Nvidia、新しいニューラルレンダリングテクノロジー RTX Neural Shaders と RTX Neural Faces を発表！

2025年1月6日（現地時間）- Nvidia は、GeForce RTX 50 シリーズとともに、NVIDIA RTX Kit のニューラルレンダリングテクノロジー RTX Neural Shaders、RTX Neural Faces、そしてMega Geometryを発表しました。

NVIDIA RTX Kit は、AIによるレイトレース、巨大なジオメトリによるシーンのレンダリング、リアルなビジュアルによるゲームキャラクターの作成を可能にするニューラルレンダリングテクノロジースイートです。

RTX Kitは、ジオメトリ、テクスチャ、マテリアル、ライティングを強化し、アーティファクト、不安定性、VRAM使用量を削減しながら、複雑なオープンワールドに対してより忠実なビジュアルとパフォーマンスを提供します。開発者は、個別またはすべてのRTX Kit SDKをレンダリングパイプラインに直接統合できます。

この度は発表されたのは以下の通りです。

RTX Neural Shaders
RTX Neural Faces
RTX Mega Geometry

RTX Neural Shaders

25年前、NVIDIAはGeForceとプログラミング可能なシェーダを発表し、ピクセルシェーディングからコンピュートシェーディング、リアルタイムレイトレーシングまで、グラフィックス技術における20年にわたる技術革新を実現しました。

そしてこの度、NVIDIAは、Blackwellアーキテクチャを搭載した新しいGeForce RTX 50シリーズGPUとともに RTX Neural Shaders の導入を発表しました。これは、小さなニューラルネットワークをプログラマブルシェーダに取り込み、グラフィックス革新の新しい時代を可能にする技術とされており、その用途はラディアンスキャッシング、テクスチャ圧縮、マテリアル、ラディアンスフィールドなど多岐にわたります。

RTX Neural Shaders SDKにより、開発者はRTX AI PC上でゲームデータとシェーダコードをトレーニングし、実行時にNVIDIA Tensor Coreでneural representationとmodel weightsを高速化することができます。トレーニング中、ニューラルゲームデータは従来のデータの出力と比較され、複数のサイクルにわたって改良されます。開発者は、大規模で複雑な関数を扱いやすい小さな断片に分割するシェーディング言語であるSlangを使用して、トレーニングプロセスを簡素化することができます。

この技術には次の3つのアプリケーションが使用されています。

RTX Neural Texture Compression：RTX Neural Texture Compressionは、AIを使用して何千ものテクスチャを1分以内に圧縮します。そのニューラル表現は、リアルタイムで保存またはアクセスされ、さらに変更することなくメモリに直接ロードされます。ニューラル圧縮されたテクスチャは、同じビジュアル品質で、従来のブロック圧縮されたテクスチャよりも最大7倍多くのVRAMまたはシステムメモリを節約します。

RTX Neural Materials：RTX Neural Materialsは、通常オフラインマテリアル用に予約され、磁器や絹のような複数のレイヤーで構築された複雑なシェーダーコードを圧縮するためにAIを使用します。マテリアル処理は最大5倍高速化され、映画品質のアセットをゲーム並みのフレームレートでレンダリングすることが可能になります。

RTX Neural Radiance Cache：RTX Neural Radiance Cacheは、AIを使用してマルチバウンス間接照明を学習し、パストレースされた光線から最初の1～2バウンス後に無限のバウンスを推測します。これは、ラディアンスキャッシュなしでパストレースされたライティングと比較して、より優れたパストレース間接ライティングとパフォーマンスを提供します。NRCは今のところ、RTX Global Illumination SDKを通じて利用可能で、RTX RemixとPortal with RTXを通じて近日中に利用可能になる予定です。

Introducing NVIDIA RTX Kit: Transforming Rendering with AI and Path Tracing

開発者は、NVIDIA RTX Kitを通じて、月末からRTX Neural ShadersとRTX Neural Texture Compression SDKを使い始めることができます。

DirectX開発者向けには、Microsoftが近い将来、DirectXにCooperative Vectorサポートを追加する予定です。これにより、Neural ShaderがRTX Tensor Coreで加速されたパフォーマンスを利用できるようになります。

RTX Neural Faces

人間の顔をレンダリングすることは、リアルタイムグラフィックスにおいて最も困難なタスクの1つです。RTX Neural Facesは、生成AIを用いて顔のクオリティを向上させる革新的で新しいアプローチを提供します。

これは、総当たりレンダリングの代わりに、Neural Facesはシンプルなラスタライズされた顔と3Dポーズデータを入力とし、リアルタイム生成AIモデルを使用してより自然な顔を推測します。生成された顔は、あらゆる角度、照明、感情、オクルージョンの異なる条件下において、その顔の何千ものオフライン生成画像から学習されたものです。

トレーニングパイプラインでは、実際の写真やAIが生成した画像を使用することができ、拡散モデルを使用してバリエーションを作成します。学習されたモデルは、NVIDIA TensorRTによって最適化され、リアルタイムで顔を推定します。Nvidiaは、RTX Neural Facesを生成AIによるリアルタイムグラフィックスを再定義する試みの第一歩としています。

Crossing the Uncanny Valley of Rendering Digital Humans with NVIDIA RTX Neural Faces

RTX Neural Facesは、髪と肌のためのRTX Character Rendering SDKによって補完されます。

ゲームキャラクタの髪と肌を正確にシミュレートすることは難しいことで、最先端のストランドベースのヘアー技術では、ヘアー1本あたり最大30トライアングル、グルーミング全体では400万トライアングルが必要となり、レイトレーシングによるBVHビルドはコストがかかります。

Linear-Swept Spheres (LSS)は、新しいGeForce RTX 50シリーズGPUアクセラレーションプリミティブで、髪の束をレンダリングするのに必要なジオメトリの量を減らし、三角形の代わりに球体を使用して、髪の形状をより正確にフィットさせます。LSSは、より優れたパフォーマンスと少ないメモリフットプリントでレイトレースされた髪を可能にします。

従来のレンダリング手法では、光が人間の肌とどのように相互作用するかを正確にシミュレートできないため、プラスチックのような見た目になってしまうことがありました。サブサーフェス・スキャッタリング（SSS）は、光が半透明のマテリアルの表面下でどのように透過し、内部で散乱するかをシミュレートし、よりソフトで自然な外観を作り出します。

開発者は、今月末にリリースされるRTX Character Rendering SDKを通じて、RTX SkinとHairアルゴリズムの両方を使い始めることができます。また、RTX SkinはRTX Remixでも利用可能になる予定です。

RTX Mega Geometry

ゲーム制作に使用される三角形の数は、過去30年間で飛躍的に増加しました。Unreal Engine 5 では、Nanite ジオメトリシステムの導入により、開発者は何億もの三角形で埋め尽くされたオープンワールドを構築できるようになりました。

しかし、レイトレースされたゲームシーンのジオメトリが爆発的に複雑になるにつれ、様々な詳細レベル (LOD) に対して各フレームで境界ボリューム階層 (BVH) を構築するコストは指数関数的に増大し、リアルタイムのフレームレートを達成することが不可能になります。RTX Mega Geometryは、BVHの構築を高速化し、現在の標準よりも最大100倍のトライアングルをレイトレースすることを可能にします。

RTX Mega Geometryは、三角形のクラスタをGPU上でインテリジェントに一括更新するため、CPUのオーバーヘッドが削減され、レイトレースシーンのパフォーマンスと画質が向上します。