レイトレーシングとは何ですか、それは本当にゲームの未来ですか？

（画像クレジット：Nvidia）





過去2年間、ゲーム業界とその周辺にいる場合は、レイトレーシングについて聞いたことがあるでしょう。レイトレーシングがゲームの未来をどのように表現するかについては多くのゆるい話があり、将来のハードウェアはそれを処理するために専用のリソースを組み込む必要があります。しかし、レイトレーシングとは何ですか、そしてその周りにゆっくりと拡大する巨大な誇大宣伝バブルは正当化されますか？

肯定的な兆候の1つは、マーク・サーニーによる 有線機能 ソニーの次のコンソールは、カスタムAMD NaviGPUを介してレイトレーシングをサポートします。彼は興味深いしわを紹介しました。コンソールは、視覚効果だけでなく、位置オーディオのシミュレーションにもレイトレーシングを活用できるようになります。

光と影の世界

他の新しい消費者向けテクノロジーと同様に、レイトレーシングは、それを販売することに既得権を持つ人々から発せられるすべてのマーケティング流行語によって部分的に曖昧になっています。真実は、レイトレーシングは実際にはまったく新しいものではなく、映画スタジオが特殊効果やアニメーションでシーンを照らし、デジタルオブジェクトの適切な反射を可能にするために長年使用してきた手法です。爆発するエイリアンの軍艦が煙と火に包まれて、アベンジャーズのアイアンマンのヘルメットに映っているのを見たことを覚えていますか？それがレイトレーシングです。新しいのは、この種のレンダリングをリアルタイムで実行できるという約束です。これにより、ビデオゲームは、ハリウッドのレンダーファームが達成するのに数日または数週間かかることをその場で達成でき、非常に高価なハードウェアを使用して、数百万の個別のフォトンビームを含む複雑なシーンのレイトレーシングを計算できます。



レイトレーシングは、光線と、それらがオブジェクトやサーフェスと相互作用する方法をシミュレートすることによって機能します。レイごとに、照明が色またはオクルージョンにどのように影響するかをモデル化します。以前は、3Dポリゴンモデルをピクセルで構築された2D画像に変換するプロセスであるラスタライズ中に照明が処理されていました。照明効果は主に「偽造」されており、エンジンは、シーン内の光源が、配置とそれに応じたサーフェスのピクセルのシェーディング/カラーリングに基づいて、理論的にサーフェスにどのように影響するかを決定します。計算効率が高いため、レイトレーシングが従来持っていたような途方もなく強力な専用ハードウェアは必要ありませんが、いくつかの制限があります。

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レイトレーシングを使用すると、開発者は、ラスターベースのソリューションでは不可能な、現実の世界での光の動作をシミュレートできます。これは、シーンがより自然に照らされてリアルに見えることを意味します。また、フレーム内にない光源や反射オブジェクトを、可視シーンで正確に反射できることも意味します。たとえば、画面外の手榴弾の爆発は、エイブラムス戦車の光沢のある金属製の船体がキャラクターに向かって転がっているのを見ることができます。また、現在フレーム内にいない他の兵士が投じた影をより正確にレンダリングできます。

レイトレーシングは、画面上のピクセルから3Dシーンに戻る光線を追跡し、光源に到達する前にオブジェクトと相互作用する場所または相互作用するかどうかを追跡することで機能します。オブジェクトに当たった場合、または複数のオブジェクト間で反射した場合、あるいはガラスや水を通過して屈折した場合でも、そのデータは光と色の観点からピクセルで表されます。

Mark Cernyが示唆するように、サウンドデザインでレイトレーシングを利用することも可能です。特に、従来の方法よりも高速でクリーンなソリューションを探している場合はなおさらです。音波をはるかに小さな光線として扱う場合は、レイトレーシングが光をモデル化するのと同じようにモデル化して、ソースからエンドユーザーに描画し、環境内のオブジェクトと相互作用する場所を判断できます。難しさは、音波は一般に光の波よりもはるかに大きく、最大10メートル以上に達することですが、光の波長はナノメートルで測定されるため、光線としてモデル化すると必然的に不正確になります。ただし、それは確かに可能であり、ほとんどの代替ソリューションよりも計算効率が高くなります。



ハードウェアの物語

メトロエクソダスでのレイトレーシング。右の画像で有効になっています

メトロエクソダスでのレイトレーシング。右の画像で有効になっていると、雪と水面での反射で最もはっきりとわかります

NvidiaがRTX20シリーズのカードのレイトレーシング機能を宣伝し始めたとき、レイトレーシングについて最初に聞いた可能性があります（何年もの間、フィルムの画面に表示されていましたが）。 Nvidiaは、RTコアが次世代のGPUで、ビデオゲームに信じられないほどのリアルタイムレイトレーシングを初めて実現する方法について、非常に大きな騒ぎを起こしました。主に、新しいカードの非常に高い価格を正当化するための策略でしたが、それはすべてのマーケティングの誇大宣伝ではありませんでした-それは非常に驚くべき信じられないほどの技術的成果を表しており、現代を可能にしました ゲーミングPC それらのハリウッドスタジオに数桁長くかかったことをリアルタイムで行うこと。



これらの20シリーズのカードの受け入れはまちまちで、売り上げは低迷していますが、おそらくもっと重要なのは、「ゲームでのレイトレーシング」の物語に対するNvidiaの優位性が低下し始めていることです。多くの障害がありましたが、その最初で最も重要なのは、現在レイトレーシングをサポートしているゲームがどれだけ少ないか、そしてそれらのタイトルでさえ、グラフィックスとプレゼンテーションに明白な、すぐに目立つ影響を与えない方法です。もちろん、これは大きな驚きではありません。最近のHDRルネッサンスのようなほとんどの新しいグラフィックステクノロジーは、適切に展開されて実装されるまでに時間がかかりますが、Nvidiaは少し先を行っているように見えます。カーブし、その間にレイトレーシングの卓越性を失い始めました。

最初に、レイトレーシングにRTXカードが必要ないというニュースがありました。 CryEngineデモ 。その後、Nvidia自体が、GTXラインをTuringテクノロジーで拡張しているが、専用のレイトレーシングハードウェアを使用していないことを発表しました。 GTXカードへのレイトレーシングのサポート ドライバーの更新を通じて。そして今、AMDがまもなく独自のカードを展開し始めるという噂が広まっています 専用レイトレーシングのサポート パフォーマンスの点でRTXラインに匹敵するかそれを超える可能性があります。伝えられるところによると、AMDは次世代コンソール（Naviアーキテクチャの個別のカスタムバージョンを提供する可能性が高い）でソニーとマイクロソフトの両方と協力しており、AMDチップはレイトレーシングをサポートする専用ハードウェアをまもなくパックするということは、次世代コンソールもRTの時流に乗る。

前進の道を照らす

Remedyでのレイトレーシング

RemedyのNorthlightエンジンでのレイトレーシング

これらすべては、少なくとも短期的にはNvidiaにとっては素晴らしいニュースではありませんが、レイトレーシング愛好家にとっては素晴らしいニュースです。より広範なハードウェアサポートは、レイトレーシング技術をゲームに組み込む作業を行うことは、結果を評価できる聴衆がいるため、開発者にとってはるかに魅力的に見えることを意味します。また、Nvidiaの場合でも、レイトレーシングが普及するにつれて、RTXハードウェアの販売も増加します。特に、同社が価格を圧縮して主流の販売を加速できる場合はそうです。

ゲーマー全般にとっても朗報です。レイトレーシングは、現在のサポートが少し急いでいる、または取り組まれていると感じているため、実際的な意味で大きな波を作っていない可能性がありますが、レイトレーシングのサポートを念頭に置いてジャンプから構築されたゲームを見ると、最終製品が見え始めますもっと印象的です。最初はNvidiaから、現在はCryEngineとUnity（最近レイトレーシングツールを組み込んだゲームエンジン）からの無数のデモで、レイトレーシングの可能性を確認しました。適切に実装すると、マーケティングで信じられないほど素晴らしいものになります。

要点は、レイトレーシングは3DよりもHDRであるということです。 1年以内に足場を固め、会話を終了するのに失敗するのは、ぎこちない、フラッシュインザパンの技術ではありません。これは、次世代のゲームがこれまで以上に現実に近くなるようにすること、そしてそれをリアルタイムで提供できることは本当に驚くべき革新であるという、ゲームの未来の重要な部分です。これは必然であり、レイトレーシングに関する主な質問は「いつ」よりも「もし」ではありません。