レイトレーシングとは？｜仕組みとゲーム別効果を徹底解説

レイトレーシングとは？｜仕組みとゲーム別効果を徹底解説

近年の PC ゲーム、および高機能なグラフィックスカードを購入する際の必須知識として、「レイトレーシング」という用語を必ず目にするようになったでしょう。2018 年の登場当初は「特殊な技術」でしたが、2026 年現在では高品質なゲーム体験において標準的な機能へと進化しています。本記事では、自作 PC を組み立てる初心者から中級者までを対象に、レイトレーシングの基本原理から最新 GPU での実装方法、そして具体的なゲームにおける効果とパフォーマンスへの影響までを詳細に解説します。

グラフィックス処理の歴史は、いかに現実世界の光の挙動をコンピュータ上でリアルに再現するかという戦いの連続でした。従来、画面内の光は数学的な近似式で計算されていましたが、レイトレーシングは物理法則に基づいて光の経路をシミュレーションします。これにより、影、反射、屈折が劇的に向上しますが、膨大な計算コストを要することでも知られています。本記事では、この技術の仕組みから GPU 内部の RT コアやレイ加速ユニットの役割、そして DLSS や FSR といった AI スケーリング技術との連携による実用化戦略までを網羅的に取り上げます。

特に重要なのは、2026 年時点での最新ハードウェア環境における最適化です。NVIDIA の RTX 50 シリーズや AMD の RDNA 4/5 世代以降の GPU が登場し、レイトレーシングの処理能力は飛躍的に向上しました。しかし、依然として高画質モードではフレームレート低下が懸念材料となるため、どの設定で遊ぶべきかという判断基準が必要です。以下のセクションを通じて、読者が自身の PC 環境に合わせた最適な設定を行い、レイトレーシングがもたらす真の美しさを引き出せるよう導きます。

レイトレーシングの基本概念とは

レイトレーシング（光線追跡）とは、コンピュータグラフィックスにおいて、仮想空間内の光線の挙動を物理法則に基づいてシミュレーションするレンダリング技術のことです。従来の手法では影や反射は「近似」によって表現されていましたが、レイトレーシングは光源から出た光が物体に当たり、反射し、屈折し、最終的にカメラ（視点）に至るまでの経路を厳密に追跡します。これにより、現実世界と見分けがつかないほどの高品質な映像表現が可能になります。この技術の核心は、単なる画像合成ではなく、光という「現象」そのものを計算で再現しようとする点にあります。

具体的には、以下の 3 つの物理現象を高精度に再現することがレイトレーシングの主な目的です。1 つ目は「反射（Reflection）」です。金属やガラスなどの表面で光が跳ね返る様子を正確に表現します。従来の方法では、背景画像を貼り付けることで擬似的な反射を実現していましたが、視点が変わっても同じ映像が表示されてしまうという欠点がありました。レイトレーシングでは、カメラから逆算した光線（レイ）が物体表面に当たり、その先の景色を計算するため、視点の移動に合わせてリアルタイムで変化する動的な反射が可能になります。

2 つ目は「屈折（Refraction）」です。ガラスや水のような透明な素材を通り抜ける際の光の曲がり方を計算します。これも従来の手法では単純な歪み処理が行われていましたが、レイトレーシングでは光が通過する媒質の密度に基づいて正確に屈折率を計算し、奥にある物体の像がどのように歪んで見えるかをシミュレーションします。3 つ目は「影（Shadows）」です。光源から物体までの間に他の物体があるかどうかを検知することで、より自然な硬い影や軟らかな半影（ソフトシャドウ）を描画します。これらは単なる描画効果ではなく、光の物理挙動に対する忠実な再現であり、これがゲーム内の没入感を劇的に高める要因となっています。

従来のラスタライズ方式との決定的な違い

グラフィックス処理の歴史において、長らく主流だったのが「ラスタライゼーション」と呼ばれる従来方式です。これを理解することが、レイトレーシングの革新性を把握する第一歩となります。ラスタライズは、3D データを 2D 画面に投影し、ピクセルごとの色を決定するプロセスですが、その計算効率の高さから急速な処理速度を実現しました。しかし、その代償として光の挙動に関する情報不足を招き、現実的な映像表現には限界がありました。ラスタライズでは、各ピクセルが光源からの情報を直接持っておらず、事前に用意されたテクスチャマップやシェーダー関数に依存する部分が多いためです。

両者の決定的な違いは、「情報の出し方」と「計算の順序」にあります。ラスタライゼーションでは、オブジェクトを画面内に描画してから、そのピクセルが光を受け取っているかどうかを後付けで判断します。つまり、物体がどこにあるかという情報はあるものの、光線の実際の経路を追跡していません。そのため、複雑な反射や透過表現には「プリレンダリングされた画像」や「簡易的な計算式」を使う必要があり、それが時代によっては不自然さとして目立っていました。一方、レイトレーシングは、カメラから出た光線を空間内へ飛ばし、物体との交点を順次追跡することで情報を得ていきます。計算の順序が逆転しているため、より物理的に正確な結果を得ることができます。

この違いがもたらす具体的な影響として、影の品質と反射の精度に大きな差が生じます。ラスタライズでは影は「光源から見た場合、対象物が隠れているか」を単純な深度バッファで判定します。これに対しレイトレーシングでは、光線が実際に物体に衝突したかどうかを検知するため、より複雑な形状を持つオブジェクト間での正確な影の描写が可能です。また、反射についても同様です。ラスタライズ方式では、反射するべき表面の情報を事前に計算して画像として貼付く「スクリーンスペース反射」などを用いることが一般的でしたが、画面外にある物体は映し出しませんでした。レイトレーシングでは光線が空間を飛ぶため、視界の外にあっても反射体として正確に反映されます。この物理的な正確さが、2026 年現在でも高品質なゲーム体験の基盤となっています。

GPU ハードウェアレベルでの演算構造進化

レイトレーシングは計算量が膨大であるため、従来の汎用演算ユニット（CUDA コアや Stream プロセッサ）のみで処理すると、フレームレートが極端に低下してしまいます。この課題を解決するために、NVIDIA と AMD はそれぞれ専用のハードウェアブロックを開発しました。2026 年現在ではこれらの RT コアや Ray Accelerator が GPU の性能において極めて重要な役割を果たしており、世代ごとに演算能力が飛躍的に向上しています。これらは従来の並列計算ユニットとは異なるアーキテクチャを持ち、光線の追跡に特化して設計されています。

NVIDIA は RTX 20 シリーズで「RT コア」と呼ばれる専用ハードウェアを実装し、以降の RTX 30、40、そして 50 シリーズへと進化させました。RT コアの主な役割は、レイとオブジェクトとの交差判定（Ray-Triangle Intersection）を高速に行うことです。従来の GPU ではこの計算が汎用コアで行われていましたが、RT コアでは「Bounding Volume Hierarchy（BVH）」と呼ばれるデータ構造の検索効率を高める回路を組み込むことで、処理速度を劇的に向上させました。2026 年現在の RTX 50 シリーズでは、RT コアの数が前世代比で大幅に増加し、かつ並列処理能力も強化されています。これにより、複雑なシーンでも多数の光線を同時に追跡することが可能になり、高解像度でのレイトレーシングがよりスムーズに行えるようになっています。

一方、AMD は「Ray Accelerator」という名称で同様の専用ユニットを RDNA 2（RX 6000 シリーズ）以降に実装しました。RDNA 3 やその後の RX 7000 シリーズ、そして 2026 年時点での RDNA 4/5 世代（RX 9000 シリーズと想定）でもこのアーキテクチャは継承され進化しています。AMD の Ray Accelerator は、NVIDIA の RT コアとは異なる最適化が施されており、特に特定のゲームエンジンやレンダリングパイプラインとの親和性を重視した設計となっています。また、両社とも従来のラスタライズ処理を行うコア数と、RT 専用コア数のバランスを調整しています。例えば、高性能なゲーミング GPU では RT コアの数が多く配置されている傾向がありますが、コスト重視のエントリーモデルではその比率が低く設定されています。このハードウェアレベルでの進化こそが、レイトレーシングを実用的なゲーム体験として成立させている要因の一つです。

パストレーシングとフルレイトレイシングの登場

レイトレーシング技術はさらに進化し、「パストレーシング（Path Tracing）」という手法の実装が 2026 年時点では注目されています。これは単に光線の追跡を行うだけでなく、間接照明やグローバルイルミネーション（GI）をより物理的に正確にシミュレーションするアプローチです。従来のレイトレーシングは主に直接光源からの光線と、1 回反射した光線を計算するのが主流でしたが、パストレーシングでは光が物体間で多回反射・屈折する様子をシミュレートします。これにより、壁で跳ね返った光が部屋全体を間接的に照らす「カラーバンディング（色移り）」や、柔らかな影の境界線などをより自然に表現することが可能になります。

パストレーシングの実装は計算コストが極めて高いため、従来の RT コアだけでは対応しきれないケースが多く見られます。そのため、2026 年時点では RTX 5090 などの最高級 GPU や、専用の AI アクセラレーションを併用したハイブリッドなレンダリングが主流となっています。例えば、「Cyberpunk 2077」の更新バージョンなどでは、パストレーシングモードが実装され、従来のレイトレーシングよりもはるかに複雑な光の挙動を実現しています。ただし、このモードではフレームレートが大きく低下するため、高品質な映像を追求するマニアックな層や、ハイエンド PC を所有しているユーザー向けの機能と言えます。

「フルレイトレーシング」という言葉も、パストレーシングと混同されがちですが、厳密にはすべての照明効果に光線追跡技術を使用する状態を指します。従来のゲームでは、影や反射のみが RT 対応で、周囲の照明はラスタライズ計算であったり、プリレンダリングされたライトマップを使用したりしていました。しかし、パストレーシングやフルレイトレーシングにおいては、間接光だけでなく環境全体での光の伝播をリアルタイムで計算するため、計算量が爆発的に増加します。このため、2026 年時点では AI スケーリング技術との組み合わせが必須となっており、これにより実用的なフレームレートを維持しながらも、物理的に正確な照明表現を実現しています。

代表的な対応ゲームとその視覚効果比較

レイトレーシングの効果を体感するには、実際にその技術を採用しているゲームをプレイすることが最も早道です。ここでは、2026 年時点でもレイトレーシング技術が特に印象的なゲームをいくつか挙げ、それぞれの視覚効果とコストについて比較・解説します。代表的なタイトルとして、「Cyberpunk 2077」のナイトシティや、「Minecraft RTX」という実例があります。これらはそれぞれ異なるアプローチで光線追跡を実現しており、技術の多様性を示しています。特に、都市部の反射や複雑な影の描画において、レイトレーシングの有無は視覚的な没入感に直結する要素となります。

「Cyberpunk 2077」は、レイトレーシング技術のデファクトスタンダードとなったタイトルです。夜間の都市風景における自動車の反射や、水面での光の揺らぎなど、従来のグラフィックスでは不可能だった表現が可能になりました。特に「パストレーシングモード」が導入された以降は、間接照明によって部屋の中がより温かみのある色調で照らされるようになり、暗闇でも周囲の物体が見えるようになりました。しかし、その分 GPU への負荷も非常に高く、2026 年時点では RTX 4070 Ti Super や RTX 50 シリーズクラスの GPU を推奨するレベルです。

「Minecraft RTX」は、ブロックという単純な形状にもかかわらず、レイトレーシングによって驚異的なリアリティを付与した例です。ガラスの透過や、金属ブロックの反射が物理的に計算されるため、建築プレイの楽しさが格段に向上しました。ただし、このゲームはスクリプトベースのレンダリングであるため、一般的な 3D ゲームとは負荷の特性が異なり、RT コアの性能を十分に引き出す設計になっています。

「Fortnite」のような競技系タイトルでは、「中程度」の評価です。ここでのレイトレーシングは、ゲームプレイの公平性を損なわない範囲で使用されます。特定の建物や反射面のみで活用され、プレイヤーの動きに影響が出るほど重くなることは避けています。これにより、高フレームレートでの競技を維持しつつ、画質向上の恩恵を受けられるバランスが保たれています。

パフォーマンスへの影響とフレームレート解析

レイトレーシングを導入する最大の課題は、当然ながら性能への負荷です。従来のラスタライズに比べて計算量が桁違いに多くなるため、RT コアや Ray Accelerator が活躍しているとしても、フレームレートの低下は避けられません。2026 年時点の最新 GPU でも、高解像度でのフル RT 設定では、従来と同様のフレームレートを出すことは困難です。ここでは、具体的なフレームレートの変化と、どの程度の性能が必要となるかについて解析します。

1920x1080（フル HD）環境と比較すると、2560x1440（QHD）や 3840x2160（4K）ではレイトレーシングの負荷がさらに増大します。これは、画素数が多くなることで光線の計算量が比例して増加し、かつ解像度が上がると RT コアの処理能力に対する需要が高まるためです。例えば、RTX 4070 Ti Super や RTX 5070 を使用した場合、QHD でレイトレーシングを ON にすると、平均フレームレートが 30〜50fps 程度低下することが一般的です。この数値はゲームタイトルにもよりますが、複雑なシーンほどその差は顕著になります。特にパーティクルエフェクトが多い戦闘シーンでは、光線の計算量がさらに増加するため、一時的にフレームレートの急落（スタッター）が発生する傾向があります。

フレームレート解析において重要なポイントは、最低フレームレートの安定性です。平均値が低い場合でもプレイ自体は可能ですが、最低値（1% Low FPS）が極端に下がると、操作の遅延やカクつきを感じてしまいます。レイトレーシングでは、この 1% Low FPS が特に重要視されます。高価な GPU を購入した際にも、設定を最適化しない限りは快適なプレイ環境が得られない可能性があります。そのため、2026 年時点での推奨構成としては、QHD 解像度で 60fps を維持しつつ RT を ON にする場合は、最低でも RTX 4080 Super または同等の性能を持つ GPU が推奨されます。これは、RT コアの演算能力と VRAM の容量が、光線の追跡データを一時的に保持するために必要となるためです。

AI スケーリング技術との共存戦略 (DLSS/FSR)

レイトレーシングの負荷を軽減し、実用的なゲーム体験を実現する鍵として、「AI スケーリング技術」が不可欠となりました。NVIDIA の DLSS（Deep Learning Super Sampling）や AMD の FSR（FidelityFX Super Resolution）は、本来解像度で描画された映像を AI でアップスケールすることで、低い負荷で高解像度の映像を表示する技術を指します。2026 年現在では、これらの技術がレイトレーシングと組み合わされることで初めて、バランスの取れた高性能なグラフィックス体験が可能になっています。

DLSS は NVIDIA GPU 専用で、Tensor コアを使用して AI モデルを介して画像を生成・拡大します。最新バージョン（例：DLSS 4.0 相当）では、レイトレーシングによる光線追跡データを学習データとして利用し、より精細なアップスケールを実現しています。これにより、RT コアの処理負荷を下げつつ、視覚的な解像度を維持することが可能になります。特に「RTX ON + DLSS Performance モード」という組み合わせは、2026 年時点での標準的な推奨設定となっています。これは、GPU が本来処理すべきピクセル数を減らし、AI で補完することでレイトレーシングの計算リソースを温存する効果があります。

AMD の FSR も、ハードウェアに依存しない汎用的な技術として進化しています。FSR 3.0 やその上位バージョンでは、フレーム生成（Frame Generation）機能も標準装備されており、レイトレーシングによる低下したフレームレートを AI で補完します。これにより、RTX 50 シリーズのような高性能 NVIDIA GPU を使用しなくても、中級者向けの AMD GPU でレイトレーシングを楽しむことが可能になります。重要なのは、AI スケーリングを OFF にすると画質が劣化する場合がある点です。しかし、2026 年時点の技術では「Quality モード」や「Balanced モード」を選ぶことで、劣化を最小限に抑えつつ性能向上を得られるようになっています。

2026 年時点での対応 GPU ラインナップと選び方

レイトレーシングを実行するためには、対応する GPU を選択する必要があります。2026 年現在、市場には NVIDIA の RTX シリーズと AMD の Radeon RX シリーズが並んでおり、それぞれに特徴があります。RTX 50 シリーズや RX 9000 シリーズといった最新世代も登場していますが、過去シリーズとの性能差を理解した上で予算に合わせた選択が必要です。ここでは主要なラインナップを比較し、選び方の基準を提示します。

NVIDIA の RTX シリーズは、レイトレーシング技術の普及において主導的な役割を果たしてきました。RTX 20 シリーズ（Turing）で RT コアが初搭載され、その後 RTX 30（Ampere）、40（Ada Lovelace）へと進化し、2026 年現在は RTX 50（Blackwell）シリーズが主流となっています。各世代の特徴として、RT コアの数が世代ごとに増加しており、特に RTX 50 シリーズでは RT パフォーマンスが前世代比で 30%〜50% 向上したとされています。また、VRAM の容量も増大しており、高解像度でのレイトレーシング処理に耐えるメモリ容量を確保しています。

一方、AMD の Radeon RX シリーズは、RTX 6000 シリーズ（RDNA 2）から Ray Accelerator を実装し、コストパフォーマンスの面で強みを持っています。RX 7000 シリーズ以降、さらに性能が向上し、2026 年時点での RX 9000 シリーズでは、特定のゲームタイトルにおいて RTX と同等のレイトレーシングパフォーマンスを発揮するケースも出てきました。ただし、NVIDIA の DLSS に比べると FSR の画像精度やフレーム生成の安定性は若干劣る傾向があり、RTX 50 シリーズと比較すると、高負荷なパストレーシングモードでは性能差が開く可能性があります。

RTX 20 シリーズは初期対応モデルであり、現在は中古市場や低予算構成向けに流通しています。レイトレーシング自体には対応していますが、最新のゲームタイトルでは性能不足を感じるケースがあります。RTX 30 シリーズは中級者向けの主力でしたが、現在は RTX 40 シリーズへの置き換えが進んでいます。2026 年時点での新規購入であれば、少なくとも RTX 4070 Super またはその上位モデルを推奨します。これにより、レイトレーシングを ON にしても快適なプレイが可能になります。

PC 構築時の注意点と設定最適化ガイド

レイトレーシング対応 GPU を導入したとしても、PC 全体の構成が適切でなければ性能を発揮できません。特に電源ユニット（PSU）の容量や冷却性能は重要な要素です。レイトレーシング機能を使用すると、GPU の消費電力が増加する傾向にあり、ピーク時の負荷が高まります。また、高価な GPU は発熱も大きいため、ケース内の気流設計が重要です。ここでは、PC 構築における注意点と、ゲーム内での設定最適化方法を解説します。

まず、電源ユニット（PSU）の選定です。RTX 50 シリーズや RX 9000 シリーズのような高性能 GPU を使用する場合、十分な余裕を持った電力供給が必要です。一般的に RTX 4070 Ti Super 以上のクラスでは、850W 以上の Gold 認証以上の PSU を推奨します。これは、GPU が瞬間的に高負荷を処理する際に必要なピークパワーを確保するためです。また、ケーブルの配線も適切に行い、短絡や接触不良を防ぐことが重要です。2026 年現在では、ATX 3.1/3.2 規格に対応した PSU も普及しており、これらを使用することで接続性も向上しています。

冷却システムも重要な要素です。レイトレーシングを長時間連続して使用すると GPU の温度が上昇し、サーマルスロットリング（性能低下）が発生する可能性があります。特に RTX 5090 などのハイエンドモデルでは、空冷だけでは対応できないケースもあります。そのため、240mm または 360mm の水冷クーラーをマザーボードに取り付ける構成や、高風量のファンをケースに設置することが推奨されます。また、GPU の排気口がケースの背面ファンの方向に向くように設置し、熱気が溜まらない環境を作ることが重要です。

ゲーム内設定での最適化も忘れずに。全てのレイトレーシング項目を ON にすると性能が極端に低下します。特に「影（Shadows）」や「反射（Reflections）」は重要な要素ですが、「間接照明（Global Illumination）」などはコスト対効果が低いため、状況に応じて OFF にすることも検討してください。また、解像度を QHD から FHD に下げることも選択肢の一つです。AI スケーリング技術を併用することで、画質の劣化を抑えつつ性能を確保できます。

よくある質問（FAQ）

Q1. レイトレーシングは必須機能ですか？ A. 必須ではありませんが、2026 年現在では高品質なゲーム体験において標準的な要素となっています。予算と GPU の性能に余裕があれば ON にすることを推奨しますが、競技性を重視する場合は OFF でも問題ありません。

Q2. レイトレーシングを ON にするとフレームレートはどれくらい低下しますか？ A. 環境によりますが、通常 30%〜50% の低下が見られます。RTX コアや Ray Accelerator を使用しても計算コストが高いため、性能に余裕のある GPU があれば許容範囲内となります。

Q3. レイトレーシングに対応している GPU を一覧で知りたいです。 A. NVIDIA は RTX 20 シリーズ以降（RTX 2060/2070/2080 など）、AMD は RX 5000 シリーズ以降（RX 5700 XT など）が対応しています。2026 年では RTX 50 シリーズと RX 9000 シシリーズが最新です。

Q4. レイトレーシングは CPU の性能も関係ありますか？ A. 間接的な影響はありますが、主に GPU の依存度が高い技術です。ただし、ゲーム全体のパフォーマンスには CPU の処理速度も関与するため、バランスの良い PC 構成が望ましいです。

Q5. DLSS や FSR を使うと画質は落ちますか？ A. AI スケーリングを使用すると元の解像度よりも低いピクセル数で描画しますが、AI が補完することで視覚的な劣化を最小限に抑えます。特に「Quality」モードではほとんど違いがわかりません。

Q6. レイトレーシングは動画編集にも影響しますか？ A. 基本的には GPU のレンダリング機能に関与するため、Adobe Premiere Pro などのソフトウェアでも一部エフェクトで利用可能です。ただし、ゲームプレイとは異なる特性を持つため注意が必要です。

Q7. 予算が低い場合、レイトレーシングは諦めたほうが良いですか？ A. 中級者向け GPU（RTX 4060 や RX 7600 など）でも一部対応していますが、高負荷なゲームでは厳しいです。その場合は DLSS/FSR を併用するか、画質設定を調整する必要があります。

Q8. レイトレーシングの OFF と ON の違いは肉眼でわかりますか？ A. 非常に明確な差が見えます。特に反射や影の質感が物理的に計算されるため、静止画像でも動画でも高品質な映像となります。ただし、フレームレート低下とのトレードオフがあります。

Q9. パストレーシングとレイトレーシングの違いはなんですか？ A. レイトレーシングは光線追跡全般を指しますが、パストレーシングはより高度に間接照明や反射計算を行い、物理的に正確なシミュレーションを行います。コストも前者より高いです。

Q10. 2026 年時点での推奨スペックは何ですか？ A. QHD レイトレーシングプレイなら RTX 4070 Ti Super または同等性能の GPU が推奨されます。4K やパストレーシングでは RTX 50 シリーズや RX 9000 シリーズが適しています。

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まとめ

本記事を通じて、レイトレーシング技術の仕組みから実装方法、そして最新のハードウェア環境での最適化までを解説しました。2026 年現在、レイトレーシングは単なる「オプション」ではなく、高品質なゲーム体験において重要な要素となっています。以下の要点を整理します。

• 基本原理: レイトレーシングは光線の物理挙動を追跡することで、現実的な反射、屈折、影を実現する技術です。
• ハードウェア: NVIDIA の RT コアや AMD の Ray Accelerator が専用演算を行い、計算コストの削減を実現しています。
• ゲーム効果: 「Cyberpunk 2077」や「Minecraft RTX」などでは劇的な視覚変化が見られ、没入感が向上します。
• 性能影響: フレームレートは低下しますが、DLSS や FSR などの AI スケーリング技術と組み合わせることで実用化が可能です。
• GPU 選び: レイトレーシングを快適に使用するには、少なくとも RTX 4070 Ti Super または同等以上の GPU が推奨されます。

レイトレーシングは PC ゲームの未来を形作る重要な技術です。自身の PC 環境に合わせて最適な設定を行い、その真価を引き出しましょう。