図１ レンダリング
図１ レンダリング
まず、物体を３次元格子状に分割する。このとき分割された１つ１つの立体を、２次元画像における『ピクセル』と対応させて『ボクセル』と呼ぶ。ボクセルへの分割の回数が多いほど表現する物体がよりリアルに再現できる。また、１つ１つのボクセル内には数値データ（ボリュームデータ）が存在する（図２）。ＣＴスキャンの例（後述）ではＸ線の吸収量が、大気の流体解析では空間内の水蒸気量などがボリュームデータに該当する。
図２ ボクセルとボリュームデータ
次に、ある視線（ray：レイ）から見たときに、視線を貫くボクセル全てに含まれるボリュームデータの数値を合計する。このように視線に沿ってボリュームデータを追跡する方法を『レイキャスティング』と呼ぶ（図３）。なお、ここでは単に視線を貫くボクセルのみを考えるのではなく、周辺に隣接しているボクセル内のボリュームデータも考慮し、結果として得られる画像に連続性を持たせるように補正する作業も行う。
図３ レイキャスティング
そして、レイキャスティングによって得られたデータを処理し、それを３次元空間上に表現する。
この手法により空間内の物質の密度分布を３次元的に再現することができるようになり、外面からは把握できない物体内部の構造の様子や微粒子の濃度分布の表示なども可能になる。画像の精度を向上させるにはより高性能なコンピュータによる計算が必要であるが、近年では大容量でかつ高速な計算機も普及し各方面でこの技術が利用され始めている。
図４ 脳の断面（左）と肺がん細胞の様子（右）
また、物質を半透明な状態で３次元表示できることから雲などの立体構造の表示にも適している。地球シミュレータセンターでは、『地球シミュレータ』を用いて地球の大気などに関する大規模で高度なシミュレーションを行っている。地球シミュレータにより得られた解析結果をボリュームレンダリング技術によって可視化することで、あたかも地球の大気そのものが存在するかのように現実感のある３次元画像を表現することが可能になっている（図５）。これは未来の気象情報の３次元表示にも適用できる。
図５ ボリュームレンダリング技術による雲の可視化
上記の例からも理解できるように、ボリュームレンダリング技術は我々がより豊かな生活を営むためには必要不可欠となる重要な技術であると言える。近い将来には至る場所でこの技術が利用された製品やシステムが登場するものと想像される。