すべての優勝チームには 2 つのタイプの選手がいます。注目すべき身体的特徴と多くの個性を備え、常に頼りにでき、ゲーム システムの基礎を担う優秀な選手と、チャンピオンです。非常に重要な経済的需要に直面しながらも、自らの光で輝き、想像を絶する技術的なジェスチャーで人々を驚かせ、発明によって試合の結果を変えることができます。
新世代のグラフィックス カードの登場以来、特に RTX シリーズの NVIDIA GPU の登場により、レイ トレーシングとパス トレーシングの関係は、ある程度の近似で次のように定義できます。トレーシングは、実際には、ビデオ ゲーム グラフィックスの考え方を大きく変えたライティング テクノロジーの強化版です。
光線の追跡は、CGI の分野でしばらく使用されてきましたが、最近ビデオゲーム分野でもデビューし、私たちのお気に入りの媒体のグラフィック面と物理学にさらに大きな影響を与えることが期待されています。
マパス トレーシングとは何ですか?また、このテクノロジーとレイ トレーシングの違いは何ですか?一緒に調べてみましょう。
ちょっとした歴史
NVIDIA のグラフィックス リサーチ担当バイスプレジデントである David Luebke 氏は次のように述べています。レイ トレーシング (したがってパス トレーシング) の起源は 16 世紀にまで遡ることができます。: 北ヨーロッパ ルネサンスの中心人物であるアルブレヒト デューラーは、すべて紐と重りのシステムを使用して、2 次元の表面上に 3D 画像を複製した最初の人物の 1 人です。 1525 年の「測定に関する論文」で、この学者はレイ トレーシングのアイデアを初めて説明しました。作成されたのと同じ方法を使用して、周囲の世界から目に届くすべての光線をワイヤーで接続することを想像してください。デューラー著。レイトレーシングはまさにそれです。
400年以上後、まさに1969年に、IBM の Arthur Appel は、コンピュータ グラフィックスにレイ トレーシングの概念を導入しました。、それを可視オブジェクトと影の計算に適用します。わずか 10 年後、ターナー ウィッテッドはレイ トレーシングの適用を反射、影、屈折に拡張し、この技術の大きな可能性を示しました。
この瞬間から、テクノロジーの進化は継続性の解決策を見つけていません。1984 年、ルーカスフィルムの研究者であるロバート クック、トーマス ポーター、ローレン カーペンターは、現代のコンピュータ グラフィックスの形成に貢献し、レイ トレーシングの概念を現実の世界に近づけました。シネマ。
ちょうど2年後、教授はカリフォルニア工科大学のジム・カジヤ氏は、「レンダリング方程式」というタイトルの 7 ページの論文を発表しました。レイ トレーシングを通じて物理学とコンピューター グラフィックスを融合し、シーン内での光の挙動とその拡散を正確に表現できる技術であるパス トレーシングの基礎となるアルゴリズムを初めて導入しました。
革命的なアイデア
加治屋は並外れた直観力の創造者であり、光線の追跡を発展させるために放射線による熱伝達の研究に触発され、この分野で学んだ知識が彼を導きました。レンダリング式の草案作成まで、空気中の光の挙動と表面での光の分散について説明します。この方程式はかなり簡潔ですが、その解決は単純とは程遠いです。コンピューター グラフィックスの分野では、シーンは実際には何十億もの三角形で構成されており、その中のすべての光線の拡散を計算することは事実上不可能です。
加治屋はそれが真相に到達する唯一の方法であることを理解したそれは統計的手法を使用したものでした: 一定数の光線が計算されると、適切な程度の近似を備えたフォトリアリスティックな画像を取得することが可能になります。光線の経路に沿ってレンダリング方程式を解くために、ジム カジヤ氏はレイ トレーシングを使用しました。
このアプローチについては、次の記事で詳しく説明しています。レイトレーシングのスペシャルレは、それまでさまざまな異種技術によって分割されていたコンピューター グラフィックスの分野を永遠に変え、光の動作を再現し、非常にリアルな効果を導入できるシンプルかつ強力なアルゴリズムを導入しました。
最後の反省まで
パス トレーシングは、直接光線だけでなく、間接的なものもありますが。これは、直接反射と屈折に加えて、パス トレーシングでは、シーン内の光線の複数の相互作用も考慮されます。。たとえば、光線がオブジェクトで反射し、プレーヤーの目に到達する前に透明なマテリアルで屈折することがあります。この光路の詳細な分析により、より正確なグローバル ライティング効果と、より現実的なマテリアルのレンダリングが生成されます。
前述したように、パス トレーシングの特徴は、間接照明、つまりシーン内で反射、屈折、拡散する光を計算できることです。このプロセスには、ランダムな光線を全方向に発射し、サーフェスと交差して間接照明情報を収集することが含まれます。この計算は非常に計算コストがかかるため、いわゆるモンテカルロサンプリング手法結果を効率的に近似します。パス トレーシングによって生成された画像のノイズを低減するには、サンプル蓄積技術が使用されます。これには、より鮮明な画像を取得することを目的として、ピクセルごとに複数のサンプルを使用してレンダリング プロセスを繰り返し実行し、その後結果を組み合わせることが含まれます。より明確で詳細な最終イメージ。
パス トレーシングの実際の範囲を理解するには、もう一度時間を遡ってみるとよいでしょう。加治屋氏の論文に含まれる画像の解像度は 256 x 256 ピクセルで、当時はレンダリングに7時間以上かかりました。ハードウェアの進化とその結果としてのコンピューティング能力の向上により、1998 年から映画分野でレイ トレーシングが初めて適用されるようになりました。バグズ・ライフ。パス トレーシングが実際に動作しているのを見るには、2006 年の製品版まで待たなければなりませんでした。モンスターハウス, Solid Angle SL と Sony Pictures Imageworks が開発した Arnold ソフトウェアでレンダリングされたフィルム。
今日でも、パス トレーシングの使用には膨大なリソースの需要が伴い、その最も広範な用途 (依然として映画セグメント用に確保されている) では、「レンダー ファーム」の支援を無視することはできません。しかし、ビデオ ゲームにリアルタイム パス トレーシングを適用するというアイデアは幻ではなく、最新世代の NVIDIA グラフィックス カードの出現により、私たちはお気に入りの仮想世界内でこの技術の可能性を初めて味わい始めています。 。
フォトニックハードウェア
パス トレーシングのアプリケーションには多数のハードウェア リソースが必要です「通常の」レイ トレーシングで必要な値よりも指数関数的に高い: ゲーム分野におけるこのテクノロジーの最初の公開「実験」が行われたのは偶然ではありません。クエイク 2 RTX、ポリゴンの観点からはかなり単純なゲームですが、爆発的なグラフィックのインパクトを示すことができます。
この文脈では、パス トレーシングは部分的な方法で適用され、必然的にハイブリッドレンダリング技術これには、ラスタライズとレイ トレーシングが含まれます。簡略化すると、ラスタライズでは 1 つの点から始まり、サーフェスとの最初の衝突で停止する光線のパスが計算されます。レイ トレーシングでは、複数の点から始まる光線の数が増加し、パス トレーシングでは、より大規模で複雑なシミュレーション システムの 1 つの「コンポーネント」としてレイ トレーシングを使用する、光の真の物理学。
すでに述べたように、ゲーム分野でのパス トレーシングの使用は、グラフィックス ハードウェアの進化、特にこの分野における NVIDIA の研究のおかげで可能になりました。ただし、このテクノロジーへのアクセスは、温室からの最新世代の GPU に限定されています。NVIDIA GeForce RTX 40 の出現によってのみ、光の挙動のリアルタイム計算が可能になりました。レイ トレーシングと同様に、この転換点の創造者は RT コア、つまり最新の反復で関連するアルゴリズムを解決するのに十分な能力に達した特殊なコンピューティング ユニットです。これらすべては、人工知能と最新のスーパー サンプリング技術の介入と並行して行われます (ここで私たちのものを見つけることができます)DLSS の特集) およびフレーム生成 (トピックの詳細については、専用の記事があります）により、サイバーパンク 2077 などのより複雑なタイトルでもパス トレーシングを楽しめるようになりました。
AMD ブランドのハードウェアを使用している場合でも、特定のゲームのパス トレーシング プロファイルにアクセスできるようにするさまざまな MOD があることに注意してください。ただし、公式サポートがなく、専用のコンピューティング ユニットがないためパフォーマンスに制限があります。 -the-range GPU red は理論的にはこのテクノロジーの実装に必要な計算を実行できますが、精度が犠牲になり、何よりも 1 秒あたりのフレーム数が多くなります。繰り返しになりますが、独自のフレーム生成テクノロジーを伴う FSR 3 の登場により、将来のパス トレーシングの使用にさらなる推進力がもたらされる可能性があります。
ここはどこですか？
ゲームにおけるパス トレーシングは、その「いとこ」であるレイ トレーシングよりも新しい技術であり、提供される可能性の表面をなぞり始めたばかりです。実際の技術デモと定義できるものを使って議事を開始するという任務は、マインクラフトRTXえークエイク II RTX: NVIDIA は、これらのタイトルの比較的多角形の単純さを利用して、パス トレーシングがグラフィック品質に与える影響を示しました。
他の多くのテクノロジーと同様に、しかし、緑のチームが選んだメインショーケースは、サイバーパンク 2077: パッチ 1.62 では、CD Projekt RED の開発者と NVIDIA の専門家が「オーバードライブ」プリセットを導入しました。これにはパス トレーシング テクノロジーが含まれており、光線の挙動のシミュレーションを新たな境地に押し上げています。さらにエキサイティングな結果が得られますで得られたアラン ウェイク 2救済策: 苦悩する作家の「文学的」冒険は、このテクノロジーの実装によってさらに深みを増し、シナリオに命を吹き込み、これまでに到達したことのないフォトリアリズムの高みに到達します。つまり、パス トレーシングはレイ トレーシングの最も高度な表現であり、その適用は現在少数のタイトルと PC ゲームに限定されていますが、その進化は将来のタイトルのゲーム デザインに影響を与える可能性があり、プラスの影響ももたらします。ゲームプレイの面で。
