Tessellation（テッセレーション）

Tessellation（テッセレーション）

概要

Tessellation（テッセレーション）は、3D グラフィックスにおいて元のポリゴンメッシュを動的に細分化し、より高精細な曲面や複雑な形状を生成する技術です。DirectX 11 以降の標準機能として搭載され、地形、水面、キャラクター、建築物の表現に革命をもたらしました。

仕組み

3段階の処理パイプライン

1. Hull Shader（ハルシェーダー）: 入力パッチに対するテッセレーション係数を計算
2. Tessellator（固定機能）: パッチを指定された密度で三角形に分割
3. Domain Shader（ドメインシェーダー）: 新しい頂点の最終的な位置と属性を決定

これにより、低ポリゴンのベースメッシュから数万〜数十万のポリゴンを動的に生成できます。

テッセレーション係数

テッセレーションの密度は「テッセレーション係数（Tessellation Factor）」で制御されます：

ハードウェア対応

初期対応 GPU（DirectX 11）

• AMD Radeon HD 5800 シリーズ（2009年）
• NVIDIA GeForce GTX 400 シリーズ（2010年）

現代の実装（2024-2026）

• AMD Mesh Shader + Primitive Shader: RDNA 3/4
• NVIDIA Mesh Shader + Micro-Meshes: Ada Lovelace / Blackwell

代表的な活用事例

地形レンダリング

高精細な山岳地形を少ないデータ量で表現：

• Crysis 2（2011）: 初期の大規模実装
• Assassin's Creed Valhalla: 北欧の地形
• Horizon Forbidden West: 広大なオープンワールド

水面シミュレーション

波紋・しぶき・うねりの動的生成：

• Battlefield シリーズ: 大規模水面
• The Witcher 3: フォトリアルな水面

キャラクターディテール

顔のしわ、筋肉の動き、布のたなびきを動的生成：

• Uncharted 4: 顔の表情
• The Last of Us Part II: 肌のテクスチャ

パフォーマンスへの影響

一般的な負荷

AMD Tessellation Override

AMD Radeon Software には「Tessellation Mode」設定があり、ゲーム側の要求を上書きできます：

• AMD Optimized: ゲーム側設定を尊重しつつパフォーマンス最適化
• Override application settings: 上限を 2x/4x/6x/8x に制限
• Use application settings: ゲーム側に従う

Mesh Shader との関係

DirectX 12 Ultimate で導入された Mesh Shader は、従来の Tessellation パイプライン（Hull → Tessellator → Domain）を置き換える新技術です：

Nanite との違い

Unreal Engine 5 の Nanite は仮想化ジオメトリシステムで、テッセレーションより先進的な手法です：

• ポリゴン数制限なし（数十億ポリゴン）
• 自動 LOD
• ソフトウェア Rasterizer
• 採用: Matrix Awakens Demo、Fortnite Chapter 5

関連用語

• Mesh Shader、Primitive Shader
• Nanite（Unreal Engine 5）
• LOD（Level of Detail）
• Displacement Mapping
• Normal Mapping