レイトレーシング:破壊的技術の一種

レイトレーシング:1種の転覆性技術は、AR/VR/XR、制品設計あるいはシミュレーションに従事するいかなるエンジニアにとって、レイトレーシングは熟知すべき1種の技術である。3次元(3D)グラフィックスが誕生して以来、グラフィックス技術分野の最も重要な進歩の一つであり、映画や広告分野からモバイル、ウェアラブル、自動車などの組み込み分野に移り、新しい、効果的なレイトレーシング手法として市場に参入しているからだ。どのような3次元シーンを見ても、照明に強く依存していることがわかります。従来のグラフィカル・レンダリング(ラスター化処理)では、照明マッピングおよび陰影マッピングは、あらかじめ計算された、シーンの外観をシミュレートするためにシーンに適用される。しかしながら、非常に美しい効果を達成することができるが、これらの技術は光を模倣するだけであるという事実に限定されている。光線追跡技術は、光が実際の世界でどのように表現されるかをシミュレーションし、より正確で、よりプログラム化された反射、透明、発光、材質画像を作成する。現実では光源からの仮想ビームが物体に照射される。そして光線はその物体と相互作用し,物体の表面の性質に応じてもう一方の表面に反射する。その後、光が絶え間なく反射し、光と影が生じる。image . pngコンピュータにおける光線追跡は,より正確には「経路追跡」であり,その過程は実世界における光線照射経路とは逆である。光線は実際にカメラの視点から発射され,シーン中の物体に照射され,光線が照射された表面の性質から,光線がその表面とどのように相互作用するかを計算するアルゴリズムである。その後,それぞれの光が物体に照射された経路を追跡し,光源に戻るまで続ける。結果は1つのシーンが照明されて、それが真実の世界の中の太陽に照らされるように:真に迫った反射と影の効果を持っている。image . png従来、計算負荷が高すぎるため、組込み機器(ハイエンドワークステーションでもある)上でリアルタイムでこの操作を実行することができなかった。光線追跡はゲームの中では非常に新鮮なものであるが、多くの人はすでに3次元アニメーション映画を通じて光線追跡に慣れている。『トイストーリー4』(Toy Story 4)のオープニングシーンで、雨の穴から反射する光が最近の例だ。しかしながら、これらのシーンは、専用のサーバ・クラスター上で数カ月間レンダリングされる必要があり、これはゲームには適用できない。ゲームでは、シーンは少なくとも1秒間に30フレームの速度でリアルタイムに生成されなければならず、2倍の速度またはそれ以上であることが望ましい。ゲーム中にリアルタイムレイトレーシングを行うことは従来は不可能であり,膨大な計算量に及ぶためであるが,これはラスタライズの速度とレイトレーシングの視覚的精度を組み合わせたハイブリッド手法のおかげである。スマートフォンでライトトラッキング機能を備えたゲームをするのはどれくらいでしょうか?これは近い将来現実になるだろう。モバイル機器のためのリアルタイム・レイトレーシングの解決策がしばらく存在していたにもかかわらず、それをサポートする生態系が存在しないという問題がある。2018年、英偉達(NVIDIA)はデスクトップパソコン市場、特にゲーマー向けにリアルタイムのレイトレーシング機能を混合したハードウェアを発表した。しかし、ヨンウィダがこのハードウェアを発表した時も、何のゲームもなかったことは、新しい技術のためのエコロジー構築がどれほど難しいかを物語っている。しかし、現在ではBethesdaやUnityなどの多くのゲーム開発者が動いており、2020年代の次世代ゲーム机にも光追跡机能が搭載される。近いうちに、AR / VR市場などの他の市場にもレイトレーシングが現れるようになる。その結果,レイトレーシングが再開され,人々が自分のコンピュータ上でそれを体験するようになるにつれて,皆はそれを持ちたくなり,自分のモバイル機器やVRイヤホン,ゲーム機に現れることを確実に望んでいる。そのため、時代の流れに追随するために、エンジニアたちはこの業界を変える技術の最新の進展を熟知し始めなければならない。