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】

　OMEが搭載されたことで、各レイはポリゴンにぶつかる度に生じる、テクスチャー判定の外注を激減させることに成功した。NVIDIA社内のテストでは、トラバース処理のパフォーマンスは最大で先代の2倍になったという。

　とても便利そうなOMEなのだが、現時点ではMicrosoftの「DirectX Raytracing」からは直接利用できない。また、既存のゲームに対して適用することもできない。

　現在、NVIDIAはMicrosoftと共同で、DirectX RaytracingからOMEを利用するためのAPIの開発を進めている。「待てない！」という場合は、NVIDIAが「OpenGL」「Vulkan」向けに用意している拡張API（エクステンション）を使う必要がある。

　ともあれ、OMEを活用するゲームタイトルの充実には、まだ時間が掛かりそうだ。

改良ポイント3：Displaced Micro-Mesh Engineの搭載

　突然だが、ここで問題。ある3Dシーンのポリゴン数が100倍になった場合、レイトレーシングの処理にかかる負荷はどのくらい増加するだろうか？

　単純に考えれば「100倍！」と答えたくなる所だが、実際はそこまで増えないという。NVIDIAによれば、「レイのトラバース処理とインターセクション処理なら、せいぜい2倍程度しか増えない」という。

　100倍の数のポリゴンを、わずか2倍の負担増で処理できてしまう――これは、リアルタイムレイトレーシング技術ではBVHを使って3Dシーンを階層として管理しているからだ。

　BVHを構成する基本要素は、当該の3Dモデル全体を覆える最小体積の直方体（Box）だ。Boxは3D座標軸に平行／垂直な向きにそろえられた「Axis Aligned Bounding Box（AABB」構造になっており、こうした構造体は「Acceleration Structure（AS）」と呼ばれる。

　レイはトラバース（推進）したら、BVHを参照した上で、衝突の有無をAABB単位で判定する。BVHはAABBによる階層構造になっていて、実際の衝突判定は最下層のAABBに含まれるポリゴンに対して行われる。

　ポリゴンが100倍となった3Dシーンでは、BVH探索における下層への探索数がより多段化する。しかし、レイのインターセクション処理のほとんどは、上層の方にある粗いAABBであり、「衝突していない」と判定されて素通りされてしまう。逆に、深い階層までBVHの探索が及ぶのは、「衝突している」と判定されるレイだけとなる。