透過マッピング

透過マッピングとは

透過マッピング（とうかマッピング、英: transparency mapping）は、3次元コンピュータグラフィックス（3DCG）において、テクスチャの一部または全体に透明度を持たせる技術です。透明マッピング、透明度マッピングとも呼ばれます。この技術は、物体の表面に透明度情報を与える画像を貼り付けることで、様々な表現を可能にします。

概要

透過マッピングは、3DCGのテクスチャマッピング技法の一つで、特に以下のような表現に役立ちます。

草花、木々の葉、髪の毛：細かな形状をポリゴンで表現する代わりに、透過マッピングで透明部分を作り出すことで、よりリアルで自然な表現が可能です。
シースルー衣類：衣服の透明感を表現するために、半透明のテクスチャを適用します。
穴の空いたオブジェクト：金網やフェンスなど、細かな穴を持つオブジェクトを表現するのに適しています。
天文シミュレータ：惑星の雲から地表面が透けて見えるような表現に利用されます。

特に、前髪や金網のような細かな隙間を持つオブジェクトは、ポリゴンで細かくモデリングすると計算負荷が高くなります。透過マッピングを用いることで、より軽量で効率的なレンダリングが可能となり、ゲームのようなリアルタイム3DCG環境で広く利用されています。

透過マッピングは完全な透明だけでなく、半透明の表現にも対応しています。雲や髪の毛など、部分的に透明なオブジェクトを表現する際に利用され、より複雑でリアルな表現を可能にします。

透過マッピングの注意点

透過マッピングを利用する際には、Zバッファを併用したレンダリングを行う場合、透明オブジェクトの描画順序に注意が必要です。描画順序が適切でない場合、透明度が正しく表現されないことがあります。そのため、透明オブジェクトを扱う際には、描画順序を考慮したアルゴリズムを採用する必要があります。

透過マッピングの機能と対応

透過マッピングの機能は、多くの3次元CGアプリケーションで標準的にサポートされています。ほとんどの主要なソフトウェアでは、カラーマップ（ディフューズマップ）と透過マップを別々に指定できるマルチテクスチャ機能を備えており、透過マッピングを利用する上で必要な機能は十分に揃っています。

透過マップには、0から255の整数値、または0.0から1.0の正規化された実数値（浮動小数点数値）で記録された画像が用いられます。透明度を実数値で表す場合、0.0が完全不透明、1.0が完全透明となります。逆に不透明度を表す場合は、0.0が完全透明、1.0が完全不透明となります。

透過マッピングでは、透明度を表す専用のテクスチャ画像の他に、RGBカラー情報を含むテクスチャにアルファチャンネルを持たせて、不透明度として利用することも一般的です。このアルファチャンネルを活用するマッピングは、アルファマッピングと呼ばれることもあります。

一般に、透過マッピングはラスタライズの際にアルファブレンドを伴いますが、しきい値によるアルファテストを使用することで、単純に透過するかどうかを決定する方法も存在します。アルファブレンドは、透明度を段階的に表現する方法であり、アルファテストは、あるしきい値以上の透明度を持つピクセルのみを透明にする方法です。

まとめ

透過マッピングは、3DCGにおける重要な技術の一つであり、複雑な形状や透明感を効率的に表現するための強力なツールです。草花や髪の毛、シースルーの衣服など、様々なオブジェクトの表現に利用され、3DCGのリアリティを高めるために欠かせない技術です。

関連項目

3次元コンピュータグラフィックス
アルファブレンド

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