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“新境地”の土台構築と、新たな問題への挑戦
明るい色の毛のリアリズム
毛のディテールのリアリズム
毛のボリューム表現の改革
“動き”の研究との融合
新境地における過去の研究の集大成と、新たな展開

ヘア・ボリューム内のマルチ・スキャタリングの効率的な計算が可能になったことで、今日のVFXの視点からすると、最も高い精度のリアリズムで、あらゆるタイプの毛の表現が可能となった。だが、VFXの分野では、一定レベルのリアリズムの表現が実現されると、即座にさらに高いレベルのリアリズムが必要とされるようになる。実際のところ、2008年から2009年にかけては、映画VFXなどでも、これまで敷居が高いと思われてきたモンテカルロ・レイトレーシングのような物理的に正確なレンダリング技法が次々に導入されるようになっていった。そしてこのような動きは、毛に関しても、これまでのようなボリューム全体のリアリズムだけでなく、局所的なディテールのリアリズムをも追求する必要性が出てくるであろうことを予測させた。SIGGRAPH ASIA 2009においてWensel Jakob氏とMarschner氏の共著で発表された論文は、このような将来的な要請を満たすための方法論を非常にユニークな視点から編み出したものだといえる。

この論文は、今日のレンダリング技術をもってしても毛のディテールの表現が不十分である大きな要因の1つが、ヘア・ボリューム内の局所的な構造（一本一本の毛の生え具合や曲がり具合）を乱数などによってやみくもに作り出しているところにあると指摘している。この問題点を解消するために、実際に毛を撮影・計測して毛の局所的な構造を掴み取り、その構造をシミュレートするアルゴリズムを用いて、一本一本の毛を自動生成する方法を提示している。一見するとイメージベーストの毛のモデリングに相当するようにも思えるが、一般的なイメージベースト・モデリングのように物体の大雑把な形状を復元することを目的としているのではなく、現実世界における毛の局所的な構造を把握して、レンダリング精度を向上させることが目的となっている点が違っている。

コンセプトそのものもユニークだが、毛の計測・毛の生成の各工程もなかなかユニークだ。まず撮影は、デプス・オブ・フィールド（被写界深度）を非常に狭く設定したデジタルカメラに、マクロレンズを付けて行う。これによって、1枚の写真の中で焦点の合っている毛は、ほんの少数に限られてくる。最もクリアに写っている毛だけを抽出することによって、毛の局所的な構造をキャプチャーすることができる。局所的な構造の3D情報を復元するためには、異なった複数のカメラアングルで、デプスを密に変化させながら撮影を行う。特定のカメラアングルに対して、ある特定の毛がクリアに写っているデプスの撮影画像を、すべて3D空間上に射影すると、カーブした幅のある3Dリボンが生成される。すべてのカメラアングルに対して生成された3Dリボンの交わりが、撮影画像に写っていた毛の３D構造に相当するのだ。3Dリボンの交わりをダイレクトに算出することは難しいので、ここでは3Dリボンを細かい短冊状の板に分割する。そして、各分割区間において、複数のカメラアングルに対応する複数の板の交わりを算出し、この交わりに接する方向に毛を伸ばしてゆく。この作業を繰り返すことによって、撮影画像に写っていた毛の３D構造を復元することができるのだ。

前述したように、実質的な作業はジオメトリの復元であるにもかかわらず、レンダリングの前処理という位置付けをとっているところが、この手法の大きな特徴だ。実際のところ、このように局所的な毛の構造を復元しておくと、同じレンダリング技法を適用しても、そのリアリズムは驚くほど向上することが示されている。今日のCGの研究では、“モデリング” “アニメーション”  “レンダリング”といった研究が、それぞれの分野で閉じているケースが多いのだが、前述の手法はこのような研究体制に一石を投じるという意味合いも含んでいたようだ。