OTT の説明:レイ トレーシングとは?
レイ トレーシングは、現実世界での光の働きをシミュレートするコンピューター グラフィックスの高度な形式です。真にフォトリアリスティックに見えるコンピューター グラフィックスを作成できます。
これまでレイ トレーシングは、ハリウッドの CG 映画などの大規模なコンピューター グラフィックス プロジェクトに限定されていました。現在は PC ゲームで使用されており、間もなく次世代のゲーム コンソールにも使用されます。
これが多くの人々を興奮させている理由を理解するには、レイ トレーシング 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 レンダリング方法であるラスタライズと比較する必要があります。
ラスタライズ vs レイ トレーシング
最新のリアルタイム コンピュータ グラフィックスは驚くべきものです。 20、30 年前の基本的な 3D グラフィックスと関係があるとは考えにくいです。実際には、Playstation 1 や現在の Playstation 4 などのコンソールは、3D グラフィックスをレンダリングしてから 2D 画面に表示するという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と呼ばれます . 「ラスター」は、ピクセルのグリッドとして表示される画像であり、まさに画面に表示されるものです。 ラスタライズ 画面上の 3D シーンを 2D 画像に変換するプロセスです。
3D シーンは 3D であるため、これを行う必要があります。奥行きがあるため、仮想オブジェクトは互いに通り過ぎて、任意の視点から見ることができます。ラスター化の過程で、コンピューターは、画面が基本的にその 3D 世界へのウィンドウである場合に、そのシーンがどのように見えるかを把握する必要があります。
実際のシーンには、形状、深さ、サイズだけでなく、テクスチャと照明があります。従来、光をシミュレートするには、どの家庭用コンピューターよりも多くのコンピューター パワーが必要だったため、プログラマーは、このラスター化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とショートカットを作成してきました。
レイ トレーシングは、ある意味でははるかに単純です。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。スクリーンの「窓」を通して見たシーンがどのように見えるかをコンピューターが判断しなければならないとき、コンピューターはレイ トレーシング 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、見ているものすべてに跳ね返されます。レイ トレーシングは、より効率的な方法で同じ結果を達成します。これは、「カメラ」からシミュレートされた「光線」を撮影し、仮想シーンの周りを跳ね返らせて、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、真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、単一の技術でオブジェクト、反射、影、および現実に見えるシーンのその他の要素を作成できます。このリアリズムは、シミュレーションの結果として自然に発生します。トリックや近道は必要ありません!
レイ トレーシングを体験できる場所
レイ トレーシングの実際の動作を見たい場合は、コンピュータで生成されたグラフィックスを使用する最新の映画を見るだけで済みます。トイ ストーリー 4 などの CG 映画を見ると、目にす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、町には 1 つのゲームしかありません。 Nvidia GPU の RTX シリーズと、このテクノロジをサポートするビデオ ゲームやアプリ。一部のレイ トレーシング アプリケーションは非 RTX ハードウェアで実行できますが、パフォーマンスは良くありません。 RTX ハードウェアを紹介する最高のゲームに関する記事を必ずチェックしてください。
問題は、RTX ハードウェアがまだ非常に高価であることです。ただし、次の世代のビデオ 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。これは、主流のゲームの世界がレイ トレーシングを次の主要なゲーム テクノロジに変えるのに役立つ可能性があることを意味します。それでも、レイトレーシングをリアルタイムで行うの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するのでしょうか?
リアルタイム レイ トレーシングはどのように達成されるのですか?
どのコンピューターでも、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、何年も前からそれを行ってきました。最新の CPU はどれも、シーン周辺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。
ただし、最新の CPU と GPU 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計算することはできません。たとえば、モンスターズ インクやトイ ストーリーなどの映画を制作するために使用される大規模なコンピューター ファームでは、最終製品の 1 フレームをレンダリングするのに何時間もかかります。
対照的に、最新のビデオ ゲームは、再生可能と見なされるために毎秒少なくとも 30 フレームの画像を生成する必要があり、現在のゴールド スタンダードは毎秒 60 フレーム前後に設定されています。
では、Nvidia RTX シリーズなどの GPU は、どのようにして再生可能なフレーム レートでレイ トレーシング方式を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ているわけではないということです。少なくとも現代のタイトルではありません。
秘訣は、従来のグラフィックスと選択的なレイ 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。
ある 完全にレイ トレーシングされた RTX カードでプレイできるビデオ ゲーム。最も良い例は Quake II RTX です。これは何十年も前のビデオ ゲームですが、完全なリアルタイム レイ トレーシングが可能なほどシンプルです。ただし、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場合、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るでしょう。
レイ トレーシングは未来ですか?
簡単な答えはイエスです。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につれて、おそらく従来のレンダリングを少しずつ置き換えることになるでしょう。レイ トレーシング グラフィックスが新しいコンソール世代の標準的な部分になると、元に戻ることはありません。
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 トレーシング グラフィックスは優れているため、手頃な価格のハードウェアでレイ トレーシングが実現される日が待ち遠しいです。つまり、真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ことを示すもう 1 つの大きな兆候は、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レイ トレーシングが含まれるようになったことです。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はなくなりました。
Unreal Engine 4 や Frostbite などの一般的なグラフィック エンジンには、RTX ハードウェア アクセラレーションによるレイ トレーシングのサポートが含まれ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.
今レイ トレーシングを購入する必要がありますか?
これを書いている時点では、まだレイ トレーシング ハードウェアの第 1 世代です。価格は下がりましたが、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 アダプターなら、PC でのレイ トレーシングについて気に入る点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、RTX 20 シリーズ カードの後継機を待つことをお勧めします。