zバッファとは？初心者でもわかる基本ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

zバッファとは何か

zバッファとは3Dの世界を画面に描くときに奥行きの情報を記録しておく仕組みです。画面の各ピクセルについて、カメラから見た距離の情報である深さを保存します。手前にある物ほど深さの値は小さく、遠くにある物は大きくなります。

仕組み

描画時には、画面上の一つのピクセルごとに深さを計算します。新しく描こうとしているピクセルの深さが、すでに zバッファに保存されている深さより 小さい場合のみ、そのピクセルの色を画面に書き込み、深さの値を新しい深さに更新します。もし深さが大きい、つまり奥にあると判断された場合は、すでに描かれている前景の色をそのまま残します。

身近なイメージ

紙の紙芝居を思い浮かべてください。前にある紙を先に置くと、同じ位置に奥の紙を置いても見えません。zバッファはこの「見える・見えない」をデジタルで管理する仕組みです。

なぜ必要か

3Dの絵は物体が複雑に重なり合います。光の反射や影を正しく描くには、どの面が画面上で本当に見えるのかを判断する力が必要です。もし深さ情報がないと、奥の面が手前の面よりも勝って描かれてしまい、映像が崩れて見えることがあります。zバッファを使えば、前にある面だけが描かれ、リアルな3D映像を作りやすくなります。

深さの精度と注意点

深さの精度は描画品質に直結します。深さの値は通常0から1の範囲や、ビット数に応じた値で管理します。近くの物と遠くの物の距離を正しく区別できるよう、近クリップ面と遠クリップ面の設定も大切です。近すぎると分解能が落ちることがあります。

表現の工夫と注意点

深さテストを有効にすることで、描画処理が自動的に zバッファと比較されます。OpenGLやWebGL、DirectXなどのAPIでは深度テストを使えるので、初期化時に深さバッファを確保し、描画前にクリアすることが基本です。実際のコードでは glEnableや glDepthFunc のような命令で設定を行います。

実装のヒントと実例

実際の例としては、3Dゲームやモデリングツールが zバッファを使って奥行きを判定しています。もし奥行きを同じか近い値で表現していると、Zフェッチングと呼ばれる現象が起き、画面がちらつくことがあります。これを避けるためには、深さの分解能を上げるか、近接平面と遠方平面を適切に設定します。

表

<th>項目

説明
深さ値	各ピクセルのカメラからの距離を表す数値
更新条件	新しい深さが現在値より小さいときだけ更新
利点	描画順を気にせず正しく表示できる
欠点	深さの分解能次第で表示品質が変わる

まとめ

zバッファは3D描画の基礎となる深さ情報をピクセル単位で管理する仕組みです。これにより、前方にある面だけが表示される正しい奥行き感を実現できます。初めは深さの概念と基本的な更新ルールを理解し、段階的に実装を学ぶとよいでしょう。

zバッファの同意語

Zバッファ: 3D描画で用いられる深度情報を格納する記憶領域。ピクセルごとの奥行き（Z値）を保持し、描画順序を決定する深度テストに使われる。
Z-buffer: Zバッファと同義。英語表記。各ピクセルの深度値を格納し、奥行きの正しさを判定するデータ。
深度バッファ: 各ピクセルの深度値を格納するバッファ。描画で正しい重なりを再現するための基礎データ。
デプスバッファ: 深度情報を格納するバッファの日本語表記。機能はZバッファと同じ。
深度バッファー: 深度情報を格納するバッファの別表記。機能は同じ。
デプスバッファー: 深度情報を格納するバッファの別表記。機能は同じ。
深度データバッファ: 深度値を格納するデータ領域。深度テストで利用される情報を保持する。
Z値バッファ: Z値（深度値）を格納するバッファ。描画順の決定に使用されるデータ。

zバッファの対義語・反対語

近さ: Z値が小さく、カメラに近い深度を意味します。Zバッファはこの深度情報を使って描画順を決定します。近さを対義語として使うのは、深度の近さと遠さの対比から来る自然な発想です。
遠さ: カメラから遠い深度を意味します。近さの対義語として説明されることが多く、深度の距離感を示します。
浅さ: 深さが浅い、すなわち画面に近い位置を指す表現。深度の小さい方向の対義語としてよく使われます。
深さ: 深さそのものを指します。Zバッファの値である深度と反対の意味合いとして用いられることがありますが、同じく深度を指す用語です。
深度情報なし: 深度情報を保持しない状態。Zバッファの機能である深度情報を欠く、対義的な概念として挙げられることがあります。
カラーバッファ: Zバッファが深度情報を保持するのに対し、カラー情報を保持する別のバッファ。機能の対比として整理する時に挙げられます。
Wバッファ: 深度を1/zで表す手法。Zバッファの別の深度表現として紹介されることがあり、対義語というより対案・代替案として扱われることが多いです。

zバッファの共起語

深度バッファ: Zバッファと同義の用語。ピクセルごとの深さ情報を格納しておく別のバッファ。
深度値: 各ピクセルがカメラからどのくらいの距離にあるかを示す数値。Zバッファの中身となる値。
Z値: 深度を表す別名。Z座標とも呼ばれ、奥行き情報を指す値。
ピクセル: 画面を構成する最小表示単位。Zバッファは各ピクセルごとに深度を格納する。
深度テスト: 新しいピクセルの深度とZバッファの深度を比較して、描画するかを決める処理。
レンダリング: 3Dシーンを2D画像として描画する過程。Zバッファは奥行きの判定で重要。
OpenGL: Zバッファと深度テストをサポートする代表的なグラフィックスAPI。
DirectX: OpenGLと並ぶ主要なグラフィックスAPI。深度バッファと深度テストを活用する。
フレームバッファ: 色情報を格納するバッファの集合体。深度情報は通常別の深度バッファとして格納される。
解像度: Zバッファの解像度。解像度が高いほど深度の再現性が高まる。
深度精度: 深度値の表現精度のこと。ビット幅や格納方式に依存。
ビット幅: Zバッファが使用する深度値のビット数（例: 24ビット、32ビット）。
深度オフセット: 深度値を小さくずらして描画のアーティファクトを抑える手法（深度バイアスとも呼ばれる）。
Zファイト: 深度バッファの精度不足により、近接するポリゴン間で深度が競合して表示が揺れる現象。

zバッファの関連用語

zバッファ: 3Dグラフィックスで各ピクセルの深度情報を格納するバッファ。深度テストを用いて隠面の描画有無を決定します。
深度値: ピクセルごとの視点からの距離を示す値。通常は0〜1の範囲で表現され、近いほど小さく、遠いほど大きくなります。
深度テスト: 新しいピクセルの深度と現在の深度とを比較して、画面に描くかどうかを決める処理。
近クリップ平面: 視野の内側で最も近い平面。これより手前の物体は描画されません。
遠クリップ平面: 視野の内側で最も遠い平面。これより奥の物体は描画されません。
視野錐台: 画面に映す範囲を表す錐のような立体。錐台内のポリゴンだけが描画対象になります。
透視投影: 3D空間を2Dに投影する際、奥行きが遠くなるほど縮尺が小さくなる投影法。
非線形深度: 透視投影の影響で深度値の分布が直線的でなく、遠くほど密度が低くなる特性。
深度線形化: 非線形な深度値を等間隔で扱えるように直す処理。後処理の最適化や比較の安定性向上に使われます。
深度バイアス: Zファイトを回避するため、ポリゴンの深度に小さなオフセットを加える技術。
Zファイト: 深度値が近接して競合し、描画がちらつく現象。解決にはオフセットや深度精度の改善などを使います。
フレームバッファ: 色データ、深度データ、ステンシルデータを同時に保持する描画結果の格納先。
深度フォーマット: 深度値を格納するビット深度の形式。例: 16-bit, 24-bit, 32-bit、時には depth24_stencil8 など。
MSAA深度: マルチサンプル抗 aliasing において、深度サンプルを複数回行い端部を滑らかにする機能。
深度比較関数: 深度テストで用いる比較演算。例として LESS、LEQUAL、GREATER、GEQUAL など。
バックフェイスカリング: 見えない裏面を描画対象から除外することでレンダリングを高速化する手法。
正規化デバイス座標: ビュー変換と投影後に得られる座標系。深度値はここのZ値から決まることが多いです。
クリッピング: 視野錐台の外に出るポリゴンを表示対象から切り出して、後続処理へ送る前に除去する処理。
デプスステンシルバッファ: 深度とステンシル情報を同時に格納する領域。ステンシルテストと深度テストの組み合わせでマスク処理を行います。