GPUの「レイトレーシング処理」改良の歴史をひもとく【GeForce RTX 40シリーズ編】

　例えばAMD初のリアルタイムレイトレーシング対応GPUとして2020年登場した「Radeon RX 6000シリーズ（RDNA 2アーキテクチャ）」は、まさにその典型例だ。同シリーズの最上位モデル「Radeon RX 6900 XT」には、「Infinty Cache」という名称のL3キャッシュ（LLC）を128MBも搭載していた。

　こうした大容量LLCは、一般的なグラフィックス処理系の高速化に貢献するのはもちろん、レイトレーシング処理にも大きなパフォーマンス向上をもたらす。実際、NVIDIA自身もGeForce RTX 40シリーズの発表時に大容量LLCの効果の一例として、このことを挙げていた。

　GeForce RTX 40シリーズでは、RTコア自身にも幾つかの改良を施されている。

●GeForce RTX 40シリーズの「RTコア」はどう改良された？

　GeForce RTX 40シリーズのRTコアは「第3世代」とされている。GeForce RTX 30シリーズに搭載されていた「第2世代」と比べると、大きく4つの改良ポイントがある。それぞれ、見ていこう。

改良ポイント1：交差判定のスループット改善

　1つ目の改良ポイントは、インターセクション処理のパフォーマンス改善だ。GeForce RTX 40シリーズのRTコアでは、インターセクション処理のスループット（実効速度）が先代比で2倍に向上している。

　この“2倍”という値は、RTコア1基当たりの改善による値だ。製造プロセスの微細化（8nm→5nm）のメリットを生かした動作クロックの向上、演算器の集合体である「Streaming Multiprocessor（SM）」の増量（≒RTコアの増量）も加味すれば、同等クラスのGPUチップとの比較なら先代の2倍以上の実効性能向上となる。

　実際、NVIDIAは「GeForce RTX 3090 Ti（GA102）」に対する「GeForce RTX 4090（AD102）」のRTコアの性能向上を「2.4倍」としている。

改良ポイント2：Opacity Micromap Engineの搭載

　GeForce RTX 40シリーズのRTコアでは、トラバース処理の強化も行われている。

　投げられたレイがポリゴンに衝突したかどうか判定を行うインターセクション（交差判定）処理において面倒なのは、例え「ポリゴンに衝突した」と判定されたとしても、「そのポリゴンは本当に実体として存在してますか？」と、疑って掛かる必要がある点に尽きる。