GPUの「レイトレーシング処理」改良の歴史をひもとく【Radeon RX 7000シリーズ編】

●Radeon RX 7000シリーズのRTユニットはどう進化した？

　前回も触れた通り、、AMDの競合たるNVIDIAは、GeForce RTX 40シリーズにおいてRTユニットへ随分と手を込んだ改良を施した。これは同社のRTユニットが“第3世代”となり、AMDよりも1世代分多くの経験を積んできたことの表れともいえる。言い換えれば、リアルタイムレイトレーシングを実現する上で「RTユニットが抱える問題点」をより多く洗い出せた結果、改良へのモチベーションにつながったということだ。

　対して、AMDはRDNA 2世代のRadeon RX 6000シリーズで初めてハードウェアベースのリアルタイムレイトレーシングへの対応を果たした。そしてRDNA 3世代のRadeon RX 7000シリーズで初の「RTユニットの改良」に挑んだことになる。

　RDNA 2からRDNA 3への進化に当たり、AMDはRTユニットに“3つ”の改良を施したという。どのような改良を施したのか、見ていこう。

改良ポイント1：「Ray Flag」機能の実装

　1つ目の改善ポイントは「Ray Flag」機能にハードウェアで対応したことが挙げられる。

　結論からいえば、これはNVIDIAがGeForce RTX 40シリーズに実装した「OME（Opacity Micromap Engine）」の超簡易版のようなものだと考えればいい。

　レイトレーシングでは「その3Dシーンに存在する3Dモデルを構成するポリゴンとの衝突を取る」という目的を持って、レイ（光線）を3Dシーンへ放つ。しかし、何も考えずにこれをやろうとすると、レイと3Dシーン内に存在する全ポリゴンとの“総あたり”で計算することになってしまう。“リアルタイムな”レイトレーシングなんて、とても実現できない。

　そこで、3Dシーン内に存在する3Dモデルたちをピッタリと囲みつつ、3D座標軸に平行／垂直な向きにそろえた直方体「AABB（Axis Aligned Bounding Box／軸平行境界ボックス）」を生成し、この直方体を階層構造にしたような「BVH（Bounding Volume Hierarchy）」に対してレイを放つ仕組みを採用している。

　もう少し具体的にいうと、レイと直方体との衝突があった場合、その探査範囲を1つ下の階層にある「より小さな直方体」に広げ、また例と直方体がぶつかったら1つ下の階層に……といった処理を繰り返し、最下層の直方体に含まれるポリゴンを突き止める、というような仕組みでレイとポリゴンの判定を行っている。