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레이 트레이싱 (Ray Tracing) 이란? : 네이버 블로그
하드웨어 및 가전, 전자기기 전문 리뷰우~어 깜장용이 입니당! 오늘은 레이 트레이싱 (ray Tracing) 기술에 대하여 간단히 알아보는 시간을 가질 예정 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 3/18/2022
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RTX. It’s On: Ultimate Ray Tracing & AI | NVIDIA
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Source: www.nvidia.com
Date Published: 10/18/2021
View: 1183
렌더링 – 나무위키
해외에서는 영화 촬영과 동시에 레이트레이싱 렌더링이 이루어지는 기법을 … 물론 이런 단점이 있는데도 왜 쓰는가 하면, 레이 트레이싱에 비하면 …
Source: namu.wiki
Date Published: 11/30/2021
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레이 트레이싱(Ray Tracing)과 빛의 물리학
‘RTX 2080Ti’ 같이 그래픽 카드 이름에 들어있는 ‘RT’가 바로 Ray Tracing의 약자이죠. 게임 내에서 그래픽을 구현하는 렌더링에 요즘 흔히 쓰이는 기법인 …
Source: www.ksakosmos.com
Date Published: 7/15/2022
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Unity 실시간 레이트레이싱
레이트레이싱은 광원의 동작 방식 및 물리적 머티리얼과 상호 작용하는 방식을 사실적으로 시뮬레이션하여 진정한 전역 조명과 사실적인 효과부터 스타일을 적용한 …
Source: unity.com
Date Published: 6/3/2022
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레이트 레이싱이란 무엇이며 어떤 하드웨어와 게임이이를 지원 …
가장 단순한 형태의 레이 트레이싱은 게임에서 조명을 향상시키는 데 사용되는 시스템입니다. 이것은 다양한 방법으로 수행됩니다. 게임 환경과 그 안의 …
Source: websetnet.net
Date Published: 5/14/2022
View: 5374
레이트레이싱 그리고 RTX | Turing Ray Tracing & RTX – 퀘이사존
레이트레이싱은 장면과 대상이 되는 객체의 조명 환경을 매우 사실적으로 시뮬레이션하는 연산 집약적 렌더링 기술입니다. RTX 그래픽카드는 튜링 GPU 기반 레이트레이싱을 …
Source: quasarzone.com
Date Published: 11/17/2022
View: 1676
레이트레이싱 – ITWorld Korea
좀 더 깊이 살펴보자. 레이 트레이싱은 광선을 추적하는 알고리즘으로 작동한다. 빛이 물체나 표면에 닿을 때 해당 물체나 표면, 또는 다른 광선의 표면 …
Source: www.itworld.co.kr
Date Published: 8/12/2021
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레이 트레이싱 프로그램 – 오토데스크
레이트레이싱은 반사, 투명도, 그림자 등 빛의 사실적인 시뮬레이션을 제공하는 렌더링 기술입니다. 영화, TV 및 게임의 3D 컴퓨터 그래픽과 VFX (영문)의 사실성을 …
Source: www.autodesk.co.kr
Date Published: 5/16/2021
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- Author: 코어 오브 아이디어
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- Date Published: 2019. 2. 3.
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레이 트레이싱 (Ray Tracing) 이란?
안녕하세용!
하드웨어 및 가전, 전자기기 전문 리뷰우~어 깜장용이 입니당!
오늘은 레이 트레이싱 (ray Tracing) 기술에 대하여 간단히 알아보는 시간을 가질 예정입니당!
글을 써내려가기에 앞서
레이 트레이싱에 대한 글을 쓰게 된 계기는 NVIDIA 사의 2000번대 그래픽카드의 등장, 다시 말해 RTX 시리즈의 등장입니당~
Unity 실시간 레이트레이싱
Unity에서 실시간으로 렌더링 된 이 데모에서는 실제 차 한 대와 Unity 및 NVIDIA에서 구현한 차 한 대를 선보입니다. 이 차량들은 서로 구별할 수 없을 정도로 눈부신 조명과 높은 시각적 충실도를 자랑합니다.
유니티와 NVIDIA는 BMW와의 협업으로 2019 BMW 8 Series Coupe를 선보였습니다.
레이 트레이싱이란 무엇이며 어떤 하드웨어와 게임이 이를 지원합니까? – 웹셋넷
게이머라면 레이 트레이싱에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. 하지만 이것이 정확히 무엇을 의미하는지, 왜 중요한지 모를 수도 있습니다. 우리는 당신이 찾을 수 있도록 여기 있습니다.
엔비디아 그 이후로 레이 트레이싱을 추진해 왔습니다. RTX 20 시리즈 그래픽 카드를 처음 발표했습니다. 하지만 레이 트레이싱은 그래픽 카드를 고급 게임용 PC 그리고 하드웨어.
훨씬 더 몰입감 있고 눈길을 끌며 시각적으로 즐거운 게임 경험을 제공하는 게임의 비주얼을 향상시키기 위한 개발 기술입니다.
레이 트레이싱이란 무엇입니까?
레이 트레이싱은 사실 새로운 것이 아닙니다. 이미 몇 년이 지났지만 PC 하드웨어와 기술이 게임에 실질적인 차이를 만들 수 있는 방식으로 레이 트레이싱을 구현할 수 있는 지점에 도달한 것은 최근의 일입니다. 실시간으로.
가장 단순한 형태의 레이 트레이싱은 게임에서 조명을 향상시키는 데 사용되는 시스템입니다. 이것은 다양한 방법으로 수행됩니다. 게임 환경과 그 안의 항목 모두에서 반사에서 그림자에 이르기까지 모든 것에 사용됩니다. 여기에는 대기 효과, 표면의 반사(물, 금속, 유리) 및 확산 조명과 같은 것들이 포함됩니다.
확산 조명은 표면에서 반사되어 다른 표면에 반사되는 빛을 포함하므로 특히 흥미롭습니다. 이것은 사실상 간접 조명 소스로서 보다 사실적인 경험을 만드는 데 도움이 됩니다. 햇빛이 방으로 들어온 다음 벽과 바닥에 반사되어 자연스럽게 방 전체를 더 밝게 만드는 방법을 상상해 보십시오. 이것은 광선 추적이 작동하는 방식의 한 부분입니다.
레이 트레이싱이 완전히 구현되면 그래픽적으로 멋진 환경의 전체 그림의 일부이기 때문에 세심한 주의를 기울이지 않는 한 무슨 일이 일어나고 있는지조차 알아차리지 못하는 경우가 많습니다. 레이 트레이싱을 켜고 끈 상태에서 게임을 나란히 비교할 때만 그것이 얼마나 큰 차이를 만들 수 있는지 알 수 있습니다.
최신의 최고의 Nvidia 그래픽 프로세서를 사용하면 이 모든 것이 실시간으로 이루어집니다. 이것은 “플레이어 또는 카메라의 앞, 뒤, 위, 아래 세부 사항을 반영하는 고해상도, 실시간 반사를 생성하는 데 도움이 됩니다. 플레이어가 이전 기술로 볼 수 없었던 세부 사항.”
광선 추적 시스템은 빛, 그림자 및 환경 하이라이트를 반사할 뿐만 아니라 게임 내 캐릭터와 그들이 들고 있는 아이템에 인상적인 시각 효과를 추가할 수도 있습니다.
거울과 같은 효과로 주변 세계를 보여주는 검의 칼날이나 플레이어의 금속 갑옷의 반사에 대해 생각해 보십시오. 그러나 사실적으로 반영되고 실시간으로 – 캐릭터가 게임 세계를 이동하고 통과할 때 변경됩니다.
반사, 그림자 조명 및 몰입형 영상
이 데모에서 만든 언리얼 엔진 기술로 가능한 많은 차세대 렌더링 기능을 보여줍니다. 이 데모의 효과는 다음과 같습니다.
질감 영역 조명
광선 추적 영역 라이트 섀도우
광선 추적 반사
광선 추적 주변 폐색
영화 같은 피사계 심도(DOF)
Nvidia GameWorks 레이 트레이싱 노이즈 제거
이 기술을 사용하여 조명을 렌더링하고 비주얼을 생성함으로써 개발자는 매우 사실적인 게임 경험을 만들 수 있습니다.
가까운 장래에 이 기술이 어떻게 발전하는지 보는 것은 확실히 흥미로울 것입니다. 우리는 이미 게임의 미래가 어떤 모습일지 맛보기 와 레이 트레이싱은 올바른 방향으로 나아가는 또 다른 디딤돌입니다.
어떤 하드웨어가 필요합니까?
레이 트레이싱이 처음 발표되었을 때 게임 머신에 최신 Nvidia 그래픽 카드가 있는 게이머에게만 공개되었습니다. 오직 RTX 20 시리즈 카드 광선 추적을 지원할 수 있었고 동적 산란. 그 목록에는 Nvidia Geforce RTX 2060/2070/2080 및 2080Ti가 포함되어 있지만 광범위한 목록은 아닙니다.
이 그래픽 카드는 또한 비싸고 최첨단 기술에 기꺼이 뛰어들 의사가 없는 한 대부분의 게이머의 범위에서 레이 트레이싱을 사용하지 않습니다.
이 모든 것이 2019년 XNUMX월에 변경되었습니다. 회사 발표 구형 GPU는 최신 게임용 드라이버로 레이 트레이싱을 지원합니다.
일부의 경우 이는 하드웨어 수준이 아닌 소프트웨어 수준 DXR(DirectX Raytracing)을 통해 광선 추적이 활성화되지만 더 많은 사용자가 광선 추적 영상에 액세스할 수 있음을 의미합니다. 당신은 찾을 수 있습니다 이것에 대한 자세한 내용은 여기에.
따라서 구형 광선 추적 가능 그래픽 카드의 현재 목록에는 다음이 포함됩니다.
지포스 GTX 1660 티
지포스 GTX 1660
엔비디아 타이탄 XP(2017)
엔비디아 타이탄 X (2016)
지포스 GTX 1080 티
지포스 GTX 1080
지포스 GTX 1070 티
지포스 GTX 1070
GeForce GTX 1060 6GB
레이 트레이싱을 지원하는 것은 게임용 데스크탑뿐만 아니라 노트북 동등한 Pascal 및 Turing 아키텍처 GPU가 있는 GPU도 목록에 포함됩니다. 도 꽤 있다 RTX GPU가 탑재된 게임용 노트북 목록 사양 옵션으로 포함됩니다. 그 목록도 지속적으로 증가하고 있습니다.
레이 트레이싱은 PC에만 국한되지 않습니다. 그만큼 Xbox 시리즈 X 및 플레이 스테이션 5 둘 다 약간 레이 트레이싱 지원.
그렇긴 하지만 레이 트레이싱에 대한 최고의 경험을 원한다면 최고의 하드웨어가 필요하다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 구형 그래픽 카드는 이제 레이 트레이싱을 지원하지만 성능에 어려움을 겪을 것입니다. 구형 GTX GPU는 광선 수가 적은 기본 광선 추적 효과만 제공할 수 있습니다. RTX 그래픽 프로세서는 더 많은 광선 수와 함께 제공되는 여러 효과로 훨씬 더 복잡한 효과를 관리할 수 있습니다.
레이 트레이싱은 그래픽 집약적인 프로세스이기도 합니다. 전원을 켜고 설정을 최대로 설정하면 최고 사양의 게임용 PC라도 화면에 표시되는 초당 프레임 수에서 성능이 저하되는 것을 볼 수 있습니다.
시각적으로 놀라운 게임 경험을 얻을 수 있지만 반드시 매우 부드러운 것은 아닙니다. Nvidia는 최대 설정이 다양한 해상도에서 평균 FPS에 미칠 수 있는 영향을 보여주며 심지어 1920 x 1080에서도 이 수치는 구형 GTX GPU에서 약 30FPS입니다. 따라서 여유가 있다면 RTX 그래픽 카드를 구입하는 것이 좋습니다.
최신 RTX 3000 시리즈 그래픽 카드 레이 트레이싱을 켠 상태에서도 눈에 띄는 성능 향상을 확인할 수 있습니다.
레이 트레이싱을 지원하는 최신 게임
광선 추적에 대한 지원은 개발자가 게임을 제작할 때 효과 및 시각적 향상을 구현하는 데 크게 의존합니다.
지원되는 많은 게임은 콘솔에도 등장했지만 동일한 비주얼은 없는 트리플 A 타이틀입니다. 레이 트레이싱을 지원하는 게임의 원래 목록은 상당히 짧았지만 지속적으로 추가되고 있습니다.
Nvidia와 Intel이 Vulkan API 표준화 게임 개발자가 향후 게임에 레이 트레이싱 지원을 더 쉽게 추가할 수 있도록 합니다. 이것은 또한 레이 트레이싱 게임이 미래에 동일한 지원을 제공하는 새 콘솔로 더 쉽게 이동할 수 있음을 의미합니다.
전장 2042
전장 2042 레이 트레이싱, DLSS, Nvidia Reflex 등 Nvidia의 모든 장점이 있습니다. 따라서 게임이 잘 실행되고 멋지게 보일 뿐만 아니라 올바른 하드웨어가 있으면 경쟁 우위도 확보할 수 있습니다.
사이버 펑크 2077
Cyberpunk 2077은 거친 시작과 약간의 어려운 시작을 가졌을 수 있지만 올바른 하드웨어가 있다면 뛰어난 광선 추적 기능을 활용하여 Night City의 정말 멋진 전망을 감상할 수 있습니다.
Fortnite
Fortnite는 이제 성능 향상을 돕기 위해 DLSS와 함께 레이 트레이싱을 지원합니다. 즉, Fortnite 플레이어는 이제 광선 추적 반사, 그림자, 전역 조명 및 주변 폐색도 즐길 수 있습니다.
마인 크래프트 RTX
즉, 맞아 심지어 마인크래프트 Nvidia의 RTX 기술 덕분에 향상된 조명을 최대한 활용하고 있습니다. 업데이트가 게임에 무엇을 했는지도 놀랍습니다.
MechWarrior 5
3015년에 인류는 수천 개의 우주 시스템을 식민지화했습니다. MechWarriors는 전장을 지배하고 광선 추적 영상은 스토리를 판매하고 전투에 몰입하는 데 도움이 됩니다.
무덤 침입자의 그림자
레이 트레이싱 지원으로 출시되지는 않았지만 Shadow of the Tomb Raider는 직후에 향상된 비주얼로 업데이트되었습니다. 개선된 그림자, 확산된 조명 및 이미 아름다운 게임에 더 많은 깊이를 추가했습니다.
메트로 탈출구
Battlefield V는 레이 트레이싱을 지원하는 최초의 게임이었지만 Metro Exodus는 실시간 광선 추적형 전역 조명 기술. 이것은 게임이 보다 사실적인 간접 확산 조명을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 세계 환경이 변화하고 낮이 밤으로 바뀌면 실시간으로 조정할 수 있음을 의미했습니다.
콜 오브 듀티 – 모던 워 페어
콜 오브 듀티: 모던 워페어에는 “아이코닉한 모던 워페어 시리즈를 처음부터 완전히 새롭게 재해석한” 내용이 포함되어 있습니다. 레이 트레이싱의 장점을 표준으로. 따라서, 그것은 현재까지 가장 멋진 COD 게임 중 하나이며 부팅하기에 멋진 시각적 경험입니다.
Control
Control 우리가 가장 좋아하는 또 다른 것입니다. 또한 레이 트레이싱 지원 덕분에 놀라운 시각적 하이라이트가 많은 새 게임에서 Nvidia의 레이 트레이싱 기술의 가장 좋은 예 중 하나입니다.
울펜 슈타인 : 영 블러드
1980년대를 배경으로 할 수 있지만 이 게임은 레이 트레이싱이 향상된 미래형 그래픽을 제공합니다. 나치를 학살하는 것이 이렇게 멋진 일은 결코 없었을 것입니다.
유령 주자
Ghostrunner는 SF 분위기의 빠르고 폭력적인 싱글 플레이어입니다. 예상대로 이 액션으로 가득 찬 사이버펑크 스타일의 게임은 향상된 레이 트레이싱 덕분에 멋지게 보입니다.
콜 오브 듀티 : 블랙 옵스 냉전
Black Ops의 다음 외출에서 사용되는 광선 추적 기술과 함께 향상된 프레임 속도와 부드러운 게임 플레이를 제공하기 위해 DLSS를 사용합니다.
콜 오브 듀티 : 블랙 옵스 냉전 또한 특징 엔비디아 안셀 플레이어가 멋진 고해상도 스크린샷을 찍을 수도 있습니다.
감시견 : 군단
Watch Dogs의 최신 외출에는 실시간 레이 트레이싱이 포함될 예정이며, 이는 확실히 런던을 조금 더 웅장하게 보이게 할 것입니다. 수도를 구하기 위해 거리를 질주하고 해커와 저항군을 모집할 때 모든 것을 받아들여야 합니다.
월드 오브 워크래프트 : 어둠의 땅
World of Warcraft 사가의 다음 챕터에서도 레이 트레이싱 정밀 검사가 진행됩니다. 이는 월드 오브 워크래프트 팬들을 위한 즐거운 출시일 뿐만 아니라 아름다운 출시를 의미합니다.
준비 또는하지
문을 차고 플래시뱅을 던지고 폭발하여 악당들의 눈을 멀게 하는 광선 추적 조명을 감상하세요. 많은 재미처럼 보입니다. Ready or Not은 여기에서 시각적 기술로 향상될 확실한 경험을 약속합니다.
죽어가는 빛 2
우리가 플레이한 최고의 좀비 슈팅 게임 중 하나의 후속작은 레이 트레이싱과 향상된 시각 효과가 추가되어 원작보다 훨씬 뛰어날 것을 약속합니다.
레이 트레이싱을 지원하는 향후 게임
레이 트레이싱이 자신을 위한 것인지, 새로운 그래픽 카드나 게임기에서 시작해야 하는지 고민하고 있다면 다음 목록에 좋은 소식이 있습니다. 다가오는 PC 게임 레이 트레이싱을 지원하는 것은 매우 훌륭합니다. 해당 목록에는 다음이 포함됩니다.
뱀파이어 : 가장 무도회 – Bloodlines 2
오랫동안 기다려온 2004년의 멋진 Vampire: Masquerade – Bloodlines의 후속작은 지연되었을 수 있지만 그것이 오면 여전히 레이 트레이싱 지원을 약속하고 있습니다. 이것은 어두운 골목길과 뱀파이어로 가득 찬 환경에 분위기를 추가하는 데 실제로 도움이 될 것입니다. 우리는 이것에 우리의 이빨을 가라 앉히기를 기다릴 수 없습니다!
원래 제
레이트레이싱 그리고 RTX | Turing Ray Tracing & RTX
튜링의 레이트레이싱 기술 TURING RAY TRACING TECHNOLOGY 레이트레이싱은 장면과 대상이 되는 객체의 조명 환경을 매우 사실적으로 시뮬레이션하는 연산 집약적 렌더링 기술입니다. RTX 그래픽카드는 튜링 GPU 기반 레이트레이싱을 통해 물리적으로 정확한 반사(reflections), 굴절(refractions), 그림자 및 간접 조명을 실시간으로 렌더링 할 수 있습니다. 과거에는 GPU 아키텍처의 한계로 인해 단일 GPU 그래픽카드에서는 게임이나 그래픽 애플리케이션에 대한 실시간 레이트레이싱 작업을 수행할 수 없었습니다. 물론, 엔비디아의 GPU 가속 NVIDIA Iray® 플러그인과 OptiX 레이트레이싱 엔진을 통해 구현할 수는 있었지만, 고품질의 레이트레이싱을 실시간으로 수행할 수는 없었습니다. 마찬가지로 현재의 엔비디아 볼타(Volta) GPU는 사실적인 영화 품질에 해당하는 레이트레이싱 장면을 렌더링하는 것은 가능하지만, 단일 GPU에서 실시간 렌더링은 무리였습니다. 이러한 레이트레이싱의 연산 집약적 특성으로 인해 게임에서 레이트레이싱은 사용되지 않았습니다. 아니 못했다고 보는 것이 현실적인 표현입니다. 특히 3D 게임은 원활한 게이밍을 위해 초당 30~90개 이상의 애니메이션이 요구되는 애플리케이션입니다. 어쩔 수 없이 완전히 사실적인 렌더링은 포기하거나 타협할 수밖에 없었고, GPU 가속 래스터화 렌더링 기술(GPU-accelerated rasterization rendering)에 의존해왔습니다. 이런 이유로 GPU에서 실시간 레이트레이싱을 구현하는 것은 커다란 벽처럼 느껴졌던 것이 사실입니다. 하지만 엔비디아는 튜링 TU102, TU104 및 TU106 GPU에 포함된 RT 코어로 하드웨어 기반 레이트레이싱 가속 엔진과 NVIDIA RTX 소프트웨어 기술을 통합하여 실시간 레이트레이싱을 구현하는 데 성공했습니다. 물론, 기술적 성취와는 별개로 실제 이미지 품질의 완성도와 게이머 그리고 사용자에게 시각적인 만족도에 대한 평가를 남겨두고 있는 상황입니다. 이 부분은 조금 더 시간이 필요하겠죠. 다시 돌아와서, 기존의 PC 게임 영역에서의 실시간 렌더링은 사실상 래스터화(Rasterized) 기술이 표준이었습니다. 그리고, 지속적인 개발자의 노력과 발전을 통해 상당한 수준의 비주얼을 구현하고 있죠. 하지만, 분명한 한계점은 존재합니다. 예를 들어, 래스터화만 사용하여 반사 효과와 그림자를 렌더링하려면 다양한 유형의 아티팩트(Artifact, 이상적이지 않은 인공적 그래픽 요소)를 유발할 수 있습니다. 연산 부하를 줄이기 위한 단순화된 구현 방식의 한계인 것이죠. 래스터화된 그림자는 종종 앨리어싱(Aliasing, 계단현상)과 현실적이지 않은 이미지 문제를 겪으며, 스크린 공간 반사(Screen-space reflections, SSR)는 스크린에 보이는 객체만 반사하여 보여줍니다. 이러한 아티팩트는 결국 게이밍 경험의 현실성을 떨어뜨리고 개발자와 아티스트가 추가적인 효과로 수정해야 하기 때문에 많은 경제적 비용이 듭니다. ▲ 엔비디아 RTX로 구동되는 실시간 레이트레이싱 렌더링 데모 이런 문제로 인해 래스터화보다는 당연히 레이트레이싱 렌더링이 이상적인 화면을 보여줍니다. 누구나 잘 알고 있습니다. 하지만, 연산 부하량이 엄청나게 높다는 현실적인 문제에 직면합니다. 그렇다면 레이트레이싱 본질적인 알고리즘은 무엇일까요? 아마도 레이트레이싱을 잘 모르는 사람의 추측과는 반대일 가능성이 큽니다. 그 이유는 광선(ray)의 출발점은 광원이 아니라 장면을 보는 시점이기 때문입니다. 실제로 레이트레이싱은 뷰 카메라를 기준으로 눈에서 시작하여 광원에 이르기까지 역추적 방식을 가집니다. 이러한 역추적 프로세스는 애초에 광원에서 여러 방향으로 방출되는 모든 광선을 추적하는 것보다는 시스템 자원 활용 측면에서 훨씬 효율적이기 때문입니다. ▲ 레이트레이싱의 기본 구현 알고리즘(이미지 출처: 위키피디아 또한, 눈이 바라보는 장면, 즉 눈에 도달하는 광선만 추적하면 충분히 사실적인 렌더링이 가능합니다. 일부 광선은 광원에서 직접 눈까지 닿지만, 다른 광선은 장면의 다른 객체에 의해 차단되어 그림자가 생기거나 혹은 눈에 닿기 전에 다른 객체를 통해 반사되고 굴절됩니다. 그리고 하나의 장면에서 광선이 객체를 교차하게 될 때는 해당 객체의 교차점에 색상/조명 등 다양한 정보가 렌더링되는 최종 픽셀 색상과 조명 레벨에 영향을 주게 됩니다. 이러한 레이트레이싱의 기본 구현 원리를 고려해볼 때, 쏘아지는 광선의 수와 반사 및 굴절에 의해 생성되는 추가 광선까지 그 수가 굉장한 수치에 이르게 됩니다. 즉 사실적인 이미지를 구현해내기 위해서는 매우 비싼 자원이 들어갈 수밖에 없는 것이죠. 또한 레이트레이싱을 원하는 객체의 수와 유형, 그리고 GPU 연산 능력, 해상도 등 많은 요소들은 쏘아지는 광선의 수에 영향을 미치게 됩니다. 하지만 레이트레이싱은 실제 카메라에 의해 촬영된 실사 이미지와 구별이 불가능한 수준의 이미지를 만들어낼 수 있기 때문에, 수년간 영화의 특수 효과로서 광범위하게 사용되어 왔습니다. 실제로 실사 영화에서 레이트레이싱을 활용한 CG는 놀라울 정도로 사실적입니다. 다시 본론으로 돌아와, 레이트레이싱은 굉장히 사실적인 이미지 품질을 보여주기 때문에, 구현할 수만 있다면 가장 이상적인 결과물을 내어줄 수 있습니다. 하지만 광선 추적에 소요되는 연산 부담의 현실적인 문제를 해결해야하기 때문에 튜링 GPU는 레이트레이싱과 래스터화를 결합하는 하이브리드(Hybrid) 렌더링 방식을 취합니다. 이 방법을 사용하면 일반적인 영역에는 래스터화를 사용하고 반사와 굴절 셰이딩 렌더링과 같이 래스터화 대비 가장 시각적인 체감을 얻을 수 있는 영역에 한하여 레이트레싱을 사용합니다. ▲ EA SEED 부서의 이미지 예(SEED//Pica Pica 하드웨어 레이트레이싱과 튜링) 즉 하이브리드 렌더링은 레이트레이싱과 래스터화 기술을 렌더링 파이프라인에 결합하여 각 장면을 렌더링하는 데 가장 적합한 방식을 취하는 렌더링 기술입니다. 여기 한 예로 EA의 SEED는 PICA PICA 실시간 레이트레이싱 실험을 위해 하이브리드 렌더링 모델을 사용하고 있습니다. SEED의 R&D 엔진인 Halcyon을 사용하여 제작된 PICA PICA는 마이크로소프트의 DXR(DirectX Raytracing)과 엔비디아 GPU를 사용하여 실시간 레이트레이싱을 구현합니다. 하이브리드 렌더링 파이프라인의 경우 래스터화와 z-버퍼링은 객체의 가시성을 결정하는 데 훨씬 빠르기 때문에 레이트레이싱 프로세스 중 레이캐스팅(ray casting) 단계를 대신할 수 있습니다. 그 다음 2차 광선을 촬영하는 데 레이트레이싱을 사용하여 물리적으로 정확한 반사와 굴절 그리고 그림자를 생성합니다. 본 내용에 대해서는 아래 그림을 통해 좀 더 상세하게 설명하도록 하겠습니다. ▲ 레이트레이싱과 래스터화 파이프라인의 개요: 레이트레이싱과 레스터화 파이프라인은 튜링 GPU의 하이브리드 렌더링 모델에서 동시에 작동합니다. 하이브리드 렌더링 파이프라인은 단일 튜링 GPU를 사용하여 게임과 다양한 그래픽 애플리케이션에서 실시간 레이트레이싱을 사용할 수 있게 해주는 근본적인 구조입니다. 물론, 수백 개의 광선이 실시간으로 전송되는 것을 기대할 수는 없습니다. 사실, 튜링 GPU의 레이트레이싱 기술은 픽셀 당 적은 수의 광선과 엔비디아 실시간 레이트레이싱 노이즈 제거(NVIDIA Real-Time Ray Tracing Denoise) 모듈을 통해 매우 큰 폭으로 연산 부하를 낮춰 레이트레이싱을 구현하기 때문입니다. 어쨌든, 지금껏 연산 부하로 인한 레이트레이싱 구현 문제를 해결했다는 것은 아키텍처의 분명한 기술적 성취로 평가할 수 있습니다. 위 이미지는 에픽 게임즈(Epic Games)가 ILMxLAB 및 엔비디아와 공동으로 만든 Reflections 데모의 예입니다. 쿼드로 RTX 6000 또는 지포스 RTX 2080 Ti의 단일 GPU에서 레이트레이싱 반사, 레이트레이싱 앰비언트 오클루전(Ambient Occlusion)을 실행하여 영화의 CG에 근접하는 이미지 품질을 보여줍니다. 튜링의 레이트레이싱 기술은 엔비디아의 RTX 기술, 엔비디아 실시간 레이트레이싱 라이브러리, 엔비디아 OptiX, 마이크로소프트 DXR API와 곧 출시될 Vulkan 레이트레이싱 API를 모두 지원합니다. 따라서 RTX 그래픽카드 사용자라면 3D 게임에서 납득 가능한 프레임 수준으로 영화 품질의 실시간 레이트레이싱 품질을 경험할 수 있으며, 이전의 GPU 아키텍처에서 불가능했던 전문 그래픽 애플리케이션에서의 실시간 렌더링을 경험하는 데 도움을 줍니다. 튜링 RT 코어 | TURING RT CORES 튜링의 하드웨어 기반 레이트레이싱 가속화의 중심에는 각 SM에 포함된 새로운 RT 코어가 있습니다. RT 코어는 BVH(Bounding Volume Hierarchy)와 ray/triangle 교차 테스트(레이캐스팅, ray casting) 기능을 가속화합니다. 또한 RT 코어는 SM에서 실행중인 스레드를 대신하여 가시성 테스트를 수행할 수도 있습니다. 또한 RT 코어는 엔비디아 리서치(NVIDIA Research)에서 개발한 고효율 BVH 가속 구조 및 RTX 호환 API 등의 고급 노이즈제거 필터링(denosing filtering) 기술을 통해 단일 튜링 GPU에서 실시간 레이트레이싱을 구현합니다. RT 코어는 BVH 구조를 자율적으로 탐색하고 ray/triangle 교차 테스트를 가속화하여 다른 버텍스, 픽셀 및 컴퓨트 셰이딩 작업을 처리할 수 있게 합니다. BVH 구축(BVH building)과 같은 작업은 드라이버에 의해 처리되며, 광선(ray) 생성 및 셰이딩은 새로운 유형의 셰이더를 통해 애플리케이션이 관리하게 됩니다. 이와 같은 내용에서 이해가 필요해한 개념이 등장하는 데 바로 레이캐스팅(ray casting)과 BVH(Bounding Volume Hierarchy)입니다. 1. 레이캐스팅(ray casting) 레이케스팅은 이미지 평면의 각 픽셀을 통해 이미지를 보는 사람의 눈(또는 카메라 뷰)에서 하나 이상의 광선을 쏘고 해당 광선이 모든 트라이앵글(triangle)과 교차하는지 확인하는 알고리즘 과정입니다. 이 때 픽셀을 통과한 광선이 트라이앵글에 닿으면 다시 원점에서 트라이앵글까지 광선의 거리를 결정합니다. 또한 트라이앵글의 색상 데이터가 최종 색상에 기여하게 되죠. 물론 중간에 다른 물체에 닿아 다른 물체의 색상과 조명 정보도 가져올 수 있습니다.(패스트레이싱, Path Tracing) 이렇게 광선과 트라이앵글(ray/triangle)의 교체 테스트를 가속하고 성능을 향상시키기 위해서는 광선의 수를 줄이거나 다양한 유형의 기술과 최적화를 사용할 수 있습니다. 이런 최적화 작업을 거치지 않으면 모든 트라이앵글에 대해 광선을 테스트해야 하는데, 너무나 많은 연산 부하력이 가해지게 되죠. 2. BVH(Bounding Volume Hierarchy) 대표적인 레이트레이싱 기법 중 하나가 바로 트리 구조의 레이트레이싱 가속 방식을 사용하는 것입니다. 여기에는 다양한 장면의 지오메트리를 둘러싸는 상자가(bounding box)가 포함됩니다. 큰 바운딩 박스는 많은 트라이앵글(triangle/primitives)을 포함하며, 점점 더 작은 바운딩 박스를 포함할 수 있습니다. 이렇게 계층적으로 배열된 박스를 Bound Volume Hierarchy, BVH라고 합니다. BVH는 최상위의 루트 구조로 시작하여 각 단계마다 하나 이상의 노드가 있는 트리 구조로 배열됩니다. ▲ 각 단계의 바운딩 박스를 가로지르는 트리 구조의 BVH 알고리즘 일단 처음 장면을 렌더링하기 전에 소스의 지오메트리에서 BVH 구조를 만들어야 합니다.(BVH building) 만약 다음 프레임이 이전 프레임에 비해 상당한 변경점이 발생한다면 모든 변경 사항을 나타나기 위해 새로운 BVH 빌드 작업이 필요할 수 있습니다. 하지만 대부분의 경우에는 완전히 새로운 BVH 빌드 작업 없이도 특정 장면만 변경하는 것으로 기존 BVH 구조를 수정하여 작업 처리가 가능합니다.(BVH refitting) 이러한 절차는 컴퓨트 연산에 드는 부하가 훨씬 줄어들기 때문에 실제 렌더링의 일반적인 예이기도 합니다. 3. 노이즈감소 필터링(DENOSING FILTERING) 레이트레이싱 성능을 향상시키는 가속 구조 외에도 다양한 고급 필터링 기술을 사용하면, 추가 광선 없이 성능과 이미지 품질을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 필터링 기술 중 대표적으로 노이즈제거(denosing)가 있습니다. 노이즈제거는 이상적이지 않은 아티팩트(Artifact)나 기타 여러 유형의 이미지 품질을 저해하는 요소를 개선할 수 있습니다. 또한 노이즈제거 필터링은 레이트레이싱 이미지가 렌더링하는 데 걸리는 시간을 줄여주며, 시각적으로도 충실도 높은 이미지를 생성할 수 있습니다. 현재 엔비디아는 특정 애플리케이션에 가장 적합한 것을 선택하고 노이즈제거를 이루기 위해 AI 기반 알고리즘과 비AI 기반 알고리즘을 모두 사용합니다. 이렇게 대표적인 레이트레이싱에 쓰이는 기술들을 모두 알아보았습니다. 다음은 RT 코어의 기능이 정확히 무엇을 수행하는지 잘 이해하기 전에, 우선 전용 하드웨어 레이트레이싱 엔진이 없는 GPU에서 레이트레이싱 작업이 어떻게 수행되는지 알아볼 필요가 있습니다. 아래 이미지를 참고해주시기 바랍니다.
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레이 트레이싱 프로그램
렌더링 기술인 레이트레이싱을 사용하면 빛을 자세히 모델링하여 게임 환경과 VFX에서 더 쉽고 효율적으로 사실성을 높일 수 있습니다. Autodesk의 Media & Entertainment Collection의 여러 제품에 포함된 레이트레이싱을 사용하면 복잡한 장면에서도 고품질의 효율적인 렌더링이 가능합니다.
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