PlayStation 5: 次世代コンソールのレイ トレーシングに期待できること

先週の PlayStation 5 ソフトウェア ショーケースでは 30 近くのタイトルが明らかになり、Digital Foundry がその後に検討すべき材料は確かにたくさんありますが、最大かつ最も嬉しい驚きの 1 つは、ファーストパーティとサードパーティの両方からのゲームの範囲でした。開発者はマシンのハードウェア アクセラレーション レイ トレーシング テクノロジを使用します。しかし、実際に明らかになったのは、ハードウェア RT の使用であると断言できるでしょうか?どのようなエフェクトが登場し、どのように機能するのでしょうか?そしておそらく最も重要なのは、今後、ソフトウェア ショーケースは、次世代コンソール時代にレイ トレーシングがどのように展開されるかについて、より一般的に何を教えてくれるでしょうか?

まず、称賛すべきところは称賛することが重要だと思います。ハードウェア アクセラレーション レイ トレーシングが出荷用ビデオ ゲームでデビューしたのは 2020 年 11 月で、そのとき DICE は最適ではないものの依然として印象的な RT 実装で Battlefield 5 をアップデートしました。これは数か月後に更新され、パフォーマンスが大幅にアップグレードされましたが、これは RT をサポートする多くのタイトルの最初のものにすぎませんでした。しかし、重要なのは、特にレイ トレーシングがいかに計算コストが高く複雑であるかを考えると、コンソールがこの新しいテクノロジーをこれほど迅速に受け入れ、初期のソフトウェアでハードウェア RT の非常に多くの例が提供されることは、奇跡に近いことを明らかにしているということです。

どれくらいお高いのかしら？私たちは 2 年前、RTX 対応タイトルを PC 上で使用することで、十分に早くそのことを学びました。利用可能な最も強力な GPU での 4K での反射のような単一のフル解像度のレイ トレーシング エフェクトは、フレーム レートを 2 桁の大幅な割合で低下させる可能性があります。レイ トレース シャドウなどの他の効果はそれほど強力ではありませんが、依然として重要です。重要なのは、コンソールのハードウェア設計は、コストパフォーマンスに基づいているということです。つまり、開発者は、解像度とフレームレートを適切に保つために RT の使用方法に注意する必要があるということです。私たちが目にした PlayStation 5 タイトルの最初の波では、開発者がこの新しいレンダリング パラダイムにどのように適応しているかを示すいくつかの兆候が得られました。

グランツーリスモ 7 は、始めるのに最適な場所です。ここでのハードウェア RT の使用は否定できません。反射がゲームの表面や車体自体に多数配置されています。今日選択されているリフレクション技術、たとえば Forza Horizo​​n 4 で見られるキューブマップされたリフレクションは、環境の複製をキャプチャして車体にマッピングするため、自己反射が欠落し、遠近法が正しくない方法で表示されます。 GT7 は別のレベルにあります。環境の反射が車体に適切にマッピングされ、すべての車、そして実際にプレイヤーの車も、画面外の要素と同様に反映されます。これは、プレイヤー車両のマテリアルの動作に対する大幅なアップグレードであり、ガラスなどのマテリアルもレイ トレースされた反射を受け取るようです。また、これは、バックミラーに車のインテリアと実際のドライバーが含まれる初めて見たグランツーリスモ ゲームでもあります。比較すると、GT Sport の同等のゲームは、車の後ろに貼り付けられたカメラのように表示されます。

ゲームはネイティブ 4K 解像度に見える解像度でレンダリングされるため、60fps でこれらの結果を達成するには、レイ トレーシングに対するいくつかの革新的なアプローチが必要です。まず第一に、反射解像度は 4 分の 1 の解像度であるようで、RT のワークロードが大幅に削減されます。それに加えて、興味深い要素は、反射内の移動エッジが市松模様のように鋸歯状の線を示すことです。これを考えると、反射のインターレースやチェックボード化が、Polyphony によるパフォーマンス向上へのさらなる推進なのかどうか疑問に思います。PC 上の Metro Exodus のリアルタイム レイ トレース グローバル イルミネーションでも同様の技術が見られました。

この戦略は、限られたハードウェア RT リソースから可能な限り最大の視覚的利益を得ることを目的としているようです。実生活では、物体が完全な鏡でない限り、わずかに粗い表面での反射はより拡散し、反射に対するカメラの角度に基づいていくらか暗くなります。この光沢のある反射の外観では、より多くの光線をトレースする必要があります。これは、反射のより柔らかい部分を構成する光線の衝突のコヒーレンスが低く、よりランダムな方向を持っているため、効果の処理がより高価になるためです。これを最適化する 1 つの方法は、単純にエフェクトを無視して完全な鏡のような反射を実現し、その後、より安価な後処理を使用してより高価なエフェクトをシミュレートすることです。反射のシャープネスは PS5 の GT7 で一貫しており、同様の最適化を示唆しています。反射は単一のマテリアル タイプ内ではシャープネスのレベルを変更せず、異なるマテリアル間でのみ変更します。

また、『Ratchet and Clank: Rift Apart』で Insomniac によってレイ トレーシングが紹介され、名前がチェックされているのを見るのは心強いものでした。そこで開発者は、レイ トレーシングによる反射がクランク自身に使用されていると語った (顎に捉えられた彼の体の微妙な反射を目撃してください)。 。ただし、映像を見ると、ゲームプレイ セグメントで見られた金属の床など、ゲーム内で最も光沢のある表面の多くでレイ トレースされた反射が使用されているように見えます。残念ながら、プレゼンテーションのこの部分を詳しく見るための高品質のビデオはありませんが、この低品質であっても、いくつかの興味深い最適化が行われています。

GT7 と同様に、接触硬化がなく、表面全体にわたって均一なレベルの反射率があるように見えます。もう 1 つの興味深い側面は、多くのオブジェクトが反射から除外されているように見えることです。これらが初期のフッテージからのバグなのか、それとも BVH アクセラレーション構造内のオブジェクトの数を減らしてパフォーマンスを節約するためのテクニックなのかはわかりません。破壊されたオブジェクトの破片など、特定の動的要素も反射から除去されているように見えます。この初期の映像にこの最適化が存在する理由は、レイ トレーシングで移動するオブジェクトや急速に変化するオブジェクトでは、加速されたレイ トレーシング構造を GPU 上でリアルタイムに再構築する必要があり、これが計算量に加えて別のコストがかかるためです。光線を追跡したりシェーディングしたりするときに。経験則として、動的オブジェクトは静的オブジェクトに比べてレイ トレースされた反射での計算がはるかに高価であり、ラチェット アンド クランクで確認されていることがこれを裏付けています。

ファーストパーティ開発者に加えて、独立系開発者も、Stray by Blue Twelve のようなゲームで見られるように、ハードウェア アクセラレーションによるレイ トレーシングを使用する予定のようです。このゲームは Unreal Engine 4 をベースにしており、独自の RT 機能セットが組み込まれています (Ghost Runner の記事で最近説明したとおり)。これまで UE4 について見てきたことから、そのレイ トレーシング機能は非常に高品質ですが、計算コストが高くなります。たとえば、UE4 の反射には、暗くなったり、伸びたり、それに関連する物理的に正確な側面があります。 Stray のトレーラーもそれに続きます。理容師ロボットとその顧客のシーンでは、画面外の要素を含む、キャラクターの目の前の鏡に非常に正確な反射が表示されます (したがって、標準的な画面空間の反射は使用されていません)。また、鏡は完全にきれいではないため、素材の表面によって反射の鮮明さが変化し、非常に美しく見えます。屋外に出ると、この細部へのこだわりがより広範囲で壮大なスケールで発揮され、本当に素晴らしく見えます。このゲームには、レイ トレーシング シャドウなどの他の RT エフェクトもある可能性がありますが、同様に、それらは事前計算または「ベイク」される可能性があり、UE4 にはいくつかの優れたツールがあります。

この不確実性は、私たちが見た他のゲームにも当てはまります。たとえば、Bluepoint による Demon’s Souls のリメイク版では、タイトルにレイ トレース シャドウがあることが PlayStation ブログで明らかにされています。ただし、これが間接的な影に適用されるか直接的な影に適用されるかは不明であり、予告編や付随するプレスショットには何も示されていません。 Demon’s Souls については他の分野でも議論すべきことがたくさんあります。それについては、すぐにさらに詳しく見ていきます。また、インソムニアック氏が『Marvel’s Spider-Man: Miles Morales』のレイ トレーシング反射について議論していることも注目に値しますが、繰り返しになりますが、ソニーが公開することを選んだ小さなティーザーには具体的な内容は何もありません。どちらの場合も、実際に体験するのが待ちきれません。

私たちが取り上げたハードウェア アクセラレーション レイ トレーシングの最後の例は、カプコンの Pragmata です。これは、このコンソール世代でいくつかの素晴らしいゲームを提供してきた優れた RE エンジンのおそらく強化されたバージョンに基づいています。本作では目に見えるRTが2種類存在します。必然的に、それはレイ トレースされた反射から始まります。それらは子供の目のショットで明らかであり、彼女の目に映る電光掲示板が反射自体の中でリアルタイムに変化するまでです。そして、十分に近づいて見ると、彼女のまつげや彼女自身の顔の要素がどのように歪んで反映されているかさえわかります。レイ トレースされた反射は、カメラがどれだけ近づいても、無限に正確な詳細を提供するため、この理由で驚くべきものになります。

これらの反射の興味深い点は、スクリーン空間の反射 (基本的に画面上にレンダリングされた詳細をミラーリングする) が同じシーン内の RT 反射とマージされる、Battlefield 5 で見られるものとよく似た機能を持っていることです。 BF5 で低品質または中品質の RT を使用すると、ゲームはパフォーマンスを節約するために反射の粗さのカットオフを増やしますが、SSR は引き続き適用されるため、粗い表面には、たとえそれが画面内にあるだけであっても、ある程度のリアルタイム反射が発生します。空間。これはまさに Pragmata がこのトレーラーで行っていることです。キャラクターの目の中の非常にシャープで安っぽい反射や地面の水たまりは、レイ トレーシングを使用して実現されています。ただし、路上の粗い反射は主に SSR を通じて配信されるため、ソースの詳細が不明瞭になると、そのような反射が存在したり消えたりするのがわかります。これは非常に賢い組み合わせであり、限られたリソースから大きな利益をもたらします。

このトレーラーの 2 番目のレイ トレーシング エフェクトはさらに興味深いもので、何らかの形でレイ トレーシングされたグローバル イルミネーションの形式をとっており、光がシーンの周りで跳ね返る際に、微妙だが顕著なエフェクトがいくつかあります。宇宙飛行士のキャラクターが黄色いタクシーの前を歩くと、車両から反射した光が宇宙飛行士のスーツに見えます。手を持ち上げると、腕から胸に反射した光の中に間接的な影が見えることさえあります。これは驚くべきレベルの忠実度です。ただし、アーティファクトもいくつかあります。映像を見ると、キャラクターの間接照明が特に粗く、まるで光が小さな点描で構成されているかのように見えることがわかります。一般に、リアルタイム レイ トレーシングが積極的にノイズ除去されていない場合の様子は次のとおりです。確かに初期の映像では、アーティファクトや低レベルの精度が見られるのは気にしませんが、それは信頼性を高めるだけです。

Pragmata は 2022 年に予定されているため、ショーケースで紹介されているすべてのゲームの中で、おそらく開発が最も早いものであるため、多くが変更される可能性があります。しかし、私の見解では、この RT 効果の組み合わせは、ショーケースで見られたレイ トレーシングの最も印象的な活用法を実現しています。 PS5のイベント。おそらくこれは、数年後に見られる RT 使用率のレベルを示しています。スマートな最適化を使用して、レイ トレースされた反射をパフォーマンスの面でより合理的に保ちながら、革新的なリアルタイム グローバル イルミネーションのために十分なレンダリング ジュースを残しています。

最終的に、レイ トレーシングの伝道者として、私は PlayStation 5 の発表に満足以上に満足し、かなり驚きました。この世代のコンソールでは、同じ種類の偽のエフェクトが長い間使用されてきたため、私たちはそれらに慣れており、多くのシナリオでのエラーや偽装にさえ気づきません。たとえば、プレーヤー キャラクターが鏡に映らない理由を誰も疑問に思っていないようです (オリジナルの Duke Nukem 3D でさえこれを管理していました!)。アンビエント オクルージョンとグローバル イルミネーションは進化し​​、見栄えは良くなりましたが、全体的な効果はレイ トレース実装から得られたものと比較すると不十分です。近似と RT シミュレーションの比較は明らかです。

私の観点からすると、良いニュースは、PS5 ソフトウェア ショーケースで、ゲーム メーカーが新しいハードウェアを無視して、より強力な GPU による明らかなパフォーマンスの向上を期待しているわけではなく、今ここで RT 機能を実験していることを示したということです。 、そしてローンチ時に彼らの努力の成果の一部を見ることができそうです。 2020 年の初めにこれが当てはまると言われたら、私はそれを信じるのに苦労したでしょう。すでに Xbox Series X で実行されている完全にパス トレースされたバージョンの Minecraft と組み合わせると、コンソール RT ハードウェアがすぐに目に見える結果に裏付けられるのは素晴らしいことです。開発者のツールボックスに含まれる新しいツールとして、待ちきれません。次に何が起こるか見てみましょう。