最近、ゲームやグラフィックのニュースを少しでも見たことがあれば、最新かつ最高の流行語であるレイトレーシングを聞いたことがあります。また、パストレーシングと呼ばれる同じような言葉を聞いたことがあるかもしれません。簡単な説明は、パストレーシングとレイトレーシングの両方が、より多くのコストでより現実的な画像をもたらすグラフィカルな手法であるということです。計算能力。 YouTubeにはaMinecraftのビデオがあり、レイトレーシングの特定の側面を明確に示していますが、システムにかかるストレスも示しています。
必要な説明がそれだけである場合は、すばらしい！しかし、深く掘り下げて、各手法がどのように機能し、GPUハードウェア企業がレイトレーシング対応カードに少額を請求しているのかを知りたい場合は、先に進んでください。
ラスタライズとコンピューターグラフィックス
コンピューターの画面に表示される画像は、その画像として開始されませんでした。ラスターまたはベクター画像として始まります。ラスターイメージは、影付きピクセルのコレクションで構成されます。
ベクター画像は数式に基づいており、画像のサイズをほぼ無制限に拡大できます。ベクトル画像の欠点は、より正確な詳細を達成するのが難しいことです。ベクトル画像は、必要な色が少数の場合に最適です。
ラスタライズの主な強みは、特にレイトレーシングなどの手法と比較した場合の速度です。 GPU（orgraphics processing unit）は、小さな形状（ほとんどの場合は三角形）から3D画像を作成するようにゲームに指示します。これらの三角形は個々のピクセルに変換され、シェーダーを通過して画面に表示される画像を作成します。
ビデオゲームグラフィックスは、処理速度が非常に速いため、ラスタライズは長年にわたって重要なオプションでしたが、現在の技術が限界に突き当たり始めているため、さらに高度な技術が必要です。レベル。これがレイトレーシングの出番です。
レイトレーシングは、以下の画像が示すように、ラスタライズよりもはるかにリアルに見えます。ティーポットとスプーンの反射を見てください。
レイトレーシングとは？
表面レベルでは、レイトレーシングは、光とオブジェクトの単一の交差点から完全なフォトリアリズムまでのすべてを意味するアンブレラ用語です。ただし、今日使用されている最も一般的なコンテキストでは、レイトレーシングとは、設定点からの光線（ピクセル単位）を追跡し、オブジェクトに遭遇したときの反応をシミュレートするレンダリングテクニックを指します。
あなたがいる部屋の壁を見てください。壁に光源がありますか、それとも別の光源からの光が壁から反射していますか？レイトレースされたグラフィックスは、あなたの目から始まり、壁までの視線をたどり、その後の光の経路をたどります。光源に戻る壁。
上の図は、 thisworks。シミュレートされた「目」（この図のカメラ）の理由は、GPUの負荷を軽減するためです。
なぜですか？さて、レイトレーシングは新しいものではありません。実際、かなり前からありました。 Pixarはレイトレーシング技術を使用して多くのムービーを作成しますが、Pixarが達成する解像度での忠実度の高いフレームごとのグラフィックスには時間がかかります。
多くの時間。モンスターズユニバーシティの一部のフレームには、それぞれ29時間の報告がありました。 Toy Story 3は1フレームあたり平均7時間かかりました。Wiredの2010年のストーリーによると、一部のフレームは39時間かかりました。
この映画は、あらゆる表面からの光の反射を説明して、誰もが知って愛するグラフィックスタイルを作成するため、作業負荷はほとんど想像できません。レイトレーシングテクニックを目に見えるものだけに制限することにより、ゲームはグラフィックプロセッサに（リテラル）メルトダウンを発生させることなく、このテクニックを利用できます。
下の画像を見てください。
見た目はリアルですが、写真ではありません。レイトレース画像です。このような画像を作成するには、どれだけの電力が必要か想像してみてください。 1つのレイをそれほど問題なくトレースして処理できますが、そのレイがオブジェクトに跳ね返ったときはどうでしょうか。
単一の光線が10本の光線になり、それらの10本が100本の光線になります。増加は指数関数的です。あるポイントの後、3次および4次を超えるバウンスと反射により、リターンが減少します。言い換えれば、計算と表示には、価値があるよりもはるかに多くのパワーが必要です。画像をレンダリングするために、どこかに制限を描画する必要があります。
今想像する1秒あたり30〜60回。これは、ゲーム内でレイトレーシング技術を使用するのに必要な電力量です。確かに印象的ですよね？
レイトレーシングが可能なグラフィックスカードの到達可能性は、時間が経つにつれて向上し、最終的には、この手法は3Dグラフィックスと同じくらい容易に利用可能になります。ただし、現時点では、レイトレーシングは依然としてコンピューターグラフィックスの最先端と見なされています。それでは、パストレースはどのように機能しますか？
パストレースとは？
パストレースはレイトレーシングの一種です。それはその傘の下にありますが、1968年にレイトレーシングが最初に理論化された場所では、パストレーシングは1986年までシーンに現れませんでした（そして、結果は現在ほど劇的ではありませんでした）
早く？パストレースはその解決策を提供します。レンダリングにパストレースを使用する場合、光線はバウンスごとに1つの光線のみを生成します。光線はバウンスごとに設定された線をたどらず、ランダムな方向に発射します。
パストレースアルゴリズムは、すべての光線のランダムサンプリングを行って、最終画像を作成します。これにより、さまざまな種類の照明がサンプリングされますが、特にグローバルイルミネーションがサンプリングされます。
パストレースの興味深い点は、シェーダーを使用して効果をエミュレートできることです。プレイヤーがThe Legend of Zelda：Breath of the WildやSuper Mario Odyssey。効果は見栄えがよく、トゥルーパストレースほど完全ではありません。
パストレースは1つだけですレイトレーシングの形式。画像をレンダリングする最良の方法として歓迎されていますが、パストレーシングには独自の欠陥があります。
最終的には、パストレーシングとレイトレーシングの両方により、非常に美しい画像が得られます。消費者向けのマシンのハードウェアは、ビデオゲームでリアルタイムにレイトレーシングが可能になったため、業界では2Dグラフィックスから3Dグラフィックスへのステップとほぼ同じような画期的な躍進を遂げようとしています。
ただし、必要なハードウェアが「手頃な価格」と見なされるまでには、少なくとも数年かかります。現時点では、必要なグラフィックスカードでさえ1,000ドルをはるかに上回ります。