 ] [ 2 ]}

レンダリングは、事前にレンダリングされた画像を再生するよりも計算コストが高いため、リアルタイムレンダリングが計算的に困難な場合には、事前レンダリングが利用できます。より高性能なコンピュータシステム、あるいはより長いレンダリング時間を用いることで、処理能力の低いコンピュータシステムでの再生用画像や動画のレンダリングが可能になり、時間的な制約が厳しい場合にも有効です。そのため、事前レンダリングは、ビデオゲームや3Dアニメーションソフトウェアといったインタラクティブなコンピュータグラフィックス分野で広く活用されています。

プリレンダリングの利点は、複数のコンピュータを長期間使用して最終結果をレンダリングできるため、リアルタイムでレンダリングできるものよりも複雑で計算負荷の高いグラフィック モデルを使用できることです。たとえば、レールシューターのMaximum Force (プリレンダリングされた 3D レベルを使用し、敵には 2D スプライトを使用) とVirtua Cop (3D ポリゴンを使用)を比較できます。Maximum Force はVirtua Cop の3D エンジンの制限によりよりリアルに見えますが、Virtua Cop はMaximum Forceの 2D スプライトの敵の制限と比較して、実際の奥行き (近くの敵と遠くの敵、身体固有のヒット、複数ヒットを表現できる) があります。^{[ 3 ]}

ビデオゲームのグラフィックの場合、プリレンダリングの欠点は、プレイヤーとのインタラクティビティが一般的に低いこと、あるいは全くないことです。プリレンダリングされたアセットのもう1つの欠点は、ゲームプレイ中に変更を加えることができないことです。プリレンダリングされた背景を使用するゲームでは、固定されたカメラアングルを使用せざるを得ず、プリレンダリングされたビデオを使用するゲームでは、ビデオの別バージョンを保存しない限り、ゲームプレイ中にゲームキャラクターが受けた可能性のある変化（傷やカスタマイズされた衣服など）を反映させることは一般的にできません。これは、高品質のプリレンダリングされたアセットを保存するために必要な容量が大きいため、一般的には実現不可能です。ただし、ファイナルファンタジーVIIIなどの高度な実装では、リアルタイムのアセットがプリレンダリングされたビデオと合成され、動的な背景とカメラアングルの変更が可能になっています。もう1つの問題は、プリレンダリングされた照明を使用するゲームでは、照明の状態を説得力のある方法で簡単に変更できないことです。

2000年代半ばに技術が進歩し続けると、ビデオゲームのグラフィックは、以前はプリレンダリングに限られていたフォトリアリズムを実現できるようになり、マシニマの成長に見られるように、その進歩が顕著になった。

プリレンダリングされたグラフィックスは、現代のビデオゲームでは主にカットシーンとして使用されます。ビデオシーケンスにプリレンダリングされた3Dコンピュータグラフィックスを使用するようになったのは、1983年後半に登場した2つのアーケードレーザーディスクビデオゲームに遡ります。 ⁹月にAMショーで船井電機が発表した「インターステラー」^{[ 4 ] [ 5 ]}と、¹⁰月にAMOAショーでウィリアムズエレクトロニクスが発表した「スターライダー」 [ ^{7 ]です。[ 8 ]}

1991 年にリリースされたYs I: Ancient Ys VanishedのX68000強化リメイクでは、 ボススプライトに3Dプリレンダリング グラフィックスが使用されましたが、これはゲームのほとんどが2D グラフィックスであるのと「奇妙なコントラスト」を生み出す結果となりました。^{[ 9 ]}フルモーション ビデオとともにプリレンダリング グラフィックスを広範囲に使用した最初のゲームの 1 つはThe 7th Guestでした。1993 年にCD-ROM専用の最初のPCゲームの 1 つはリリースされ、批評家からのレビューは賛否両論でしたが、非常に人気がありました。このゲームは、以前はパーソナル コンピュータでは不可能と考えられていた偉業である、解像度640x320、15フレーム/秒のプリレンダリング ビデオ シーケンスを特徴としていました。その直後、1993 年にMystがリリースされ、プリレンダリング グラフィックスと CD-ROM の使用がさらに普及しました。『Myst』でレンダリングされた作品のほとんどは、自由自在に動き回るリアルタイム3Dグラフィックスを採用したリメイク版『realMyst: Interactive 3D Edition』の基礎となった。ゲームにおいて完全にプリレンダリングされたグラフィックスを最も高度に活用した作品としてよく挙げられるのが、 2004年にリリースされた『Myst IV: Revelation』である。

プリレンダリングされたグラフィックを採用した最初の重要なコンソールゲームの1つは、 1994年にスーパーファミコンで発売された『ドンキーコングカントリー』である。

プリレンダリングされた背景やムービーの使用は、初代PlayStationの『バイオハザード』シリーズや『ファイナルファンタジー』シリーズによっても普及しました。これらのシリーズは、リアルタイム3Dではコンソールが提供できないほどの視覚表現を実現するために、プリレンダリングされた背景やムービーを多用しています。これらのゲームには、インタラクティブ性を提供するために、プリレンダリングされた背景に加えてリアルタイム要素（キャラクター、アイテムなど）が含まれています。多くの場合、プリレンダリングされた背景を使用するゲームは、残りのインタラクティブ要素に処理能力を追加で割り当てることができ、ホストプラットフォームの標準よりも高いレベルのディテールを実現できます。ただし、場合によっては、インタラクティブ要素の視覚的な品質は、プリレンダリングされた背景に大きく劣ることがあります。

1990年代後半から2000年代初頭にかけて、ほとんどの3Dゲームエンジンが事前に計算された固定のライトマップとテクスチャマッピングを使用していた時代には、開発者はよりリアルな表現が可能なプリレンダリンググラフィックスに頼ることが多かった。しかし、2000年代半ば以降、コンシューマー向けPCやゲーム機のグラフィックス技術の進歩により、ゲーム独自のエンジンでこれらのシネマティックスをレンダリングできるようになったため、プリレンダリンググラフィックスは人気を失っていった。例えば、『Doom 3』で使用されたid Tech 4エンジンは、以前はプリレンダリングビデオでしか見られなかったバンプマッピングやピクセル単位の動的なライティングを可能にした。

『ウォークラフトIII：レイン・オブ・カオス』のようなゲームでは、両方のタイプのカットシーンが使用されている。キャンペーンの開始時と終了時にはプリレンダリングされたカットシーンが使用され、ミッション中のレベル説明やキャラクターの会話にはゲーム内エンジンが使用される。

Half-Life （ GoldSrc版のみ）、Re-Volt、Quake IIなど、一部のゲームでは16ビットのプリレンダリングされたスカイボックスも使用されています。

『トイ・ストーリー』、『シュレック』、『ファイナルファンタジー：ザ・スピリッツ・ウィズイン』などのCG映画は、すべてプリレンダリングされている。

近年ますます一般的になっているプリレンダリング手法の一つに、3Dゲーム用のテクスチャセットの生成があります。これは、複雑なリアルタイムアルゴリズムと組み合わせて、非常に高いレベルのディテールをシミュレートするためによく用いられます。id Softwareは『Doom 3』の開発において、プリレンダリングされたモデルを基に、法線、鏡面、拡散光マップを生成し、元のモデルのディテールをリアルタイムでシミュレートしました。

プリレンダリングライティングは、人気が衰えつつある技術です。ゲーム制作中にプロセッサ負荷の高いレイトレーシングアルゴリズムを使用してライトテクスチャを生成し、それを通常の手描きテクスチャの上に単純に適用します。

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