Hardware Ray Tracing（ハードウェアレイトレーシング）

Hardware Ray Tracing（ハードウェアレイトレーシング）

概要

Hardware Ray Tracing（ハードウェアレイトレーシング）は、GPU 内の専用ハードウェア（RT Core / Ray Accelerator）によってレイトレーシング計算を高速化する技術です。従来のソフトウェア実装では実時間で困難だったリアルタイムレイトレーシングを、ゲームやコンテンツ制作で実現可能にしました。

レイトレーシングとは

概念

• 光線（Ray）の追跡
• 反射、屈折、影
• 物理的に正確な光学

課題

• 計算量が膨大
• 各ピクセル × 各光線
• 従来は映画・CG のオフライン処理のみ

ハードウェア加速で可能に

• 専用回路
• 数十〜数百倍高速化
• リアルタイム可能

主要なハードウェア

NVIDIA RT Core

• Turing（RTX 20 シリーズ、2018）: 第 1 世代
• Ampere（RTX 30 シリーズ、2020）: 第 2 世代、2 倍高速
• Ada Lovelace（RTX 40 シリーズ、2022）: 第 3 世代、2.8 倍高速
• Blackwell（RTX 50 シリーズ、2025）: 第 4 世代

AMD Ray Accelerator

• RDNA 2（RX 6000 シリーズ、2020）: 第 1 世代
• RDNA 3（RX 7000 シリーズ、2022）: 第 2 世代
• RDNA 4（RX 9000 シリーズ、2025）: 第 3 世代

Intel Arc

• Alchemist: Ray Tracing Unit
• Battlemage: 改良版

RT Core の仕組み

BVH（Bounding Volume Hierarchy）

• 空間分割データ構造
• 高速なレイ交差判定
• 階層的

Intersection Test

• レイと三角形の交差判定
• RT Core が専用化

Denoising

• 少ないサンプル数でノイズ除去
• AI ベース（DLSS）

対応 API

DirectX 12 Ultimate

• Microsoft
• DXR（DirectX Raytracing）
• ゲーム中心

Vulkan Ray Tracing

• クロスプラットフォーム
• Vulkan 1.2+

NVIDIA OptiX

• プロフェッショナル CG
• Blender、Arnold 等

Metal

• Apple
• Apple Silicon（M3 以降）

主要機能

Reflections（反射）

• 鏡面反射
• 水面
• 金属

Shadows（影）

• ソフトシャドウ
• コンタクトシャドウ

Global Illumination（大域照明）

• 間接光
• リアルな光の拡散

Ambient Occlusion

• 環境光遮蔽
• 深みのある影

Path Tracing

• 完全なレイトレース
• 最も高品質
• Cyberpunk 2077 RT Overdrive
• Portal RTX

対応ゲーム

Path Tracing（最高品質）

• Cyberpunk 2077
• Alan Wake 2
• Portal RTX
• Quake II RTX

RT 対応

• Control
• Minecraft RTX
• Metro Exodus Enhanced
• Dying Light 2
• F1 シリーズ
• Call of Duty

性能

世代別性能

RT 負荷

• RT OFF: 基準
• RT ON: -30〜-50% FPS
• RT + DLSS: -10〜-20%

DLSS / FSR / XeSS

DLSS（NVIDIA）

• AI アップスケール
• RT と組み合わせ
• Frame Generation（DLSS 3）

FSR（AMD）

• オープン
• RDNA 2+ で最適

XeSS（Intel）

• Arc 向け最適化
• 他社でも動作

開発

Unreal Engine 5

• Lumen: GI システム
• ハードウェア RT 対応
• Nanite との組み合わせ

Unity HDRP

• HDRP: High Definition Render Pipeline
• RT 対応

Apple Silicon

M3 以降

• Hardware-Accelerated Ray Tracing
• Dynamic Caching
• Mesh Shading

対応ゲーム

• Resident Evil Village
• Cyberpunk 2077（近日）

モバイル・コンソール

PlayStation 5

• RDNA 2 ベース
• RT 対応

Xbox Series X

• RDNA 2 ベース
• RT 対応

モバイル

• Snapdragon 8 Gen 3: Adreno、RT 対応
• Apple A17 Pro: RT 対応

関連用語

• RT Core、Ray Accelerator
• DXR、Vulkan Ray Tracing
• DLSS、FSR、XeSS
• Path Tracing
• BVH