　ダイヤモンドＣＧ

波長による屈折率の違いを考慮したレイトレーシング

ムービー[144 Frames 160x120pixels:364K bytes]

概要

ダイヤモンドやジルコンなど、高屈折率の宝石をブリリアントカッとしたものは七色に輝く。
この輝きをコンピュータ・グラフィックスで再現できないかと思ったのが製作のきっかけ。
静止画については、１９９５年５月に完成させた。
最近、Ｐｏｗｅｒ　Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ　Ｇ３を購入し、高速処理が可能となったので
ムービーを作成した。

レイ・トレーシングのソフト

参考文献の山本氏のＢＡＳＩＣで書かれたプログラムが元になっている。
これをＣ言語に移植して以下の機能を追加した。
1.　３角形ポリゴンモデルをサポート
2.　屈折モデルを追加
3.　ＲＧＢ個別に屈折率を変えてレイトレーシングを行うように変更
屈折モデルでは、本来表面反射を扱わなければならないが、光線が分岐して
処理が重くなることと、光の分光は屈折に起因していることから、
表面反射を省略して屈折光１本だけをトレースしている。
本来、レイトレーシングは、物体の表面の色を主に扱うのだが透明体にはそれがない。
透明体のモデルでは、光源から物体に最初に侵入する角度によりシェーディングと
同じ演算を行ってその輝度を求めている。今回は、背景は黒、光源色は白色とした。
可視光線は色々な波長の光で出来ている。しかし、ＣＲＴなどはＲＧＢの
３色のみですべての色を表現していることから、分光を考慮したレイトレーシングも
３波長だけで十分ではないかと思い、やってみたらそれらしい画像が得られた。
ダイヤモンドの波長による屈折率は以下の通り。

色	波長	屈折率
赤	６８７０Å	２．４０７
橙	５８９０Å	２．４１７
緑	５７２０Å	２．４２７
紫	４３８０Å	２．４５１

今回は、適当に

色	波長	屈折率
赤（Ｒ）	６８７０Å	２．４０７
緑（Ｇ）	５８９０Å	２．４１７
青（Ｂ）	５７２０Å	２．４２７

とした。

ブリリアントカットモデル

案外探しても、なかなか正しいブリリアントカットモデルの資料がない。
数学的に作図しなければならないので、宝石研磨を扱った専門書を購入することになった。
研磨の手順に従った書き方をしいるので、それでも分かりづらかったが、
規定される角度や寸法のパーセンテージから割り出して、Ｃ言語で回転体を作る要領で
モデルを作成した。

参考文献

ＣＱ出版社　「ＴＨＥ　３　ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ　ＣＯＭＰＵＴＥＲ・ＧＲＡＰＨＩＣＳ
　　　　　　　パソコンによる３次元グラフィックスの実際」　山本　強著

創元社　「宝石教室　宝石鑑別の理論と実際」　ヒコ・みづの
ISBN4-422-73003-7 C0072 P8000E