レイトレーシングは、実際の光がどのように機能するかをシミュレートする高度なコンピュータグラフィックスです。本当に写真のように見えるコンピュータグラフィックスを作成できます。
以前は、レイトレーシングはハリウッドCGフィルムなどの大規模なコンピュータグラフィックスプロジェクトに限定されていました。今では、PCゲームや、すぐに次世代のゲームコンソールで使用されています。
これが非常に多くの人々を興奮させている理由を理解するには、レイトレースグラフィックスを、これまで使用されてきた主流のグラフィックスレンダリング方法と比較する必要があります。 ：ラスタライズ。
ラスタライゼーションとレイトレーシング
現代のリアルタイムコンピュータグラフィックスは素晴らしいですね！それが20年または30年前の基本的な3Dグラフィックスと関係があるとは想像もできません。実は、プレイステーション1や現在のプレイステーション4 のようなコンソールは、3Dグラフィックスをレンダリングして2D画面に表示するのと同じ基本的な方法を使用しています。
これは、 ラスタライズ。 「ラスター」とは、ピクセルのグリッドとして表示される画像であり、画面に表示されるものとまったく同じです。 ラスタライズは、3Dシーンを画面上の2D画像に変換するプロセスです。
3Dシーンはまあ3Dなので、これを行う必要があります。奥行きがあるので、仮想オブジェクトはお互いを通り過ぎて、どの視点から見ても見ることができます。ラスタライズのプロセスでは、画面が基本的にその3Dワールドへのウィンドウである場合、コンピューターはそのシーンがどのように見えるかを理解する必要があります。
実際のシーンには、テクスチャと照明、形状、奥行き、サイズ。ライトのシミュレーションは、従来の家庭用コンピュータよりも多くのコンピュータ能力を消費してきたため、プログラマーは、このラスタライズプロセスを使用して、実際の光、色、テクスチャに近いものを作成するためのトリックやショートカットを作成しました。
レイトレースは、ある意味で、はるかに簡単です。トリックの長いリストを使用して実際の光の錯覚を作成しようとする代わりに、実際の光をシミュレートします。コンピュータが画面の「ウィンドウ」を通して見えるシーンがどのように見えるかを理解する必要がある場合、光線追跡シミュレーションを実行するだけですべてがうまくいきます。
現実の世界では、目に入る光線は、網膜に到達する前に、見ている他のすべてのものから跳ね返ります。レイトレーシングは、より効率的な方法で同じ結果を実現します。これは、「カメラ」からのシミュレートされた「光線」を撮影し、仮想シーンの周囲で反射させ、途中で色と明るさの情報を取得することによって行われます。画面は仮想の目を表しているため、本当にリアルな仮想世界を見ることができます。
レイトレーシングを使用することにより、1つの手法でオブジェクト、反射、影、およびその他のリアルな要素を作成できます。そのリアリズムはシミュレーションの結果として自然に発生し、トリックやショートカットは必要ありません！
レイトレーシングを体験する場所
レイトレーシングを確認する場合実際には、コンピュータで生成されたグラフィックを使用する最新の映画を見るだけです。 トイストーリー4 などのCG映画を見る場合、表示されるものはすべてレイトレーシングの産物です。
インタラクティブなレイトレーシングの世界を探索したい場合、現在町にあるのは1つのゲームだけです。 Nvidia GPUのRTXシリーズ 、およびこのテクノロジーをサポートするビデオゲームとアプリ。一部のレイトレーシングアプリケーションはRTX以外のハードウェアで実行できますが、良好なパフォーマンスは得られません。必ずRTXハードウェアを披露する最高のゲーム に関する記事をチェックしてください。
問題は、RTXハードウェアが依然として非常に高価であることです。ただし、次期世代のビデオゲームコンソールには、レイトレーシングサポートの形式があります。つまり、主流のゲームの世界は、レイトレーシングを次の主要なゲーム技術に変えるのに役立つ可能性があるということです。それでも、レイトレーシングがリアルタイムで実行することが非常に難しい場合、これらの新しいGPUはどのようにそれを管理しますか？
リアルタイムレイトレーシングはどのように達成されますか？
どのコンピュータでもレイトレーシングを使用して3Dシーンをレンダリングできます。 3Dレンダリングパッケージを扱う人々は、何年もの間それを行ってきました。最近のCPUは、シーンの周りの光の経路を追跡するために必要な実際の計算を実行できます。
しかし、最新のCPUとGPUでは、リアルタイムで画像を生成するのに十分な速さでこれらの数値を処理することができません。たとえば、Monsters IncやToy Storyなどの映画の制作に使用された大規模なコンピュータファームでは、最終製品の単一のフレームをレンダリングするのに数時間かかります。
対照的に、現代のビデオゲームでは、再生可能と見なされるには少なくとも毎秒30フレームの画像を生成する必要があります。現在、ゴールドスタンダードは毎秒60フレーム程度に設定されています。
では、Nvidia RTXシリーズなどのGPUは、再生可能なフレームレートでレイトレーシング法をどのように使用できるのでしょうか。答えは、すべてにレイトレーシングを使用しないということです。少なくとも最近のタイトルではそうではない。
コツは、従来のグラフィックと選択的なレイトレーシングを組み合わせることです。 RTXカードには、従来のGPUに沿った専用のレイトレーシングハードウェアがあります。このように、レイトレーシングを使用して、従来のグラフィックスハードウェアのいくつかの欠点を補うことができます。
RTXカードでプレイできるビデオゲームは完全にありますレイトレース。最良の例はQuake II RTX です。これは、完全なリアルタイムレイトレーシングが可能であるほど単純な数十年前のビデオゲームです。しかし、現在のビデオゲームに純粋なレイトレーシングを適用することになると、そのようなハードウェアが主流になるまでにはまだ何年もかかります。
レイトレーシングは未来ですか？
簡単に言えば、レイトレーシングは未来です。より長い答えは、リアルタイムレイトレーシングを可能にするハードウェアが安価になるため、従来のレンダリングを少しずつ置き換えるものと思われます。レイトレースされたグラフィックが新しいコンソール世代の通常の部分になると、後戻りすることはできません。
人気のあるすべてのプラットフォームがレイトレーシング機能をサポートしているため、開発者はタイトルにレイトレーシング機能を安全に含めることができます。レイトレースされたグラフィックスは優れているため、手頃なハードウェアでレイトレースが登場するのに合わせて、星は本当に調和しています。つまり、本当のフォトリアリズムがついに登場するかもしれません。
レイトレーシングが主流のレンダリング方法になるもう1つの主な兆候は、開発者がビデオゲームやその他の3Dアプリケーションを作成するために使用する一般的なツールにどのように組み込まれるかです。つまり、開発者が独自のレイトレーシングソリューションを発明する必要がなくなりました。
Unreal Engine 4やFrostbiteなどの人気のグラフィックエンジンは、RTXハードウェアアクセラレーテッドレイトレーシングをサポートするようになりました。開発者がタイトルのオプションとしてそれを含める可能性がはるかに高くなります。
レイトレーシングに今すぐ購入しますか？
現時点で執筆中、私たちはまだレイトレーシングハードウェアの第一世代にいます。価格は下がっていますが、パフォーマンスはまだかなり平凡です。あなたが筋金入りのアーリーアダプターである場合、PCでのレイトレーシングについて好きなことがたくさんあります。
アーリーアダプターとして数百ドルまたは数千ドルを費やす気がない場合は、テクノロジーを搭載することを約束する次世代のメインストリームコンソールに投資するか、または後継製品を待つことをお勧めします。 RTX 20シリーズカード。