【英国BBC記事】コンピュータグラフィックスの『聖杯』の準備をしましょう。

マイクロソフトのゲーム機「Xbox Series X」のプログラム管理責任者であるJason Ronald氏は、『レイトレーシング』は常にコンピュータグラフィックスの『聖杯』であると言います。

このレイトレーシング手法は、光の各光線を計算することで3次元画像をシミュレートし、リアルな反射や影を使った見事な照明効果を約束します。
この手法は、光がどこに当たり、跳ね返るかを検出し、それらのオブジェクトの表面の質感が何であるかについての情報を収集し、ピクセルを敷き詰めてシーンを構成するために使用しています。

このレイトレーシング技術は、長い間使われてきましたが『リアルタイムですべての情報を提供するための処理能力がなかっただけです』とジェイソン・ロナルド氏は言います。

ハリウッドのCG特殊効果では、10年前からレイトレーシングを使用しています。重要なシーケンスのために、コンピュータは1フレームのために一晩かかって処理していました。ゲームをリアルタイムで行うには、それを1/60秒に凝縮する必要があります。今では処理速度がこのタスクに追いついています。

PC版 CONTROLはレイトレーシングのショーケース的タイトル。
  

テック企業のNvidiaは昨年、彼らの最新のグラフィックス・プロセッシング・ユニット(GPU)RTXシリーズがリアルタイムのレイトレーシングを処理に対応すると発表。マイクロソフトは、nVIDIAと協力してWindows10へのレイトレーシング・アップデートを開発しました。

マイクロソフトとソニーは、次期コンソールであるXboxシリーズXとPlayStation 5にハードウェア・レイトレーシング機能が搭載されることを発表しています。

これらのシステムはどちらもAdvanced Micro Devices (AMD)のハードウェアを使用しています。そして今、この技術は世界で最も人気のあるゲームに組み込まれました。

2009年に登場したMinecraftでは、プレイヤーは広大で複雑な構造物を構築することができます。スウェーデンのゲームスタジオMojangによって開発されたMinecraftは、現在、歴史上最も売れているビデオゲームです。

Minecraftのメーカーは、4月16日にゲームのレイトレーシングバージョンである、Minecraft RTX Windows10をリリースしました。一般リリースは、今年末を予定しています。

MINECRAFT RTXベータのレイトレーシングのONとOFFの比較動画。まるで別世界と言えるほどレイトレーシング効果がいかに大きいかがよく分かります。
 
  

Minecraftのレイトレーシングは、『従来のレンダリングモードとは大きく異なり、より良く見える 』とPC Gamerのハードウェア編集者Jarred Walton氏は言います。彼によると、大きな問題は、今のところ価格の壁になるだろうとのことです。『これをプレイするには、少なくとも300ドル(240ポンド)以上するグラフィックカードを搭載したPCでなければならない。』と言います。

これまで、開発者はラスタライズと呼ばれる別の技術を使用していました。
これは1990年代半ばに初めて登場したもので、非常に高速で、3D形状を三角形やポリゴンで表現します。視聴者に最も近いものがピクセルを決定します。
その後、プログラマーは、照明がどのように見えるかをシミュレートするためのトリックを採用しなければなりません。

Deliver Us The Moon

マイクロソフトのジェイソン・ロナルド氏によると、『これにはライトマップが含まれており、事前に表面の明るさを計算することができます。しかし、これらのハックには限界があります。ライトマップは静的なものなので、動き回ると崩れてしまいます。例えば、鏡をズームインしてみると、自分の映り込みが消えていることに気づくかもしれません。』

CONTROLのレイトレーシングあり(PC版)と、なし(PS4Pro)の比較動画。
    

『2001年頃からプログラマブルシェーダが登場し始めました。プログラマブルシェーダは、3D ライティングのタスクでより優れた仕事をしますが、より多くの計算能力を必要とします。』と、2019年の黙示録的なゲーム「Metro Exodus」を開発した、マルタを拠点とする4A Gamesのシニア レンダリング プログラマー、Ben Archard氏は言います。それを回避する方法がありました。プログラマーが霧の中を通るかすんだ光をシミュレートしたい場合、すべてのポイントを計算するのではなく、そのサンプルを計算すればいいのです。これらは確率論的アプローチ、統計的アプローチ、モンテカルロ法と呼ばれています。

しかし、これらの回避策では、「シーンのリアリズムがすぐに失われてしまいます」と、シアトルに拠点を置く Minecraft のシニアプログラムマネージャー、Kasia Swica氏は指摘します。『レイトレーシングは、リアルタイムで生じる影、水やガラスの反射をより効果的に表現します。レイトレーシングで一番好きなのは、水中に入ることです。本当にリアルな反射や屈折が得られますし、光のシャフトもきれいに通過します』とKasia Swicaは言います。

コロナウイルスの大流行により、世界中でロックダウンが行われていますが、人々が孤立している間に身近に感じたいというニーズは、テクノロジーの進歩を『加速させるだろう』と、サンフランシスコのnVIDIA社のシミュレーション・テクノロジー担当副社長Rev Lebaredian氏は述べています。『仮想現実と拡張現実によって、私たちは同じ場所に一緒にいるように感じ始めています 』

そのため、コロナウイルスが需要と進歩を牽引するだろうと、AMDのチーフゲーミングソリューションアーキテクトであるFrank Azor氏は同意します。

レイトレーシングのための1つの “厄介な問題 “は、2つの光線が相互作用する場合、シェーダーが他のシェーダーを呼び出すことができる方法に関係している、とMicrosoftのXbox Series XテクニカルフェローであるAndrew Goosenは言います。

『GPUは、レイの様な物を並列に処理します。並列プロセスを互いに対話させるのは複雑です。レイトレーシングを改善するための技術的な問題を解決することが、少なくとも今後5~7年のコンピュータグラフィックスの主要な課題になるでしょう』とマイクロソフトのJason Ronald氏は述べています。

その間、ゲーム会社はゲームをより滑らかに見せるために、他の技術を使用します。

今月初め、FortniteのメーカーであるEpic Gamesは、最新のゲームアーキテクチャであるUnreal Engine 5を発表しました。

ゲームに何億ものポリゴンとしてインポートできるオブジェクトのライブラリや、プロセッサーリソースの需要を節約するために大小のオブジェクトを異なる方法で扱う詳細な階層などのテクニックを組み合わせて使用しています。

ほとんどのゲームメーカーにとっては、現時点ではこのような「ハックやトリック」で十分だと思います。とEPICのウォルトン氏は言います。

via BBC

次世代機でいよいよコンソールにもレイトレーシングが採用されます。ハリウッドのCG VFXでも採用されているレイトレーシングですが、ゲームに採用されているものは、まだ一部の機能のようでハリウッドのCGと同じレベルになるには5年以上、いや10年はかかるかもしれません。でもレイトレーシング効果は、タイトルによって差はあるかもしれませんが、絶大な効果をもたらすタイトルもあるので期待はして良いと思います。2021年末〜2022年以降(UE5のフルリリースは2021年秋頃)には、レイトレーシングとUE5でPS5とXbox SeriesXの次世代機のゲームグラフィックが劇的に変わりそうで本当に楽しみです。🔚

マインクラフト公式ホームページ

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Remedy Entertainment CONTROL公式ホームページ

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