DirectXレイトレーシング

DirectX Raytracing ( DXR ) は、 MicrosoftのDirectX 12で導入された機能で、ビデオ グラフィック レンダリングにレイ トレーシングを実装します。DXR は、 2018 年 10 月 10 日にWindows 10 October Update (バージョン 1809) でリリースされました。レイ トレーシングで使用される高い計算負荷を処理するように設計された、 AMD Radeon RX 6000、7000、または9000シリーズ、Intel Arc A または B シリーズ、またはNvidia GeForce RTX 20、30、40、または50シリーズのビデオカードが必要です。

10月にDXRが導入されたことで、DirectX 12に4つの新機能が追加されました。^{[ 1 ]}

1. アクセラレーション構造とは、GPU向けに効率的にフォーマットされた3D環境の表現です。この環境は、開始点を作成するために使用される平面です。この構造により、変更が可能になり、レイトラバーサルが最適化されます。
2. コマンドリスト「DispatchRays」は、反射グラフィックスを生成するために使用されるレイの開始点です。これらは、GPUがレイトレーシング処理を開始するために使用されます。
3. HLSL の新しいシェーダーであるray-generation、closest-hit、any hit、miss は、DXR がレイトレーシングをレンダリングする際に計算的に何をしているかを記述します。これらのシェーダーは、 HLSL のTraceRay関数を使用して環境内のレイをトレースします。レイが生成された平面と相互作用すると、選択された多数のヒットまたはミスシェーダーのいずれかを呼び出すことができます。ヒットおよびミスシェーダーのバリエーションによって、異なるテクスチャが生成されます。
4. レイトレーシングパイプライン状態は、現在のグラフィックスおよびコンピュートパイプライン状態オブジェクトに対応するものです。パイプライン状態オブジェクトは、GPUが情報を解釈およびレンダリングする方法を決定するハードウェア設定です。^{[ 2 ]}

DXR は、指定された平面上の各ピクセルから光線を発射し、その光線が最初にどのオブジェクトに当たるかを計算することから始めます。次に、DXRアルゴリズムは、光線がオブジェクトと交差する場所での光量を推定し、その計算結果をオブジェクトに関連付けます。オブジェクトは、光を吸収または反射する速度が異なるさまざまな特性を持つことができます。光線が無限に反射するのを防ぐため、DXR は一定数の交差後に計算を停止します。オブジェクトと相互作用しない光線は、どれだけ進んだかが追跡されます。これは、アルゴリズムが光線が行き過ぎたかどうかを理解するためです。^{[ 1 ]}

DXRは、Windows 10の10月アップデート（バージョン1809）とともに、2018年10月10日に一般公開されました。^{[ 3 ]}

DXR の最初のメジャーアップデートは、2020 年 5 月 27 日に Windows 10 May Update (バージョン 2004) で行われました。May Update では DXR Tier 1.1 が実装され、ゲームエンジンがリアルタイム計算を実行できるようになり、レイトレーシンググラフィックスがより高速かつ効率的になりました。^{[ 4 ] [ 5 ]}

GDC 2025 で、マイクロソフトは、不透明度マイクロマップ (OMM) とシェーダー実行順序変更 (SER) の標準化されたサポートを含む DXR の次期アップデート (1.2) を発表しました。^{[ 6 ]}主要なハードウェアベンダーは、更新された API 仕様を自社製品に実装するという公式声明を発表しました。

• Microsoftの開発者ブログ：DirectX Raytracingについて
• DirectXレイトレーシングとWindows 10 October 2018 Update
• DirectX 12の新機能の開発者向けプレビュー
• Nvidiaのブログ記事：レイトレーシングとラスタライズの比較
• Microsoft Docs の Direct3D 12 レイトレーシング