［GDC 2009＃23］こんな割れ方をしていたなんて！ DirectX 11テッセレーションの動作を探る

テッセレーションによるハイポリゴンのモデル表示例

　PCゲーム業界の今後を占ううえで，避けて通れないDirectX 11（Direct3D 11）。GDC09では，MicrosoftやAMDが，いくつか関連するセッションを用意していたが，本稿では，両社のセッションから，テッセレーションに関する部分をまとめてみたいと思う。題材となるのは，北米時間2009年3月25日に行われた，Microsoftの「Direct3D 11 Tessellation Deep Drive」，そして26日に開催された，AMDの「Your Game Needs Direct3D 11，Get Started Now!」だ。

DirectX 11のテッセレーションデモを見る

　さて，DirectX 11のテッセレーション（Tessellation，あるポリゴン面を，複数のポリゴン面へと細かく分割すること）用SDK（Software Development Kit，ソフトウェア開発キット）では，「Cutmull-Clark」分割アルゴリズムが実装されているとのことだ。ほかのアルゴリズムを利用することもできるようだが，Cutmull-Clarkは，さまざまなツールで採用されていて，事実上の業界標準といえるため，これを使うことがSDKでは想定されている，といった感じか。

Cutmull-Clarkの分割アルゴリズム

　ポリゴン面の細分割ということで，なんとなく，辺を半分ずつにしていくのかなと漠然と思っていたのだが，デモを見る限り，それは「Pow2 Partitioning」，つまり2のn乗で分割が指定されているときのみ。さらにいえば，実際の分割レベルは，実数値で指定されているようにも見える。以下，写真を何枚か撮ってみたので，拡大しながらチェックしてみてほしい。

2のn乗指定の場合。設定値は左から4，16，64

整数指定の場合。設定値は左から2，3，13

実数指定の場合。設定値は左から1.88，15.62，24.75

　Cutmull-Clarkのアルゴリズムのままでは，設定値ごとに4倍（2×2）で頂点数が増えていくのだが，このデモでは，もっと段階的に増やせるよう，「Charles Loop」と「Scott Schaefer」による双三次近似が適用されているという。
　ちょっと難しいので，以下，流してもらってもかまわない前提で，突っ込んだ説明は行わないが，与えられた四角形の基本パッチに対し（※Loop-Schaeferの近似は現状では四角形にしか使えないらしい），四角形の4辺それぞれで分割数が指定されていることも分かる。辺ごとで独立して，ほとんど無段階に分割数を増やせるものが，今回のデモには実装されているようだ。

「左辺を23.16個に割り，上と右は1個，下側は11.21個に分割」するデモも行われた

　LODモデルの切り換えのように，ある距離でいきなりボコっと変形するようなこともなく，ぬるぬると無段階で変化させることができ，ちょっと負荷が高いときには分割量を微妙に少なくしたりなど，応用範囲の非常に広いものになっている。
　実際問題として，左辺を23.16個に割り，上と右は1個，下側は11.21個に分割するといわれても想像しにくいのだが，そんなこともできるらしい。

　また，分割モードもいろいろあるので，これだけでもかなり多彩な面分割が可能になる。

現状，リアルタイム分割は実用的な速度で動かない。そのため……（※下の写真に続く）

　ところで，現状ではDirectX 11対応ハードウェアが存在しないため，リファレンスラスタライザで実行するしかない。そのため，分割数2でフレームレートは1fpsを下回るレベルになっており，カクカク，どころの騒ぎではなかったりする。
　ちなみに，Direct3D 11におけるテッセレーションの最大レベルは64。1辺を最大64個に分割できる仕様になっているようで，DirectX 11世代のハードウェアに要求される演算能力はとてつもないものになりそうだ。

デモでは，Autodeskの「Maya」上で処理して形状を確認したりしていた