RT コア（アールティーコア）
英語表記: RT Core
概要
RT コアは、現代のGPU（グラフィックス処理ユニット）に搭載されている、レイトレーシング処理を専門的に高速化するための「専用ハードウェア」です。この特殊なコアは、光の挙動を物理法則に基づいてシミュレーションするレイトレーシングにおいて、最も計算負荷の高い「光線（レイ）と仮想空間内の物体との衝突判定」を担います。これにより、従来の汎用的な計算ユニットに頼る方法と比較して、驚異的な速度でリアルタイムな光の反射、屈折、影の生成を可能にしています。私たちが目にするゲームや映像が劇的にリアルになった背景には、このRTコアの存在が不可欠なのですね。
詳細解説
1. 存在意義と技術的背景
RTコアがなぜ必要とされているのかを理解するには、まずレイトレーシングの計算負荷の高さについて知る必要があります。レイトレーシングは、視点から発せられた光線が仮想空間内を飛び回り、物体に衝突するたびに反射や屈折を繰り返し、最終的に光源にたどり着くまでの経路を追跡する手法です。この「衝突判定」は膨大な計算を要求します。もし空間内に10万個の物体があった場合、1本の光線について10万回の衝突判定を試みる必要が生じます。
RTコアは、この非効率性を解消するために、グラフィックス処理の進化の中で「専用ハードウェア」として誕生しました。従来のGPUの汎用コア（シェーダーコア）は、主にラスタライズ処理（ポリゴンを画面に描画する処理）を得意としていますが、光線追跡のような複雑な空間探索処理は苦手としていました。RTコアの導入は、GPU全体（グラフィックス）の能力を、レイトレーシング（レイトレーシングハードウェア）という新しい領域で一気に引き上げるブレイクスルーだったと言えるでしょう。
2. BVH（バウンディングボリューム階層構造）と動作原理
RTコアが高速な衝突判定を実現する鍵は、BVH（Bounding Volume Hierarchy：バウンディングボリューム階層構造）と呼ばれるデータ構造の高速処理に特化している点です。
仮想空間内のすべての物体は、あらかじめ「バウンディングボリューム」（物体をすっぽり覆うシンプルな箱や球）で囲まれ、さらにそれらのボリュームが大きなボリュームで階層的にまとめられています。これは、巨大なツリー構造になっています。
RTコアの主な役割は、このBVHツリーを光線が効率的にたどる「トラバーサル処理」を専門に行うことです。
- 光線の入力: RTコアに光線が入力されます。
- 階層探索: RTコアは、光線が当たる可能性のない大きなボリューム（箱）を瞬時に無視し、当たる可能性があるボリュームの内部へと探索を進めます。
- 衝突判定の実行: 最終的に、光線が本当に物体に衝突するかどうかを、ツリーの末端で正確に計算します。
もしRTコアがなければ、汎用コアがこの複雑なツリー探索をソフトウェア的に行うことになり、処理速度は大幅に低下してしまいます。RTコアは、この探索ロジックをハードウェアレベルで実装しているため、数百万本の光線をリアルタイムで処理できるのです。まさにレイトレーシングハードウェアの中核をなす存在だと言えますね。
3. GPUにおける位置づけ
RTコアは、GPUのストリーミングマルチプロセッサ（SM）内に組み込まれていますが、汎用のシェーダーコアやテンソルコア（AI処理用）とは明確に役割が分かれています。RTコアは、光線追跡という特定のタスクに特化することで、GPU全体のレイトレーシング性能を底上げする「専用ハードウェア」として機能しています。この分業体制こそが、現代のグラフィックス技術の多様な進化を支えているのです。
具体例・活用シーン
1. ゲームにおけるリアルタイムレイトレーシング
RTコアの最もわかりやすい活用シーンは、最新のPCゲームやコンソールゲームです。RTコアが導入される以前は、反射や影は「ベイク」（事前に計算してテクスチャに焼き付ける）されたり、「スクリーン空間反射」（画面に映っているものだけを反射させる）といった近似手法が使われていました。
しかし、RTコアの登場により、水面や磨かれた床に、プレイヤーの動きや周囲の爆発がリアルタイムで正確に反射するようになりました。特に、窓ガラス越しの光の屈折や、建物の複雑な影の柔らかさが、現実世界と見分けがつかないレベルにまで高まりました。これは、RTコアが衝突判定を瞬時に行うことで、計算コストを気にせず大量の光線をシミュレーションできるようになったからです。
2. 映像制作・建築ビジュアライゼーション
映画やCMなどのハイエンドな映像制作では、これまで数時間から数日かけてレンダリングされていたレイトレーシングの結果が、RTコアによって数分、あるいは秒単位でプレビューできるようになりました。デザイナーや建築家が、光の当たり方をリアルタイムで調整しながら、デザインを進められるようになったのは、作業効率を劇的に向上させた素晴らしい進歩です。
3. アナロジー：熟練の司書と巨大図書館
RTコアの働きを理解するために、巨大な図書館での蔵書検索を想像してみてください。
この図書館（仮想空間）には、何百万冊もの本（物体）が収められています。あなたが探している本がどこにあるかを調べるのが、光線（レイ）の役割です。
もしRTコアがなければ、新米の司書が、光線（利用者）が来るたびに、図書館のすべての棚を端から端まで探し回る必要があります。これでは時間がかかりすぎて、リアルタイムで結果を返すことは不可能です。
ここでRTコアが登場します。RTコアは、BVHという完璧な分類・目録システムを駆使する「熟練の司書」です。光線（利用者）が特定のカテゴリ（ボリューム）の本を探しているとわかると、RTコアはまず「このフロアにはない」「この棚のグループには絶対にない」と瞬時に判断し、探索範囲を絞り込みます。そして、当たる可能性のある狭い範囲（ツリーの末端）だけを正確にチェックします。
RTコアは、この「効率的な絞り込み検索（トラバーサル）」を専門に行うことで、何百万冊もの本の中から、光線が衝突する本を、一瞬で見つけ出すことができるのです。これは、従来の汎用的な計算では実現できなかった、専用ハードウェアならではの強みです。
資格試験向けチェックポイント
RTコアは比較的新しい技術ですが、レイトレーシングの概念自体は応用情報技術者試験や基本情報技術者試験で出題される可能性があります。特に、GPUの進化やグラフィックス技術のトレンドとして把握しておくべき重要用語です。
| 試験レベル | 想定される出題パターンと学習のポイント |
| :— | :— |
| ITパスポート | 直接的な出題は少ないですが、「GPUの進化により、リアルタイムでの光のシミュレーションが可能になった技術」といった文脈で、レイトレーシングのキーワードと共に登場する可能性があります。RTコア＝「グラフィックスをリアルにするための専用部品」と理解しておきましょう。 |
| 基本情報技術者 | 「レイトレーシングの処理を高速化するために、GPUに搭載された専用アクセラレータの名称は？」といった知識問題として問われる可能性があります。また、「BVHトラバーサル処理」など、具体的な動作原理を問う選択肢に登場するかもしれません。「レイトレーシング専用の衝突判定アクセラレータ」という定義を確実に覚えてください。 |
| 応用情報技術者 | コンピュータグラフィックスの専門分野として、レイトレーシングとラスタライズの比較、あるいはGPGPUの進化の歴史の中で問われることがあります。RTコアは、汎用計算ユニット（GPGPU）から、特定の処理（レイトレーシング）を切り出して専用化することで性能向上を図った「専用ハードウェア」の成功例として、技術戦略的な文脈で理解することが重要です。 |
| 共通の対策 | RTコアは、グラフィックス処理における「専用ハードウェア」の代表例です。GPU全体の進化の中で、特定の計算負荷の高いタスクを専門に処理する傾向があることを理解しておくと、他のアクセラレータ技術（例：テンソルコア）の理解にも役立ちます。 |
関連用語
- 情報不足
