NVIDIAが発表した『リアルタイムレイトレーシング』とは？

こんにちは。びたみんしーただです。

昨日、僕も所有する$NVDAについての”驚くべきニュース“が飛び込んできました。

1 GPUによるリアルタイムトレーシングの導入
2 （リアルタイム）レイトレーシングとは？
3 レイトレーシング技術の変遷とこれから
4 おわりに

GPUによるリアルタイムトレーシングの導入

NVIDIAのCEOであるジェンスン・フアン氏は、カナダのバンクーバにて開催されたCG学会の講演で、新グラフィックス向けGPU「Turing」を『2006年にCUDA(とGeForce 8800を)導入して以来の最大の飛躍だ』と紹介しました。

レイトレーシング用の GameWorks の導入
ゲーム開発者がこの新しい機能を利用できるようにするため、NVIDIA は、NVIDIA GameWorks™ SDK にレイトレーシングデノイザーモジュールを加えることも発表しました。このツールとリソースの開発者向けスイートは、新しい Microsoft DXR API と NVIDIA RTX を使用して制作する作品のリアル感を飛躍的に高めて、その制作サイクルを短縮します。

Volta と次世代 GPU のアーキテクチャをサポートする近日発表される GameWorks SDK では、レイトレースされたエリアシャドウ、光沢リフレクション、およびアンビエントオクルージョンが実現します。

開発者はこうした機能を使用して、周囲の光景を効果的に再現した、リアル感のある高品質なリフレクションを作成し、物理的に正確なライティングとシャドウを表現することができます。Microsoft DXR などの業界標準のプラットフォームでこうした機能を利用可能にすることで、すべての PC ゲーム開発者はこれまでは絶対に得られなかったリアル感を実現できるようになります。

引用元：NVIDIA 公式HP

その内容とは『リアルタイムレイトレーシング』をGPUによって表現することが可能になるということでした。

「？？」

「ちょっと何を言っているのかわかりません」

落ち着いてください。その気持ち、わかります。僕も最初はそんな感じでしたので・・・。

（リアルタイム）レイトレーシングとは？

結論から言いますと、スターウォーズなどの映画などで表現されているCGの『リアル感』みたいなことをGPUによって表現できるようになったということです。

そもそも、リアルタイムレイトレーシングとはどういうことなのでしょうか？

レイトレーシングは、光線などを追跡することで、ある点において観測される像などをシミュレートする手法である。光線の他、直線的に伝わるものであれば任意の波に適用できる手法であり、たとえば光以外の波長の短い電磁波や音波などが挙げられる。「波線追跡法」「音線追跡法」などといった語もある。

引用元：ウィキペディア

つまり、グラフィック上でレイトレーシングと言うと、光の屈折具合だとか反射程度を表現すると言うことです。そして、リアルタイムですので、ゲームや映画などの視点が変わる場合に表現をするんですね。

こんな感じに光源に対して様々な反射や屈折を表現していますよね。これによって表面の光沢感であったりなどが忠実に再現されます。

レイトレーシング技術の変遷とこれから

しかし「それってそもそもすごいの？」と言う疑問がありますよね。

それが、すごいんです。このレイトレーシングですが、画像や３Dモデルの”面やポリゴン“の部分に光が反射したりする演算を回すのは非常に大変です。つまりある程度の処理能力が必要なのです。また、現実世界をCGで緻密に再現しようとすると、光源が1か所でなかったりなどします。そうすると膨大な処理を要しますので、表現をするのは簡単ではなかったようです。

このため、今まで緻密な再現はスパコンを利用していました。それがなんとGPU１つで賄われるという技術なのです。僕も調べてようやくこのすごさに気付いたわけですが、これが今後ゲーム機などにも応用されるとの観測が出ています。

僕は、スーパーファミコンの最後の世代でしたが、そこからPS2が発売されたときはそのリアリティさに驚いたものです。そこからPS3も同様にCG技術が発展したため非常にびっくりしました。今もPS4等では人の表情の動きやシワ、陰影や質感を再現してよりリアリティになっています。

がしかし、なんとなくCG感はぬぐえなかったかと思います。それは我々の目が様々な光の屈折や反射、透過を再現して視認しているためです。それにこれから益々近づいてくるんですね。

このゴテゴテに反射が入ったパワードスーツがリアルタイムレイトレーシングによるリフレクションなどを加えたハイブリッドレンダリングで踊る

引用元：後藤弘茂のWeekly海外ニュース

まさに映像表現施術の革新です。上記ニュースサイトの中段にある画像をご覧いただければその再現率がすさまじいことがわかりますよ。

また、以前ポストした自動運転に関しても、強化学習を行うのに実際の公道を走行してデータを取るのは時間と費用が掛かりすぎると言われており、現在ではバーチャル空間にそれらを再現して走行シミュレーションを行うという技術もあるそうです。こういった技術は現在はシミュレーション用、開発用となっていますが、今後はそのモデルとレイトレーシングをレースゲームやVR空間でのレースゲームなどにかなりの再現率を持って応用できる可能性もありますね。