レイトレーシング
読み: れいとれーしんぐ
カメラから各ピクセルに向けて光線 (レイ) を追跡し、反射 / 屈折 / 影を物理的に正確にシミュレーションするレンダリング手法。フォトリアルな画像生成の基盤技術である。
レイトレーシング (ray tracing) は、仮想カメラから画面上の各ピクセルを通過する光線を逆方向に追跡し、光線がシーン内のオブジェクトと交差する点での色を計算するレンダリング手法である。再帰的レイトレーシングは、Turner Whitted が 1980 年の論文で発表した。
- プライマリレイ: カメラからピクセルを通って飛ばす最初の光線。最も近い交差点を見つけ、その表面の色を決定する起点となる
- シャドウレイ: 交差点から光源に向けてレイを飛ばし、途中に遮蔽物があれば影と判定する。ソフトシャドウは光源上の複数点に向けてレイを飛ばして表現する
- 反射 / 屈折レイ: 鏡面では反射方向に、ガラスや水面では屈折方向 (スネルの法則) に再帰的にレイを追跡する。再帰の深さ (バウンス数) は品質と計算コストに影響する
- パストレーシング: モンテカルロ法でランダムな方向にレイを飛ばし、グローバルイルミネーション (間接光) を物理に基づいて計算する
NVIDIA RTX シリーズ (2018 年〜) は、レイトレーシングを高速化する RT コアを搭載する。DirectX Raytracing (DXR) や Vulkan Ray Tracing 拡張を通じて、反射、影、GI をハイブリッドレンダリングで実現する。フル解像度でのパストレーシングは計算負荷が高く、DLSS や FSR によるアップスケーリングと併用する例がある。