Annabelle Stephenson
게임 그래픽의 세계는 매우 진보했습니다. 기존의 래스터라이제이션 기술에서 레이 트레이싱의 등장, 그리고 최신 기술인 패스 트레이싱까지, 개발자들은 더욱 현실적인 시각을 전달하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 이 기사에서는 래스터라이제이션, 레이 트레이싱, 그리고 패스 트레이싱의 주요한 차이점을 살펴보고, 패스 트레이싱이 게임 그래픽에 미치는 장점에 대해 알아보겠습니다.
기본 사항: 래스터라이제이션
기존에는 개발자들이 게임에서 그래픽을 래스터라이제이션 기술을 사용하여 렌더링했습니다. 래스터라이제이션은 수학적인 벡터 형태의 그림을 픽셀로 변환하여 컴퓨터 모니터나 픽셀 기반 디스플레이에서 표시할 수 있게 합니다. 래스터라이제이션은 사전에 미리 빛의 동작을 근사화하는 pre-rendered lighting을 사용하여 게임에서 효과적이었습니다. 그러나 포토리얼리스틱 그래픽에 대한 요구가 커짐에 따라 그 한계점이 드러났습니다.
레이 트레이싱의 등장
래이 트레이싱은 래스터라이제이션과는 달리 게임이나 애플리케이션의 각 프레임마다 현실에서의 빛의 동작을 시뮬레이션하는 것을 목표로 합니다. 빛이 다양한 물체와 상호작용할 때 반사, 굴절 또는 흡수될 수 있습니다. 레이 트레이싱은 각각의 픽셀에 대해 동일한 동작을 계산하고, 그 결과 각 프레임마다 수백만 개의 시뮬레이션된 레이를 얻을 수 있습니다. 이 계산량이 많은 기술은 기술의 발전으로 게이머들에게 접근 가능해졌습니다.
레이 트레이싱 자체는 새로운 개념은 아닙니다. 1970년대부터 영화 스튜디오에서 사용되어 왔습니다. 그러나 게임에서의 실시간 레이 트레이싱은 전혀 다른 도전입니다. 실시간 레이 트레이싱은 동적으로 변화하는 환경에서 복잡한 계산을 각각의 프레임마다 실행해야 합니다. 계산 부하를 줄이기 위해, 대부분의 레이 트레이싱을 사용한 게임은 그림자나 반사 등 특정 요소에 대해 하드웨어 가속을 가진 래스터라이제이션과 결합합니다.
패스 트레이싱의 도입
이제 패스 트레이싱에 대해 알아봅시다. 패스 트레이싱은 레이 트레이싱의 수정된 버전입니다. 개별적인 각각의 빛 레이를 추적하는 대신, 패스 트레이싱은 빛이 장면을 통과하는 동안 가장 가능성이 높은 경로만을 계산합니다. 1980년대에 개발된 패스 트레이싱은 여러 개의 레이를 픽셀 당 사용하는 더 복잡한 수학을 포함하고 있습니다. 하지만 결국 GPU에 대한 하드웨어 부하를 낮출 수 있게 됩니다.
패스 트레이싱은 몬테카를로 시뮬레이션을 사용한 레이 트레이싱의 근사값입니다. 정확한 예측이 불가능한 상황에서 가장 가능성이 높은 결과를 예측하는 데 도움이 되는 확률 모델입니다. 패스 트레이싱은 더 많은 데이터 포인트를 샘플링하여 게임에서 더 현실적인 조명을 제공합니다. 픽셀당 여러 개의 빛 레이를 보내는 레이 트레이싱과는 달리, 패스 트레이싱은 최종 결과를 얻기 위해 그 중 일부만을 샘플링합니다. Nvidia DLSS 노이즈 제거 기술의 지원을 통해 이 알고리즘은 더욱 선명한 그림자, 반사 및 전역 조명을 구현할 수 있게 합니다.
패스 트레이싱의 장점
래이 트레이싱의 근사치인 패스 트레이싱이 왜 더 좋다고 생각되는 걸까요? 결과가 더 좋지 않아야 할 텐데요.
절대로 그렇지 않습니다. 패스 트레이싱 대 레이 트레이싱의 논쟁은 더 다양한 측면을 갖고 있습니다. 패스 트레이싱은 사실상 더 현실적인 조명을 게임에서 제공합니다. 사이버펑크 2077과 아날로그 웨이크 2와 같은 최근의 게임은 패스 트레이싱의 도움을 받아 완전한 레이 트레이싱이 어떤 결과를 얻을 수 있는지 보여주고 있습니다.
패스 트레이싱은 예전의 게임인 퀘이크2, 포탈, The Elder Scrolls V: Skyrim, 그리고 Half-Life과 같은 게임에도 적용되어 구식 그래픽에서 기술적인 쇼케이스로 바뀌게 했습니다.
패스 트레이싱이 더 현실적인 조명을 구현하는 능력은 더 많은 데이터 포인트에 접근할 수 있는 데서 비롯됩니다. 픽셀당 사용 가능한 빛 레이의 일부만을 샘플링하는 레이 트레이싱과는 달리, 패스 트레이싱은 각 픽셀에 여러 개의 빛 레이를 보내면서 보다 잘 정의된 그림자, 반사 및 전역 조명을 얻을 수 있습니다.
기술적으로 말하자면, 패스 트레이싱은 GPU에서 처리하기 더 쉽습니다. 더 복잡한 계산, 노이즈 제거 및 AI 관련 트릭이 포함되어 있더라도, GPU에 대한 요구가 더 낮아집니다.
게임 그래픽의 미래
패스 트레이싱을 사용하여 처음부터 개발된 게임들은 하드웨어 부하가 가장 적게 걸립니다. 그러나 이러한 실천은 현재는 아직 드문 일입니다. 패스 트레이싱은 일반적으로 게임 출시 후 수년 뒤에 업데이트 형태로 서서히 도입되고 있습니다.
Nvidia가 자랑하는 “완전한 레이 트레이싱 게임”인 아날로그 웨이크 2조차도 패스 트레이싱을 광범위하게 활용하지 않습니다. 그러나 이러한 게임들은 여전히 아름다운 시각 효과를 제공합니다. 심지어 PS5에서도요.
현재 가장 강력한 GPU로도 이러한 게임을 재생 가능한 프레임 속도로 실행하는 것은 여전히 어려운 일입니다. Nvidia의 다가오는 RTX 40 시리즈 카드는 인공 지능 기능을 활용하여 이러한 게임을 낮은 해상도에서 렌더링하고 허용할 만한 결과를 위해 조절할 것입니다.
하지만 몇 년 후, AI 기술의 발전 덕분에 모든 플레이어에게 이용 가능한 GPU에서 패스 트레이싱을 구현하는 것은 크게 쉬워질 것입니다.
FAQ
1. 래스터라이제이션, 레이 트레이싱, 그리고 패스 트레이싱의 주요한 차이점은 무엇인가요?
래스터라이제이션은 게임에서 그래픽을 렌더링하기 위한 전통
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