隠面処理(インメンショリ)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

隠面処理とは、3次元コンピュータグラフィックス（3DCG）において、視点から見て隠れて見えない面を特定し、描画しないようにする処理のことである。これにより、レンダリングの効率を向上させ、よりリアルな3Dモデルの表示を可能にする。

3DCGで物体を表現する際、通常はポリゴンと呼ばれる多角形の集合体が用いられる。各ポリゴンは頂点座標、法線ベクトル、色などの情報を持つ。これらのポリゴンを画面に投影し、ラスタライズ（ピクセル単位に変換）することで画像が生成される。しかし、全てのポリゴンを無条件に描画すると、本来は見えないはずの裏側の面や、他のポリゴンに隠された面も描画されてしまう。これは視覚的な不自然さを生み出すだけでなく、無駄な計算処理を発生させ、描画速度の低下を招く。

隠面処理は、これらの問題を解決するために不可欠な技術である。主な目的は、視点から見て手前にあるポリゴンが、奥にあるポリゴンを隠すという自然な視覚効果を再現することにある。

隠面処理には様々なアルゴリズムが存在する。代表的なものを以下に示す。

• Zバッファ法: 最も一般的な隠面処理アルゴリズムの一つである。Zバッファと呼ばれるメモリ領域を用意し、各ピクセルに対応する奥行き情報（Z値）を格納する。ポリゴンを描画する際、そのピクセルのZ値とZバッファに格納されているZ値を比較する。もしポリゴンのZ値がZバッファの値よりも小さい（視点に近い）場合、ポリゴンの色でピクセルを塗りつぶし、Zバッファの値をポリゴンのZ値で更新する。これにより、常に最も手前にあるポリゴンの情報がZバッファに保持されるため、最終的にZバッファを参照することで、可視となる面のみを描画できる。実装が比較的容易で、多くのグラフィックハードウェアでサポートされている。

• スキャンライン法: 画面を水平方向に走査するスキャンラインごとに、ポリゴンとの交点を計算し、交点間のピクセルを描画するかどうかを判定するアルゴリズムである。各スキャンラインにおいて、ポリゴンをZ値に基づいてソートし、最も手前のポリゴンのみを描画する。Zバッファ法に比べてメモリ消費量が少ないという利点があるが、複雑な形状のモデルに対しては計算量が増加する。

• BSP木（Binary Space Partitioning tree）: 空間を再帰的に分割する二分木構造を利用して、ポリゴンを効率的にソートするアルゴリズムである。視点位置に基づいて木をトラバースすることで、奥から手前の順にポリゴンをソートし、隠面を効率的に除去できる。静的なシーンに適しているが、動的なシーンではBSP木の再構築が必要となるため、処理負荷が高くなる。

• レイキャスティング法: 視点から各ピクセルに向かって光線（レイ）を飛ばし、最初に衝突するポリゴンを特定するアルゴリズムである。レイトレーシングの基本的な考え方であり、影や反射などの高度な視覚効果を実現できる。ただし、計算負荷が非常に高いため、リアルタイムレンダリングには不向きである。

隠面処理の精度と効率は、最終的な3DCG画像の品質と描画速度に大きく影響する。適切なアルゴリズムを選択し、パラメータを調整することで、高品質な3Dグラフィックスを実現できる。システムエンジニアは、これらのアルゴリズムの原理を理解し、パフォーマンス要件や描画対象の特性に応じて最適な手法を選択する必要がある。例えば、ゲーム開発においては、リアルタイム性が重要であるため、Zバッファ法が一般的に使用される。一方、映画制作などのオフラインレンダリングでは、より高品質な画像を生成するために、レイキャスティング法が用いられることがある。

隠面処理は、3DCGの基礎となる重要な技術であり、その原理を理解することは、システムエンジニアとして3Dグラフィックス関連のシステムを開発・運用する上で不可欠である。