カプコン、RE エンジンでパストレーシング実装

カプコンの RE ENGINE チームは、異なるビジュアルアイデンティティを持つ 2 つの発売タイトル『Resident Evil Requiem』と『PRAGMATA』に同時にパストレーシングを導入する取り組みを開始しました。

約 2 年かけて RE ENGINE チームは参照用パストレーサーを開発し、一般的な DCC（デジタルコンテンツ制作）向けパストレーサーとの照明比較検証を行いました。その後、DLSS に最適化され、NVIDIA RTX Kit を基盤としたゲーム向けのバージョンへと拡張しました。

その成果として、直接光の計算が従来のシャドウマップからパストレーサーへ移行し、ゲームプレイとカットシーンの間の視覚的なギャップが大幅に縮小されました。また、両タイトルでストランドヘア（髪の毛）もリアルタイムでの光透過表現が可能になっています。

NVIDIA のゲーミングチームは、RE ENGINE チームに対し、レイトレーシングからフルパストレーシングへの移行について、コンテンツパイプラインにおける変更点、そしてレンダラーの今後の方向性についてインタビューを行いました。

なぜ今、カプコンが RE ENGINE にパストレーシングを導入するタイミングだったのでしょうか？

RE ENGINE はこれまで、より没入感のある体験を創出するために、レイトレーシングを含むレンダリング技術に長年投資してきました。『Resident Evil Requiem』や『PRAGMATA』といったタイトルでは、暗い雰囲気、複雑なマテリアル、自然な反射を通じてプレイヤーの体験を定義する上で、照明がますます重要な役割を果たしています。

ゲーム開発チームは、間接照明や反射を個別に調整するのではなく、環境全体に自然に統合されることを望んでいました。NVIDIA のパストレーシング技術とフレーム生成技術の進歩により、これまでオフライン制作に限られていたレンダリング品質を実時間ゲームで実現することが現実的なものとなりました。

パストレーシング ON

パストレーシング OFF

*図 1. 『Resident Evil Requiem』におけるパストレーシングの ON/OFF 比較*

また、高性能ハードウェアならではの体験をハイエンド PC ユーザーにも提供したかったのです。

したがって、パストレーシングの導入は、長年にわたる研究開発（R&D）、ゲームチームからの創造的な要望、外部技術の成熟、そして変化する市場環境という要素がすべて揃った結果と言えます。

開発ビルドにおいて、照明がシーン全体に自然につながっている様子を目にした際、そのインパクトは絶大でした。これまで個別に調整されていた反射や間接光が一つのまとまった空間を形成し、次世代のリアルタイムライティングがついに完成したという確信を得ることができました。

レンダリングエンジニアだけでなく、テクニカルアーティストやアーティストを含むチーム全体への知識共有と教育も継続して行ってきました。次世代ライティング技術を効果的に活用するには、技術そのものだけでは不十分です。実際のゲーム開発に統合するための制作体制と専門知識が不可欠です。私たちはパストレーシングを単なるビジュアルのアップグレードとしてではなく、リアルタイムレンダリング進化における重要な転換点と捉えています。

複数のタイトルでレイトレーシングパイプラインからパストレーシングパイプラインへどのように進化させたのか？

『Resident Evil Requiem』および『PRAGMATA』のリリースに先立ち、2 年間にわたりチームが連携して品質向上に取り組んできました。まず参照用のパストレーサーを開発し、DLSS Ray Reconstruction のノイズ除去に対応したゲーム向けパストレーサーを構築しました。参照用パストレーサーは、一般的な DCC ツールのパストレーサーと比較しながら詳細な照明挙動や反射結果を検証することで、段階的に洗練させています。

その後、リアルタイム環境で効率的に動作できるよう、ゲーム版の機能を最適化して縮小しました。

テクニカルアーティストがゲーム内への統合を主導し、2 つのタイトルへ同時にパストレーサーを導入することが可能になりました。透明なランプシェードのようにブラーフィルターを多用する要素など、実装が難しいケースでは、チーム間で迅速に課題と改善案を共有し、関係者全員で解決策を模索しました。これにより、両作品においてパストレーシングを安定して使用可能な状態へと導くことができました。

パストレーシングの実装は、従来のレイトレーシングレンダラーとどう異なりますか？

従来、レイトレーシングは間接照明の生成にのみ利用されていました。しかし、『PRAGMATA』や『Resident Evil Requiem』では、直接照明にも活用されています。特にキャラクターのライティングが大幅に向上し、より立体的な影や間接的な光の表現が可能になりました。

従来のレイトレーシングはシャドウマップに依存しており、解像度の限界による劣化が課題でした。カットシーンでは手動で調整された影を使用するため目立ちにくいものの、ゲームプレイ中だと照明の質が低下しているように感じられることがありました。パストレーシングは常時稼働するため、ゲームプレイとカットシーンの間の視覚的なギャップを大幅に縮小することに成功しています。

Path tracing on

Path tracing off

*Figure 2. Path tracing* on and off and *shown in PRAGMATA*

広範囲のデバイスでレイトレーシングとパストレーシングの両方を動作させるために、どのような工夫をしましたか？

『Resident Evil Requiem』や『PRAGMATA』に登場する比較的閉じた環境が、開発にとって有利に働きました。さらに、開発基盤である RE ENGINE は RayQuery ベースのレイトレーシングを採用しているため、いつでも検証が可能でした。この強固な土台があったからこそ、多様なデバイスでの動作実現が可能になったのです。

デノイジングはパストレーシングにおける主要な課題の一つです。NVIDIA の DLSS Ray Reconstruction は、手書きシェーダーベースのソリューションよりも高速かつ安定したデノイジングを実現し、実装の重要な基盤となっています。

また、幾何情報が欠落している損傷領域における反射と影の最適化も必要でした。従来のレイトレーシング手法（シャドウマップを使用）では、AlphaTest は特別な問題を引き起こしませんでしたが、パストレーシングではソフトシャドウを生成するために、レイがヒットした際にシェーダー内で切り抜き領域の評価を行う必要があります。すべてのレイヒットで AlphaTest 用のテクスチャ参照を行うのはコストが高すぎるため、軽量な ScreenSpaceAlphaTest メソッドを開発しました。これは、レイのヒット位置と画面空間内の深度を比較し、レイが通過するかどうかを判定する手法です。

NVIDIA RTX Kit と DLSS 4 を使用する場合、複雑なシーンにおけるサンプリング、ノイズ、デノイジングはどのように管理されていますか？

エミッシブ（発光）サンプルにおいて、BSDF サンプリングの結果のみを使用すると、貢献がヒット時にのみ蓄積され、非常に多くのノイズが発生します。これを解決するため、Next Event Estimation (NEE) 専用のサンプリング構造を採用しています。また、IBL が支配的な屋内エリアでのノイズ低減には ReSTIR GI を利用し、寄与する経路をサンプリングします。RTX Kit に実装されているものを使用するのではなく、公開された論文に基づいて ReSTIR GI を自前で再実装しました。

動画 1. パストレーシングと DLSS 4（レイ再構築およびマルチフレーム生成機能）を活用した PRAGMATA のハイライト

パストレーシングは、PRAGMATA のSF環境における素材やライティングのコンテンツパイプラインにどのような変化をもたらしましたか？また、PRAGMATA と、よりリアリズムを追求する RE: 生物兵器（Resident Evil Requiem）ではどのように使い分けられていますか？

両タイトルにおいて、パストレーシングはグローバルイルミネーションとスペキュラー反射の精度を向上させ、それぞれのゲームが持つ芸術的ビジョンをより高品質に実現可能にしました。特に RE: 生物兵器では、現実世界を忠実に再現することに重点を置いているため、高精度なパストレーシングによるライティングが、シーン全体の整合性と空間的な説得力を大幅に高めています。

また、これにより素材の質や実装上の問題点が視覚的に明確になり、単なるライティングの確認だけでなく、素材制作のプロセス、実装ルール、品質検証プロセス全体を見直すきっかけとなりました。その結果、コンテンツパイプラインの全工程を通じて品質を構築することに特化した開発ワークフローが確立されました。

さらに、パストレーシングはストランドヘア（毛髪）の表現とも相性が良く、主人公グレースの髪にリアルタイムで光が透過する描写が、髪の立体感と素材の質感を高める上で大きな役割を果たしています。

『PRAGMATA』において、パストレーシングはハードサーフェス中心のSF環境と非常に相性が良く、高品質な反射表現が作品全体の視覚的クオリティを向上させます。最終画像に直接影響を与えるのは表面精度、法線ベクトル、マテリアル設定であるため、反射を意識したアセット制作と品質チェックがこれまで以上に重要となり、照明だけでなくアセット制作段階から品質を内包するコンテンツパイプラインへと進化しました。

『PRAGMATA』ではまた、ストランドヘア（毛髪）も採用されています。パストレーシングによる透過表現と相まって、頻繁に3次元空間で動くキャラクターやダイアナの長い髪が、アクションシーンにダイナミズムをもたらしています。ダイアナの長い髪を実現するには、髪の毛の本数、関節の数、物理制御の最適化といった課題を克服する必要があり、『Resident Evil Requiem』で蓄積された知見と、RE ENGINE チームと『PRAGMATA』チームとの連携がそれを支えました。

両作品とも、パストレーシングだけでなく、従来のレイトレーシングやプローブベースの GI（グローバルイルミネーション）照明にも対応する必要があります。

パストレーシングを有効にした際、『Resident Evil Requiem』で最も顕著な視覚的改善点はどのようなものでしたか？

「接地感」の表現です。物体同士が接する点を正しく描画するには、正確な影と間接照明の結果が必要です。特にキャラクターの顔においては、これらの視覚効果が最も顕著に現れます。パストレーシングによるグローバルイルミネーション（GI）の計算なしには到達できないレベルの品質に達しました。さらに、間接照明によって生じる影は、パストレーシング特有の立体感と重厚感のあるシーンを作り出します。

このレベルの視覚的品質を、従来のラスタライゼーション技術だけで達成するのは困難です。

*動画 2：『Resident Evil Requiem』では、パストレーシングと NVIDIA DLSS 4（マルチフレーム生成機能）を紹介しています*

NVIDIA RTX Kit で始める

『Resident Evil Requiem』および『PRAGMATA』における完全なパストレーシングをご覧ください。NVIDIA RTX Kit は、この技術を支えるニューラルレンダリング技術のスイートです。パストレーシング、ジオメトリ処理、ニューラルデノイジングを網羅しています。

ご自身のエンジンやタイトルにパストレーシングを組み込みたい場合は、RTX Kit をチェックして、NVIDIA DLSS の探索も始めてください。

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