レイ トレーシングとパス トレーシングは、2024 年にゲーマーやゲーム開発者が利用できる、最もエキサイティングで要求の厳しいダイナミック ライティング テクニックの 2 つです。どちらも、従来の「ベイク済み」ライティング テクニックに比べてリアリズムが大きく飛躍しており、古いゲームをはるかに見栄え良くすることもできます。ブロック状のテクスチャやジオメトリが本来持つ権利よりも現実的です。
しかし、レイ トレーシングとパス トレーシングの両方がゲームでよりリアルなライティングを生成する場合、どちらが優れているでしょうか? そして、それらの違いは何でしょうか？ ここでは、レイ トレーシングとパス トレーシングがどのように比較されるのか、また、今後数年間、お気に入りのゲームで一方が他方よりも多く表示される可能性がある理由を説明します。
レイトレーシングとは何ですか?
レイ トレーシングは、シーン内の照明をモデル化する現実的な方法です。 もともと 1960 年代後半に考案されましたが、計算の要求が非常に厳しいため、リアルタイム ゲームに導入されたのはつい最近です。
レイ トレーシングは、プレイヤーの視点を通じてシーンにレイをキャストすることによって機能します。 光線がオブジェクトと相互作用するたびに、色、透明度、方向など、光線に対するそのオブジェクトの効果が計算されます。 その光線は、光源と交差するまでシーン内で跳ね返りながら追跡され続けます。 この計算はシーン内のすべてのピクセルに対して行われるため、非常にリアルな見た目になりますが、非常に要求の厳しい照明技術でもあります。
レイ トレーシングは映画 CGI で長年使用されてきましたが、個々のフレームをレンダリングするのに数時間、場合によっては数日かかることもよくあります。 しかし、コンピューティング能力が向上し、Nvidia の RTX グラフィックス カードと AMD の RDNA GPU の発売に伴い、レイ トレーシング アクセラレータによりゲームでのリアルタイム レイ トレーシングが可能になりました。 最初のリリースでは影と反射に制限されていましたが、その後、一部のゲームではグローバル イルミネーションに拡張されました。
パストレースとは何ですか?
パス トレーシングは、シーン内のリアルタイムの動的照明をモデリングする、より現代的な方法です。 1980 年代半ばに開発されたこの技術は、光源から一度に数百、場合によっては数千の光線を送信し、シーン内でランダムに反射する光線を追跡するという、異なるアプローチを採用しています。 これは表面的にははるかに複雑ですが、ピクセルからソースまですべての光線を追跡するのではなく、光がたどる可能性が最も高い経路に基づいてそれらの光線のサンプルのみを追跡するため、最終的にはレンダリングが簡単になります。
レイトレーシングと モンテカルロシミュレーション これにより、ゲームやアプリケーションは管理可能な数のパスを使用して光源まで追跡できるようになります。 これにより、少ないオーバーヘッドでレイ トレーシングのような照明効果が可能になりますが、おそらく同じくらい重要なのは、システムの機能と選択した設定に基づいて、より大きな粒度が可能になることです。 サンプル サイズが大きいほど、シーンをレンダリングする GPU の要求も高くなりますが、詳細もより高くなります。 サンプルが小さいと、視覚的な品質が犠牲になりますが、パス トレースがより管理しやすくなります。
ただし、パス トレーシングの最終結果は完璧ではありません。 これらをノイズ除去アルゴリズムと組み合わせて、結果として得られる画像をクリーンアップすると、素晴らしい結果が得られます。
反射するような特定のシーンや特定のオブジェクトがあります。 そして 屈折物体 (たとえば、コップ一杯の水) では、小さなサンプルの情報が過度に失われるのを避けるために、パス トレーシング アルゴリズムを微調整する必要があります。 これらのオブジェクトでは、精度を保証するために、アルゴリズムが単純にブルート フォース レイ トレースを実行する可能性があります。
ただし、いずれの場合も最終結果は、レイトレースされたシーンと同じくらい、あるいはそれ以上にリアルに光って見えるレンダリングされたシーンになりますが、特に高詳細設定の場合、オーバーヘッドがはるかに低くなる可能性があります。 パス トレーシングは、より多くのデータを処理できるため、明るいシーンでより効果的であると考えられています。一方、レイ トレーシングは、光線がたどる実際の経路を知っているため、影の多いシーンをレンダリングする場合により効果的です。 。
パス トレーシングはレイ トレーシングよりも優れているように見えますか?
レイ トレーシングは、光がシーンの周りを伝播する自然な経路に従うため、リアルタイムの照明をモデリングするための正確な手法です。 ただし、レイ トレーシングを効果的に利用するには、信じられないほど多くの計算を行う必要があります。 ハードウェア アクセラレーションを備えた最新のハードウェアでも、レイ トレースを多用したゲームでは苦戦する可能性があります。 そのため、「レイ トレーシング」をサポートするゲームの多くは、実際にはシーンの一部 (通常はシャドウや反射) に対してのみレイ トレーシングを使用します。
一方、パス トレーシングでは、レンダリング ハードウェアへの要求を軽減しながら、同等の強力なビジュアル、またはさらに見栄えの良いビジュアルを生成できます。 これは、これまでで最も印象的な「レイ トレース」ゲームのいくつかで使用されているモデルです。 クエイク II RTX、 ポータル RTX、およびオーバードライブ モードのアップデート サイバーパンク 2077。 古いゲームにも改造されています。 ハーフライフ 2、大きな効果があります。
パス トレーシングは、見栄えが良く、強度の低い形式のダイナミック ライティングを提供するものであり、全体的にはおそらくより優れたソリューションです。 ただし、レイ トレーシングには依然として、パス トレースのサンプル サイズが制限されているため、視覚的な精度に問題が生じる可能性があります。 また、レイ トレースまたはパス トレースされたライティングがエクスペリエンスにほとんど付加せず、フレーム レートを完全に低下させている伝統的なラスタライズ ゲームの最新の例も数多くあります。 ホグワーツの遺産。
グラフィックス カードが十分強力になり、レイ トレーシングやパス トレーシングがラスタライズと同じくらい簡単にレンダリングできるようになるまでは、それぞれのテクニックにそれぞれの役割があるため、将来のゲームでは照明効果の組み合わせが登場することになるでしょう。
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