【特集】

最高のゲーミング環境はPCにあり! ゲーマーのためのWindows 10移行講座

ラインナップ激増中のリアルタイムレイトレーシングをハイエンドゲーミングPCで満喫する

 Windows 7のサポート終了を来年1月14日に控え、そろそろWindows 10への移行を本気で考えているゲーマーに贈る短期集中連載も今回が最終回となる。

 これまでの連載では、第1回にWindows 7のサポート終了後に何が起きるか、そしてゲーマーはどうすればいいのかについて。第2回には、コンソールとPCゲームの違いを、ゲームのフレームレートや画面を実際に見比べつつ紹介した。第3回目はゲーム実況や動画の配信、ゲームの製作やVRなどゲーミングPCがもっとも力を発揮するクリエイティブな側面をまとめて紹介した。最終回となる今回はゲーマーのためのという原点に立ち返って、「できる限り、可能な限り美しいCGでゲームを堪能したい!!!!」という人に向けた新技術を紹介したい。

【「Minecraft with RTX」デモプレイ映像】
こちらはgamescom2019で発表された「Minecraft with RTX」(参考記事)。あの「Minecraft」もリアルタイムレイトレーシングに対応する時代に。これが楽しめるのは今のところPCだけだ

 今回PCゲームだけの特徴として大きくクローズアップしたいのが「リアルタイムレイトレーシング」だ。ゲーマー向けGPUの代表格であるNVIDIA RTXシリーズを語る際に定型文のように登場する単語だが、なんだか凄そうだということは分かるものの、実はどういうものなのかよくわかっていないという人もいるだろう。そこで今回は、「コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア」や「シャドウ オブ ザ トゥームレイダー」などリアルタイムレイトレーシングに対応したゲームを使って、その実力を紹介したい。

【今回の検証に使用したゲーミングPCはこちら】
LEVEL-R040-i7K-TWVI [Windows 10 Home]

「リアルタイムレイトレーシング」って何?

 2018年10月のアップデートで、Windows 10はリアルタイムレイトレーシングをサポートした。これによって、対応しているビデオカードと、対応ゲームがあればリアルタイムレイトレーシングを適用した状態でゲームが楽しめるようになった。ゲームコンソールではまだリアルタイムレイトレーシングに対応したプラットフォームは存在せず、2020年にリリースが予定されているPS4の後継機PS5や、Xbox Oneの後継機Project Scarlettで対応することが予想される。いずれにしても現時点ではPCだけの専売特許だ。

 RTXシリーズ発売当初は、RTXシリーズでしか体験することができなかったが、2019年春に配布された新ドライバで下記に記したように一部のGTXシリーズも対応した。といっても快適な動作まで保証するわけではないため、GPUによっては処理の重いゲームが動かない可能性もあるが、まだまだ大勢を占めるGTXユーザーにもリアルタイムレイトレーシングへの道が開けたのは喜ばしいことだ。

リアルタイムレイトレーシングに対応しているGPU

RTX 2060
RTX 2060 SUPER
RTX 2070
RTX 2070 SUPER
RTX 2080
RTX 2080 SUPER
RTX 2080 Ti
TITAN RTX
GTX 1060 6GB
GTX 1070
GTX 1070 Ti
GTX 1080
GTX 1080 Ti
GTX 1660
GTX 1660 Ti
TITAN XP
TITAN X
TITAN V

【リアルタイムレイトレーシングを使った4つの表現手法】
オブジェクトによる遮蔽の度合いを表現するアンビエントオクルージョン、複数の光源が生み出す影の合成、光の反射、シーン全体の光を動きをコントロールするグローバルイルミーションの4つにリアルタイムレイトレーシングを適用することができる

 リアルタイムレイトレーシングは、その名前の通りレイトレーシングをリアルタイムに行なうことができる技術だ。レイトレーシングはCGで光を表現するための手法の1つ。現実世界の光は直線で進みつつ、何かにあたると反射し、拡散しながら減衰していく。現実世界の物質は太陽光や蛍光灯などの光源からの光だけではなく、壁や床、そこに置いてある様々なオブジェクトが反射する光の影響を受けている。例えば鏡にものが映るのは鏡がほとんどの光を反射しているからであり、一方から光を当てたツボは、その光が床や壁に反射した光を受けているので、光が当たっていない側面も真っ暗にはならない。

 この現実の光を再現するために、CGでは、グローバルイルミネーション(GI、大域照明)という、空間全体の光の動きを計算して反映することで、より自然でリアルな光を表現する方法がある。これを使えば、光源からでた直接光だけでなく、その光が反射した間接光も計算されるためより現実に近いリアルな映像を創り出すことができる。

 レイトレーシングは、そんなグローバルイルミネーションのための手法のつであり、光の軌跡を計算によってトレースすることで、反射光を表現する。現実の光景に近いリアルな表現が可能になるが、そのぶんPCへの負荷が高く、レンダリングに数時間、数日がかかる場合もある。そのためレイトレーシングはこれまではプリレンダリング専用の手法というイメージが強かった。それが技術の進化によって、リアルタイムに表現できるようになったのだ。

 リアルタイムレイトレーシングで表現できるのは、反射だけではない。光が物体によってどのように遮蔽されているかを計算することで自然な陰影を作りだすアンビエントオクルージョン、複数の光源が生み出す影をより自然な形に合成するシャドウ、合わせ鏡の中に無限に映像が映しだされるようなリフレクションなど、光が生み出す様々な効果をトレースすることができる。

 これを可能にしたのはCPUの進化だけではない。リアルタイムレイトレーシングを有効にするには、Windows 10の2018年10月アップデートで実装されたDirectX Raytracing(DXR)が必要だ。ハードウェアとソフトウェア両方が進化して初めて可能になったといえる。

【リフレクションが生み出す合わせ鏡】
ラスタライザ法では、カメラの外にある画像を再反射させることができなかったので、合わせ鏡を作ることはできなかったが、リアルタイムレイトレーシングを使えばそれが可能になる

 現在、リアルタイムレンダリングの映像を造り出すためのにはラスタライズ法という技法が主流となっている。これは画面に映る場所のポリゴンだけを計算して、それを2Dのピクセルに変換し、そのピクセルごとに後からテクスチャやマテリアルや光の影響などを描画していくという手法。しかしこの方法では画面の外にあるものはレンダリングに考慮されないため、例えば画面外で発生した爆発の照り返しで、持っている武器がオレンジに輝いたり、金属製の装備に遠くの風景が映っていたり、水たまりに上空を飛び交うヘリコプターの照明が映ったり、半透明のガラスに反射した外の風景と中の風景が重なってみえるといった表現ができなかった。

 とはいえ、現在のリアルタイムレイトレーシングで、CG映画が何時間もかけてレンダリングしているようなレイトレーシング効果をそのまま再現できるわけではない。現在は一部の映像表現のみをレイトレーシングして、それを従来のラスタライズと組み合わせるという手法が使われている。レイトレーシングの手法もシャドウ、アンビエントオクルージョンなどすべてを使うと負荷が高くなるため、表現する手法を絞って採用しているゲームもある。

 リアルタイムレイトレーシングの効果は言葉で説明するより、映像を見てもらった方が早い。実際に映像がどう変わるのか。まずはNVIDIAが発表している公式RTXトレーラーでその一端を味わって欲しい。

【RTX. IT’S ON. | 公式 GeForce RTX トレーラー】

レイトレーシングに対応したゲームも続々と発売中!

 リアルタイムレイトレーシングに対応したゲームは欧米のAAAタイトルを筆頭に増え続けている。例えば「バトルフィールドV」はリフレクションの一部にリアルタイムレイトレーシングが使われており、「METRO EXODUS」はグローバルイルミネーションに利用されている。ゲームのどの部分にどの程度反映するかは、開発者が決めることになるが、シャドウを利用している「シャドウ オブ ザ トゥームレイダー」はオプションの設定でプレーヤーが効果の程度を選ぶことができる。これらのゲームをリアルタイムレイトレーシングを適用して楽しめるのはPCだけ、そして快適に遊べるのはハイエンドゲーミングPCだけの特権だ。

【代表的なリアルタイムレイトレーシング対応タイトル】

タイトル開発発売日
バトルフィールドVElectronic Arts2018年9月4日
シャドウ オブ ザ トゥームレイダースクウェア・エニックス2018年9月12日
METRO EXODUS4A Games2019年2月15日
コール オブ デューティ モダン・ウォーフェアActivision2019年10月25日
CONTROL505 Games2019年12月日本語対応
Minecraft with RTXMicrosoft年内βテスト予定
ウォッチドッグス レギオンUbisoft2020年3月
サイバーパンク2077CD Projekt RED2020年4月

 本企画にゲーミングPCを提供していただいているユニットコムには、このリアルタイムレイトレーシング企画のために、特にハイスペックなものを用意していただいた。

 今回使用した「LEVEL-R0X5-R93X-XYVI」はCPUはAMDのRyzen 9 3900X、GPUはNVIDIA GeForce RTX 2080 Ti 11GB GDDR6、ストレージは250GB NVMe対応 M.2 SSD/1TB HDDという最強の組み合わせ。これならゲーム界ではもっとも負荷の高い作業となるリアルタイムレイトレーシングも満足に動作させることができる。

【RTX対応ゲームも続々登場】
【Cyberpunk 2077: Deep Dive Video - With Ray Tracing - Captured On GeForce RTX 2080 Ti】
未来の大都市の表現にリアルタイムレイトレーシングが活用されている
【「Minecraft」と GeForce RTX | 公式 GeForce RTX レイトレーシング & HD テクスチャ 初披露映像 (字幕付き)】
リアルタイムレイトレーシングを使ったリフレクションやシャドウ、グローバルイルミネーションによって、驚くほど激変した世界を見ることができる
【「シャドウ オブ ザ トゥームレイダー」Official GeForce RTX Real-Time Ray Tracing Demo】
リアルタイムレートレーシングで影が生成された初めてのゲーム。RTXを有効にすると、光の動きに合わせて影が移動する
【PC 版『コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア』公式 GeForce RTX レイトレーシングお披露目映像】
発売されたばかりの「CoD」最新作。影の表現などRTXのオンオフで表現が変化しているのを動画で見ることができる

最新ゲームをRTXオンで遊んでみた。ハイスペックPCならレイトレありでも120fpsでプレイ可能

 それではさっそく最新のリアルタイムレイトレーシング対応タイトルをプレイしてみたい。まずは発売されたばかりの「コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア」でリアルタイムレイトレーシングをオンにして実際に遊んでみた。キャンペーンの序盤で発生するテロリストのロンドン襲撃シーンでは、ピカデリーサーカスの看板が煌めく中、激しい銃撃戦が繰り広げられる。

 このリアルタイムレイトレーシング処理はPS4版やXbox One版ではオフになるが、プレイした方ならご存じの通り、オフの状態でも十分リアルで美しい。だが、オンにしているとLEDの赤や緑の光、爆発のオレンジが空間を照らしてその場の温度感や湿度まで感じることができる。

 といっても、FPSの特性上、プレイ中は敵との戦闘に忙しく、そこまで風景をゆっくり見る余裕はないのだが、言い方を変えれば、没入感がより高くなる。動画で撮影したりスクリーンショットで見直すと、そのリアルな画面作りに改めて感動する。

 また、「コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア」には標準でFPSを表示する機能があるが、グラフィックス設定をすべて最も高く設定し、DirectX Raytracingを有効にした状態で、解像度フルHD(1,980×1,080)の240Hzモニターを使ってフレームレートを表示させてみた。検証に使ったPCでは、リアルタムレイトレーシングがONになっていても平均120FPSと、非常に快適な状態でのプレイが可能だった。

【コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア】
ロンドン、ピカデリースクエアを舞台にしたテロリストとの戦い
【リアルタイムレイトレーシングの設定画面】
リアルタイムレイトレーシングの設定はオン/オフの2種類のみ。効果の程度が少ない分、オンにした状態でも非常に軽い

 もう1本「シャドウ オブ ザ トゥームレイダー」では、リアルタイムレイトレーシングで作ったシャドウを見ることができる。「シャドウ オブ ザ トゥームレイダー」は2013年にリブートされた3部作の完結編に当たる作品。主人公ララ・クロフトが父親の仇である秘密結社トリニティの野望を阻止すべく、世界を駆け巡る冒険を繰り広げる。映画のような壮大なストーリーに、アクション要素とパズル要素、探索要素が組み合わされている。

 序盤に訪れるコスメルの街は、NVIDIAのレイトレーシングデモにも使われている場所だが、実際のゲームでは間近にいる敵を追跡していくという緊迫したシーンでもあり、デモよりは落ち着いた雰囲気になっている。それでも、花火を持った少年に近づくと手にしている花火の動きに合わせて周囲の影が動いていたりと、リアルタイムレイトレーシングの効果を見ることができた。

 本作にはベンチマーク機能が搭載されているので、解像度フルHD(1,980×1,080)、DirectX 12、グラフィックスのプリセット設定「最高」、レイトレースシャドウクオリティ「最高」でベンチマークを計測してみた。結果は平均フレームレートが72とまずまずの成績だった。

【シャドウ オブ ザ トゥームレイダー】
レイトレースシャドウを最高にしてプレイすると、ライトと太陽からのシャドウマップ、半透明シャドウと追加のレイが加わり、非常にリアルな風景を作りだすが、そのぶんパフォーマンスが犠牲になる
【ベンチマークリザルト】
すべての設定を最高にしたベンチマークの結果は、平均FPS72だった

GPU負荷の高い状況でも高解像度、高フレームレートでプレイできる「NVIDA DLSS」

 RTXならではの機能はほかにもある。その中の1つがゲームのパフォーマンスを向上させる「NVIDIA DLSS」だ。DLSSとはディープラーニングスーパーサンプリングの略でで、AIを利用してゲームのフレームレートを向上させることができるRTXのテクノロジーだ。この機能を使うことで、従来よりも高い画像設定で同じフレームレートを維持できる。DLSSはGPUの負荷が高く、フレームレートが下がっている時に有効になるため、スペックの低いPCでのプレイ環境ではよりメリットを感じられるはずだ。

【ファイナルファンタジーXV】
無料のDLC「4K 解像度 Pack」を入れることで、さらに高精細なムービーシーンや背景を体験することができる。もともと要求スペックの高いゲームなのでDLSSの恩恵は大きい

 パフォーマンスを上げる原理は次の通りだ。まずNVIDIA側で対応するゲームからエイリアスフレーム(アンチエイリアシングがかかっていないフレーム)を抽出する。それぞれのフレームに、スーパーサンプリング(高い解像度でレンダリングした画像を縮小したもの)や、複数のレンダリング結果を重ねることで「完璧なフレーム」を生成する。このエイリアスフレームと完璧なフレームをAIに学習させることで、完璧なフレームに近づくようピクセルを補間することでフレームの解像度を上げる。ゲームの発売後にも、ディープラーニング ニューラルネットワークのトレーニングは継続され、学習の結果はNVIDIAのソフトウェアアップデートで提供される。「ファイナルファンタジーXV」、「モンスターハンター:ワールド」などのPC版もDLSSに対応している。

【モンスターハンター:ワールド】
2020年1月9日にPC版「アイスボーン」の発売が決定した「モンスターハンター:ワールド」。新しいフィールドを快適なDLSSでプレイできる

高精度な4つの新シェーディングテクノロジ

 ここまでリアルタイムレイトレーシングおよびDLSSと、それがもたらすゲームへのインパクトについてお伝えしてきたが、ハイエンドゲーミングPCが可能にする表現はそれらに留まらない。ここでは補足としてGeForce RTX GPUとWindows 10環境が可能にする、4つの新しいシェーディング技術を紹介する。

「可変レート シェーディング(VRS)」

 「可変レート シェーディング(VRS)」は特定のエリアや環境に応じてシェーディングの精度をコントロールするための技術だ。例えば、人間の目は網膜の中心部に比べて、周辺部は視力や色彩の感知能力が低い。これを応用してVR環境でも周辺視する場所はシェーディングのパフォーマンスを落として、余ったリソースを中心部のシェーディングに当てることでより効率的に品質の高い画像を創り出すことができる。また、高速で動く車を追いかける時なども、流れていく風景のディティールを省略することで、処理を早くすることができる。

 このVRSを応用することで、画面が動く度合いによってシェーディングレートを変える「モーション アダプティブ シェーディング(MAS)」、連続するフレームで空間的または時間的な色の一貫性などの要因を考慮することでシェーディングレートを下げる「コンテンツ アダプティブ シェーディング(CAS)」、アイトラッカーでゲーマーが見ている場所に基づいてシェーディングレートを調整する「フォービエイテッド レンダリング」などの技法も可能になる。このVRSは「Wolfenstein: Youngblood」等で採用され、パフォーマンスの高速化に寄与している。

【Wolfenstein: Youngblood】

「マルチビューレンダリング(MVR)」

 前世代のPascalアーキテクチャでは1回のレンダリングで両目の画像を生成するSingle Pass Stereoが導入された。最新のTuringアーキテクチャから追加された「マルチビューレンダリング(MVR)」を利用することで、最大4つの画像をレンダリングできるようになった。

【Siggraph 2018 - Multi-View Rendering (MVR)】

「メッシュ シェーディング」

 複雑な形状の岩や木などの自然物や、大量の建物など細部をポリゴンで作り込むのが難しいオブジェクトでもシェーディングによって細部を生成することができる。個々のオブジェクトに対してどの程度の細かさで表現するかを細かく調整することができる技術は「Level of Detail(LoD)」と呼ばれる。

 従来はCPUからの命令によって実行されているため、そこがボトルネックになってパフォーマンスに影響を与えることがあったが、「メッシュシェーディング」ではこのLoDをGPU側で自律的に行なうことで優れた画質とパフォーマンスを実現している。

【Asteroids Mesh Shaders Demo】
1つ1つ形の違う小惑星のシェーディングが距離によって細かくコントロールされている

「テクスチャ スペース シェーディング」

 変化の少ない画面で同じような画像で何度も処理を繰り返す手間を省くため、1度計算した結果をオブジェクトのテクスチャスペースに格納し、続く画像にも適応することでパフォーマンスを向上させることができる技術。

 使用するにはゲームエンジンの再構築といった大掛かりな作業が必要となるため、現在のところは主流の方法にはなっていない。

【SIGGRAPH 2018: Turing - Texture Space Shading】

Windows 10 PCが開いていく未来にいますぐ参加しよう!

 基幹となる技術が進歩するためには、周辺技術の進歩を待つ必要がある。今回で言えば、リアルタイムレイトレーシングという技術を実現するために、Turingアーキテクチャ、RTコア、DirectX Raytracing、ゲームエンジンの対応といったものが揃ったことで、多くのゲームがレイトレーシングを当たり前のように搭載する時代が到来した。これらはすべてが揃うことで初めてイノベーションを可能にするものであり、Windows 10はその中の重要なパーツの1つだ。

 これまで4回にわたってWindows 7サポート終了前にWindows 10に変えるべき理由を語ってきた。その理由は、セキュリティへの備えや、コンソールでは実現できないPCならではの遊び方。ゲームを遊ぶだけではなく、ゲームが生み出すコミュニティに参加するためのクリエイティブ、そして今回はWindows 10 PCでしか味わうことができない映像体験など1つずつ切り取っても、十分に移行の理由となるものばかりだ。Windows 10 PCがあれば、この新しい世界が、突然眼前に開ける。それはWindows 7時代とは全く違う、未来に向かって進んでいる最前線だ。続々と参加者が増えているこのフロントラインに立って、一緒に未来のゲームシーンを盛り上げていって欲しい。

スクリーンショットだけなら実写の写真だと思う人も多そうな「コール オブ デューティ モダン・ウォーフェア」のカットシーン。ハイクオリティなグラフィックスがゲーム体験をさらにリッチなものにする

ゲームを遊ぶだけでは終わらない環境をハイスペックで支援

 さて、今回のレポートに使用したPCは、ユニットコムのゲーミングPCブランド「Lebel ∞」の、NVIDIA GeForce GTX 2080 TiとRyzen 9 3900Xを搭載したハイスペックモデル「LEVEL-R0X5-R93X-XYVI [Windows 10 Home]」。BTOにも対応しており、PCを使って行なう様々な創作活動を強力にバックアップしてくれるスペックを備えている。

【LEVEL-R0X5-R93X-XYVI [Windows 10 Home]】
CPU:Ryzen 9 3900X
GPU:NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti 11GB GDDR6
チップセット:AMD X570
メインメモリ:DDR4-2666 DIMM (PC4-21300) 8GB(8GB×1)
ストレージ:250GB NVMe対応 M.2 SSD/1TB HDD
光学ドライブ:DVDスーパーマルチ
電源:850W 80PLUS GOLD認証 ATX電源
OS:Windows 10 Home 64bit
価格:279,980 円(税別)~

製品ページ

linkhttps://www.pc-koubou.jp/products/detail.php?product_id=695849

【LEVEL-R0X5-R93X-XYVI [Windows 10 Home]】

 Ryzen 9 3900XはAMD第3世代Ryzenのハイエンドモデル。メインストリーム向けCPUとして世界初となる12コア24スレッドを搭載したメニーコアプロセッサで、インテルのCore i9-9900Kなどと同ランクになるハイエンドゲーマーやクリエイター向けのCPUだ。ベースクロックは3.8GHz、最大ブースト時は4.6GHz。高性能だがコストパフォーマンスに優れており、そのぶんGPUやストレージを豪華にすることができる。

 GPUは現状のゲーマー向けでは最強のRTX 2080 Tiを搭載している。リアルタイムレイトレーシングをオンにした状態でも、フルHDなら動画をチャプチャーしながらでも平均で120FPS前後、4Kで60FPSを維持することができる強力なビデオカードだ。高価なPCなので万人に進められる機種ではないかもしれないが、やりたいことがはっきりしており、そのためにマシンパワーが必要だという人ならば、十分な満足感を得ることができるPCだ。