『リアルタイムレイトレーシング』って結局何なの?分かりやすく纏めてみた

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RTX20xxシリーズの発表で突如話題となったレイトレーシングという単語、そしてリアルタイムレイトレーシングという技術ですが、一般ユーザーには「何が何やら…」といった感覚。

この機能に関しては、前回の『RTXシリーズのスペック情報』でも軽く触れましたが、今回改めてリアルタイムレイトレーシングというシステムについてより細かく纏めてみました。

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レイトレーシングとは何か?Ray(光源)の技術について

まずレイトレーシングというシステムについてです。レイトレーシングは「光線を追跡する方法」という意味であり、Ray(光線)のシミュレート技術を表しています。

MMDなんかでも○○RAYなんてエフェクトがあったりしますが、アレをもっと現実に近づけたような感じ。目に入る光線を逆に辿るような手法で像を描写します。

このシステムの凄いところは、この光線の反射を1画素ずつ、一本の線ずつ、シミュレートするところです。要は目に入る光、映像として出力する光を1画素ずつ目から逆に辿るワケです。

そうした非常に細かい処理を行うため、処理する機械への負担は相当なものとなります。(ただ単にカメラの角度で描写を移動しているワケではないということ。)

1画素ずつ反射をシミュレートしているため、影の色や素材の反射角度まで非常に現実に近づけることができるのがこの機能の大きなメリットです。とにかく、「逆方向に追跡、シミュレートする」と覚えてください。

この、レイトレーシング技術に相対する光源技術として「フォトンマッピング」が挙げられます。(正確には対ではないのですが…。)レイトレーシングが逆追跡なことに対して、フォトンマッピングは普通に光源側から光の反射を追跡します。

ちなみに、レイトレーシング技術は1980年頃から存在するまぁまぁ古い技術であり、ここから”モンテカルロレイトレーシング”など新しい手法が考案され続けています。※モンテカルロ法は、乱数を用いた数値見積もり法です。カジノ攻略などでもよく使われる単語。

レイトレーシングは古き時代に考案こそされましたが、PCのスペックが追いついていなかったせいもあり、暫くの間伸び悩んでいた分野でもあったようです。

”リアルタイムレイトレーシング”はNVIDIA社独自の機能

さて、前項で紹介したレイトレーシングを”リアルタイム”にしたのがリアルタイムレイトレーシング機能です。この単語はNVIDIA社が独自機能として挙げているモノです。

通常のレイトレーシング機能を使おうとすると幾らモンテカルロ法などで効率化していたとしても、光の線一本一本を表現するため、膨大な処理の負荷がかかります。勿論、処理時間も遅くなりがち。

通常の家庭用グラフィックボードならば悲鳴をあげるところですが、NVIDIA社はこれを改善。リアルタイムレイトレーシング専用のCoreである『RT Core』をボード内に積むことによって処理速度を大幅に向上させたのです。

そうです。通常のCoreとは別にわざわざハードウェアコアを積んでいるのです。これによってGTX1080の約6~10倍の処理速度を実現すると謳っています。そりゃまあ、別で積んだら強いよね…。

具体的には、バトルフィールドVなどでの処理が高速化するとのこと。海外のメディアが報じています。

具体的なレイトレーシングの表現

レイトレーシング機能について一通り説明してきましたが、「結局どこで使われているんだよ!わからん!」となると思うので実際に写真を交えて紹介したいと思います。

まずはこれ。シンプルな立体とキューブが表現されています。光源は上に1つ配置されており、地面へと光が伸びています。この繊細な影表現や、角度、素材を踏まえた反射の仕方などにレイトレーシングが使われています。

お次はオフィスっぽい場面の例。外の光源(おそらく天体系)から当たる光を再現しています。光源の距離が遠いので、ある程度ぼけていたり、伸びたりしています。

次はこれです。メタリックな床の反射光が見事に再現されているのが分かるかと思います。色や素材感、明るさなどが繊細に計算されています。

採用予定のソフトウェア

”リアルタイムレイトレーシングが使えるようになる”と公式で発表のあったソフトウェア・ゲームです。海外モノが多いですが、私達でも分かるタイトルです。

【Shadow of the Tomb Raider】

おなじみララクロフトのトゥームレイダーシリーズの最新作です。9月に発売が予定されています。影や光の表現が多用されるゲームとなっているのでレイトレーシング技術が生かされそうです。

ゲーム性としては3人称視点のアクションゲームといった感じ。一部の戦闘シーンではバイオ5のような戦い方になるようです。

【Battlefield V】

先程もちょろっと紹介した、エレクトロニック・アーツ社の超有名タイトル。上級者はFPSも気になる系の対戦モノです。シリーズを通して処理が非常に重めなことで有名です。

今回のバトルフィールド5も処理がとっても重いらしい。RTCoreを活用することによって1,080p/60fpsが確保できるとのことですので期待大です。

【PLAYERUNKNOWN’S BATTLEGROUNDS】

もはや誰もが知っているサバイバル型対戦ゲーム。今回の発表では小さく出現しただけでしたが、リアルタイムレイトレーシングの対応が予定されています。

PUBGは実況投稿なども盛んであるため、処理が軽くなる、見栄えが良くなるという点では大いに需要がありそうです。

まとめ:レイトレーシングはゲーム外でも活用されそう

如何だったでしょうか。レイトレーシング技術はもちろんゲーム用途が最も一般的になるでしょうが、シミュレーターや各種技術デモなどでも利用される機会が増えることになりそうです。

具体的には開発側の実験や、プレゼン、研究用途でのシミュレーションなどなど…。リアルタイムレイトレーシングはゲーム以外でも活用できる機能です。

対応ゲーム・ソフトウェアが増えることを願いつつ、実際の発売を楽しみに待ちましょう。

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RTX2080・2080Ti・2070の性能比較(GTXも比較)、スペック情報、ベンチマーク(予定)などを載せています。発売日は2018年の9月となりますが、日本での価格は16万円ほどになりそうです。本機体はレイトレーシング機能が目玉となっています。
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