Nvidiaが2018年に20シリーズRTXグラフィックスカードを発表して以来、そのキラー機能である「レイトレーシング」はビデオゲーム界で人気のある用語です。 しかし、レイトレーシングとは何か、どのように機能するのか、なぜ以前の手法よりも見栄えがよいのかを理解するのは難しい場合があります。
レイトレーシングとは何ですか？どのように機能しますか？
現実の世界で何かを見るとき、あなたが見ているのは光源からの光子です。 あなたに向かう途中で、そのフォトンは1つまたは複数のサーフェスによって反射された可能性があります。 反射するたびに、目に届く光の特性が変化します。
太陽はさまざまな色の光を放出し、各表面は一部の光を吸収し、他の光を反射します。 葉などの緑色の表面として見えるものは、ほとんどが緑色の光を反射するため、そのように見えます。 葉で反射した光が白い壁などの別の表面に当たると、その表面は、真っ白な光が当たっている場合とは少し異なって見えます。 各反射は、光が相互作用する将来のすべての表面に影響を与え、その強度と可視色を変更します。
レイトレーシングは、同じ原則に従うグラフィカルな手法です。 光線が投影され、色などの反射光と屈折光の特性が計算され、光線は移動し続けます。
現実の世界では、電球や太陽などのすべての光源があらゆる方向に光子を放出しますが、その大部分は目に届きません。 これをシミュレートすることは、ほとんど無駄な結果を生み出すめちゃくちゃ集中的なプロセスになります。 作業負荷を軽減するために、レイトレーシングは逆に機能し、カメラから光線を投影します。 各光線は、計算が実行されてピクセル値が設定される前に、反射せずに特定の距離を移動したり、特定の回数反射したりすることができます。
たとえば、光線は視聴者の視点から投影され、白い壁に当たると、アルゴリズムが再帰的に生成します。 反射光線は青いガラス板を通過し、最後に、反射光線は白色光源に当たり、 吸収された。 青いガラスは青い光を除いてすべてを吸収し、壁に青い光を当てて、ピクセルを青い色にします。
レイトレーシングが非常に良く見えるのはなぜですか？
シーンをリアルタイムでレンダリングする標準的な方法には、事前に計算されたライトマップとシーン全体のライティングを使用することが含まれます。 一部のゲームでは、限られたボリュームライトを使用して、移動する光源を含め、動的なシャドウを可能にします。ただし、この手法は、プロセッサにかなりの負荷がかかるため、控えめに使用されます。
ゲームデザインの段階で追加の作業を行うと、レイトレーシングで写実的な結果を得ることができます。 すべての表面に反射率、透明度、光がそれらを通してどのように屈折するかなどの詳細が含まれている場合、全体的な結果はより自然に見える可能性があります。 このアプローチは明らかにゲームデザインの段階でより多くの作業を伴いますが、結果を表示することができます 光がコンクリート、金属、木、ガラスで反射したときに本来あるべき方法で反応するフォトリアリスティック NS。
レイトレーシングを使用すると、レンダリングプロセスの一部として正確な反射と影を投影できます。 従来のレンダリング方法では、これらの効果は両方とも完全にオプションであり、パフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。
レイトレーシング自体には、パフォーマンスが大幅に低下します。 NvidiaのRTXグラフィックスカードがレイトレーシング用のハードウェアアクセラレーションで発表されるまで、それは考えられていました ソフトウェアでリアルタイムにレイトレーシングを実行するために必要な処理能力は10年以上でした あちらへ。 ハードウェアアクセラレーションを使用しても、レイトレーシングはフレームのレンダリングで最も遅い部分であるため、パフォーマンスが大幅に低下します。