GeForce RTX 20 シリーズ グラフィックス カード – NVIDIA GeForce発表!(前編)

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台風大丈夫かな〜とか、雷とゲリラ豪雨やべぇな…とか言っている間に、いつの間にか9月に入って、いよいよ夏もそろそろ終わりか…という雰囲気になってきましたね!
フクロウラボ若杉です!

つい先日、遂にNVIDIA GeForceの新たなシリーズが発表されましたね!(と言ってももう2,3週間経ってしまっている…)

GeForce RTX 20 シリーズ

個人的にはグラフィックカードの性能は常に気になっちゃいます。元々ゲームが好きだからかもしれません。

4K&HDR&60fpsの環境でゲームをやりたいと思っているのですが、その環境でゲームできるようにする道のりが険しかったりします…

NVIDIA GTX 1080の後釜が、

「そろそろ出るよ!出るよ!」と噂がありながらも、なかなか発表がなかったのですが、やっと正式に発表されました!

NVIDIA GeForce RTX – Official Launch Event

今回は、この新たに発表されたGeForce RTX 20 シリーズについて、前編と後編の2回に分けて、ちょっと語ってみたいと思います。

 

まず今回のGeForce RTX 20 シリーズの特徴をピックアップすると、主なものは下記の2点です。

  • (リアルタイム)レイトレーシング
  • DLSSのアンチエイリアシング

一番の目玉は、レイトレーシングでしょう。

「そもそもレイトレーシングとは何ぞ?」という方も、いるかも知れないので、簡単に説明してみます。

3D描画をする際に、3次元空間上に配置された物体を特定のカメラ位置から見た時に、どう見えるかを計算して2次元の画面に表示するのですが、この「どう見えるか」の部分の計算の仕方には、主に2種類の方法があります。

  1. Rasterization(ラスタライズ法)
  2. Ray Tracing(レイトレーシング)

※参考:What’s the Difference Between Ray Tracing and Rasterization?

Rasterization(ラスタライズ法)から説明します。

Rasterizationというのは、3次元の物体を三角形の面のみで生成し、それを2次元へ落とし込んで表現(ラスタライズ)する方法です。

例えば、イルカをこの方法で表現すると↓の画像のようになります。

Dolphin_triangle_mesh

 

ポリゴンメッシュ(wikipedia)より参照

この1つの三角形をポリゴンと呼び、ポリゴン数が多いほど、よりなめらかな表現になっていきます。

↑の画像では、ポリゴンのモノクロの塗り(明るさ)を追加して3Dっぽい表現を実現していますね。

最近のゲームマシンでは、精度が上がり三角形が細かくなって分かりづらいかもしれませんが、スーファミや初期のプレステ時代のゲームで3Dといえば、こんな感じでの表現でした。

Rasterizationの特徴としては、Ray Tracing(レイトレーシング)に比べ、高速に処理でき、リアルタイムでの3D描画が必要なゲームなど用意られている手法です。

無限にポリゴンを処理できれば、これだけでリアルな表現も可能でしょうが、三角形のポリゴンの数に比例して処理コストが増えていくため、実際には極力少ない数のポリゴンで表現することが求められてきました。

 

そのため、大体のケースでは、さらにTexture mapping(テクスチャマッピング)を行うことで、細部の表現を補ってきたという経緯があります。

Texture mappingというのは、単純に三角形の面にテクスチャ(模様を表す画像)を貼るということですね。

Normal_map_example

テクスチャマッピング(wikipedia)より参照

Texture mappingを行うと、少ないポリゴン数でもリアルに表示ができるようになります。

今までは、リアルタイム描画が必要なゲームでは、基本的には、RasterizationとTexture mappingの組み合わせで、表現を行ってきました。

Rasterizationの欠点としては、本質的には1つのポリゴンを処理ている時には他のポリゴンの情報を参照することができないため、影や反射、屈折などの空間の光の表現はRay Tracing(レイトレーシング)よりも劣ってしまいます。

Ray_trace_diagram.png

Ray tracing (wikipedia)より参照

こちらの特徴としては、Rasterization(ラスタライズ法)よりも、光の表現が得意で、よりリアルな3D映像を作成することができます。

上図を見てもらうと分かる通り、光が物体に反射する際の物理現象をシミュレーションしているため、光の乱反射や照り返しなど表現が得意なのです。

ゲームでいうと、プレイ中ではなくオープニングやプレイの間に挟まれるCGのムービーなどが、Ray Tracingによって作成されていると思います。映画のCGもRay Tracingを使って作成されています。

Ray Tracingの場合、解像度に比例して処理コストが増えていきます。そのため、空間の光のリアルな表現が可能である反面、描画に時間がかかってしまいます。予め膨大な時間を費やして作成したCGを再生する映画などで使用されている技術で、ゲームのプレイなどリアルタイムな表示が求められるところでは使用することができませんでした。

ところが、今回のGeForce RTX 20 シリーズの発表により、ゲームプレイでRay Tracingを使用することができそうな状態にまでなってきました。

NVIDIA GeForce RTX – Official Launch Event動画の下記の辺りから実演になっています。

開発者はOptiXだけでなくMicrosoftのDXR(DirectX Raytracing)、Vulkanでも利用できそうな雰囲気で紹介されています。

スクリーンショット 2018-09-09 19.02.18

詳細はこちら

Ray Tracingの恩恵を受けるには、Ray Tracingに対応したゲーム開発が必要ですが、このGeForce RTX 20 シリーズはDXR対応のGPUとなる予定なので、近い内にRay Tracing対応ゲーム体験はすぐにできるようになるのではないでしょうか。ゲームグラフィックスにおいて新たな潮流が来ていることは間違いないと思います。今後が楽しみです!

 

さて、GeForce RTX 20 シリーズのもう一つの目玉

・DLSSのアンチエイリアシング

については、このエントリーが長くなてきたので、続いは後編でご紹介したいと思います。

ではまた!

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