にわかが語るNVIDIA GeForce RTX 20シリーズ - レイトレ？性能差は？買うべき？

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8月20日、ドイツのゲームイベントにて遂に発表されたNVIDIAの最新GPU「 GeForce RTX 20」シリーズ。前予想、リークが結構外れていて、かなり楽しい発表会でしたね。

これまでのGTXからRTXへの名称変更、ナンバリングは11ではなく20にジャンプアップなどの意味は。今回のGPUに付随するキーワード「リアルタイム・レイトレーシング」にも、にわかなりの解説をしたいと思います。

一応予防線貼りましたけど、間違った情報あるかもしれませんので、見つけたら優ーしーく教えていただけるとありがたいです。

今回発表された３つの製品

性能が高い順に、「GeForce RTX 2080 Ti」「GeForce RTX 2080」「GeForce RTX 2070」の3つの製品が発表されました。

正確なベンチマークテストはまだ出てないのですが、最上位機種の「RTX 2080 Ti」と GTX 1080 Ti」をラスタライズ方式でレンダリングすると、1.5〜2倍程度の性能アップということ。これだけでも順当すぎる進化です。

さらに、話題のレイトレーシング方式のレンダリングだと最新GPUと旧世代GPUとで10倍近い性能差があるそうです。

ここがポイントです！

いままでのGTXだったら、新作が出れば純粋な性能アップだったので、予算によっては、安くなった旧世代のGPUを買うという手段もあったと思います。

2070ではなく、1080を買うとかね。

でも今回は、レイトレーシングに最適化された製品という部分で、旧世代では代替えできない製品なんですね。

これはゲームをやる人にとっては、すごく大事な部分だと思います。

次は、ラスタライズとレイトレーシングの2つのレンダリング方式の違いの説明をします。

ラスタライズとレイトレーシング

まず、レンダリングっていう言葉があります。

コンピュータグラフィックスの画像というのは、もともとは数値、データの集まりでしかありません。オブジェクトのサイズや反射率、透過量、光源の配置などのデータを元に、実際の画像にする作業がレンダリングです。

レイトレーシングは、実は映画などでは当たり前のレンダリング方式です。現実そのものと同じ光源計算をしているので、リアルな表現になります。

しかし、計算が膨大になってしまうため、描画にとても時間がかかります。トイストーリーなんかは、当時のハイエンドワークステーションで1フレームに数時間から数十時間かけてレンダリングしていたと聞きます。ゲームなどでは、リアルタイムで描画しなくてはならないので、処理するデータ量の少ないラスタライズ方式が主流でした。

ラスタライズ方式は、画面に写っていない部分をカットして計算量を限定し、高速処理ができる（すぐに画像に出力できる）ようにしています。その分、現実の映像とは異なる部分が出てきますが、それは後付処理などを使って誤魔化しています。

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例をあげると、人物の瞳に反射して写った画像の場合、ラスタライズ方式では、この部分に虚像化した（反転化）した画像を貼り付けたり、アニメ調にハイライトを入れることで表現します。

天井の高い暗い空間の中から、外の景色を見る場合、ゲームによっては明るいはずの外の景色が室内の暗さのまま、外にでた瞬間に明るくなるという場合があります（ゼノブレイド2の法王庁のステージはそれでしたね）。

これは、ラスタライズ方式では天井が描画画面の外にでるたびに無いことになり、カメラ移動の度に室内の明るさが変化してしまうからです。室内の明るさを後付処理で暗くしているんです。室内に入ると、「部屋の中を暗くするボタン」を押してるって感じで辻褄をあわせているんです。

実際のゲームプレイにも関わってきます。

ラスタライズ方式では、手前に壁や車など障害物があると、その裏にある物体を計算しません。

その物体が敵だった場合、レイトレーシングの場合は光源の向きによって影が出て、接近を目で知る事ができきます。ラスタライズ方式では、虚像化した影を地面に貼り付けて表現しています。これなら単純ですけど、ガラスや水面に写った人など、ラスタライズ方式では難しいシチュエーションがあります。FPSの対戦などの場合、ラスタライズとレイトレーシングとでかなり有利・不利がでそうな予感がします。