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リアルタイムレイトレーシングからデジタルヒューマンまで>>Unreal Engine 4 最新動向

リアルタイムレイトレーシングからデジタルヒューマンまで>>Unreal Engine 4 最新動向

3月のGDC 2018に続き、4月のUNREAL FEST WEST 2018FMX 2018でも大きな存在感を示したUnreal Engine 4(以下、UE4)。その技術はゲームの領域を超えた活用が見込まれている。本記事では、UE4の最新動向を俯瞰する。

※本記事は月刊『CGWORLD + digital video』vol. 239(2018年7月号)掲載の「リアルタイムレイトレーシングからデジタルヒューマンまで Unreal Engine 4 最新動向」を再編集したものです。

TEXT_尾形美幸 / Miyuki Ogata(CGWORLD)
執筆協力_今井翔太(エピックゲームズジャパン

▲GDC 2018 Features Reel | Unreal Engine
© 2018, Epic Games, Inc. All rights reserved.

ビジュアライゼーションに最適化されたUnreal Studio

2018年3月、エピックゲームズはUnreal Studioオープンベータの公開を発表した。Unreal Studioは、建築、プロダクトデザイン、医療などのビジュアライゼーションに最適化された新たなライセンス形態で、現在は無料だが、正式リリース後は月額49ドルで使用可能となる予定だ。このライセンスの最大の目玉は、Datasmithという名のツールキットだ。これを使うと、3ds MaxやCADのデータをUE4へ簡単にインポートできる。

▲Introducing Unreal Studio | 2018 EDU Summit | Unreal Engine


近年、建築やプロダクトデザインの3DデータをUE4でビジュアライゼーションしたいというユーザーは増加傾向にあり、データのインポートにかかる手間と時間が課題になっていた。Datasmithは、3ds Maxのライト、カメラ、マテリアル、ジオメトリが含まれているシーンや、SolidWorksのパーツとアセンブリのファイルなどを直接UE4にインポートする機能を有している。そのため、インポートにかかっていた時間を数十時間単位で削減できる。

さらにラーニングソリューション(教材)、アセット、テンプレート、技術サポートなども用意されているため、初心者であっても比較的簡単にウォークスルー映像や、タブレットなどを使ったインタラクティブなビジュアライゼーションシステムを制作できるという。アセットの中にはAllegorithmicによる100のSubstanceマテリアルも含まれており、シェーダの知識がなくてもフォトリアルな床材や壁材を設定できる。「フォトリアルなビジュアライゼーションを、より早く、より手軽につくりたい」というユーザーのニーズに応えたライセンスと言えるだろう。

UE4.20からはノードベースのパーティクルエディタであるNiagaraの搭載も予定されており、今後の新サービスやアップデートにもおおいに期待できそうだ。以降でも、UE4の最新のデモンストレーション、機能、コンテンツなどを紹介していく。

▲Introduction to the Niagara Visual Effects System | 2018 EDU Summit | Unreal Engine

リアルタイムCGの未来と課題を提示

GDC 2018のオープニングセッション「State of Unreal」の中で初公開された『Reflections Real-Time Ray Tracing Demo』は、リアルタイムCGの未来と課題を提示する映像だった。本作はエピックゲームズNVIDIAILMxLABが共同で制作しており、映画『スター・ウォーズ』シリーズに登場するストームトルーパーとキャプテン・ファズマが、UE4を使ったリアルタイムCGで表現された。なおILMxLABは、ILMのリアルタイムCG開発のためのチームである。キャプテン・ファズマは周囲の光を鏡のように反射するアーマーを全身にまとっており、プリレンダーであってもレンダリングコストの高いキャラクターだ。それをリアルタイムCGで表現してみせた本作は、多くの人々に驚きをもたらした。

▲Reflections Real-Time Ray Tracing Demo | Project Spotlight | Unreal Engine


▲ストームトルーパーのメッシュ。1体あたりのポリゴン数は30万、ノーマルマップはほとんど使用していない。マテリアルIDの数は16で、4Kサイズのマップを使用している


作品タイトルにある通り、本作ではリフレクションがリアルタイムレイトレーシングで表現された。さらにエリアライトシャドウとアンビエントオクルージョンにもレイトレーシングが適用され、美しく自然な被写界深度も表現された。本作のライティングはシーンの状況、キャラクターの動作に応じて刻一刻と変化するが、キャプテン・ファズマの高い反射率のアーマーも、エリアライトによるソフトシャドウも、映画品質さながらのフォトリアルなクオリティが維持されている。

これらを実現するためには、本来であればレンダリング時に数多くのレイを発生させる必要がある。しかし本作はリアルタイムCGのため、計算できるレイの数は限られていた。実際、本作では1pixelあたり1つのレイしか飛ばしていない。当然、そのままでは大量のノイズが発生するため、ポスト処理で綺麗にしているのだ。このノイズ除去には、NVIDIAのGameWorks(NVIDIAが提供するゲーム開発フレームワーク)が使われている。

▲【左】エリアライトなしのシャドウ表現/【右】エリアライトによるシャドウ表現。このエリアライトはテクスチャで表現されている


▲【左】同じくエリアライトによるシャドウ表現/【右】ポスト処理をしていないため、大量のノイズが発生しているエリアライトシャドウ


▲【左】と【右】はいずれも1pixelあたり1つのレイしか飛ばしていないが、【右】はポスト処理を適用することでノイズを除去している


なお、本作のリアルタイムレンダリングにはNVIDIA DGX Stationが使用された。このマシンはNVIDIA Tesla V100 GPUを4枚搭載しており、サーバラック4台分の演算処理能力を備えたスーパーコンピュータだ。価格は69,000ドル(日本円で約750万円/1ドル=109円で計算)と非常に高価であり、本作のようなリアルタイムレイトレーシングをTVやゲームで使えるようになるまでには、まだまだ時間がかかるだろう。しかし、本作を通して、リアルタイムCGの未来と課題がより鮮明になったことはまちがいない。

▲エリアライトによるソフトシャドウ、床への映り込み、自然な被写界深度、反射率の高いアーマー、アンビエントオクルージョンなど、レンダリングコストの高い要素がリアルタイムCGで表現されている

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