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실사 실시간 렌더링의 기술


실시간 렌더링을 통해 복잡하고 사실적인 3D 프로젝트를 바로 프리뷰할 수 있습니다. Ricardo Ortiz는 이 흥미진진한 새로운 세계로 우리를 안내합니다.

건축가, 디자이너 및 3D 아티스트는 수년 동안 실시간 레이 트레이싱 그래픽을 꿈꿔 왔습니다. 실시간으로 장면을 탐색, 상호 작용 및 변경할 수 있으므로 워크플로가 단축되고 완성된 샷까지의 시간이 단축되며 고객이 가장 복잡한 디자인을 더 쉽게 이해하고 조작할 수 있습니다.

이 기사에서는 오늘날 실시간 렌더링을 가능하게 만든 놀라운 기술 발전과 개발자가 이러한 독특한 경험을 만드는 데 직면한 과제를 살펴봅니다.

실시간 렌더링이란 무엇입니까?

이전 기사인 3D 렌더링이란 무엇인가 - 3D 시각화 가이드에서 컴퓨터로 3D 이미지를 생성할 수 있는 두 가지 방법론인 광선 추적과 래스터화를 검토했습니다. 요약하자면:

  • Ray tracing  픽셀의 가상 평면을 통해 카메라의 광선을 추적하고 물체와의 만남의 효과를 시뮬레이션하여 이미지를 생성합니다.
  • Rasterization 객체의 3D 모델을 생성하는 가상 삼각형 메쉬에서 화면에 객체를 생성합니다.

각각의 장점이 있습니다. 레이 트레이싱은 고품질 포토리얼리즘을 위해 설계되었으며 rasterization는 interactive performance를 우선시합니다. CG 업계에서 일하는 사람에게 논리적인 질문은 실시간 렌더링의 속도 및 상호 작용과 함께 레이 트레이싱의 품질이라는 두 가지 이점을 동시에 가질 수 있는 방법이 있습니까? 대답은 예입니다!

실사 실시간 렌더링이 작동하는 방식을 이해하려면 물리적으로 정확한 렌더러에 의한 3D 장면 계산과 관련된 두 가지 단계인 레이 캐스팅과 쉐이딩에 대해 자세히 알아볼 필요가 있습니다.

Ray casting이란?

이름에서 알 수 있듯이 레이 캐스팅은 장면의 모든 객체와 광선을 교차시키는 과정입니다. 큰 장면에는 수백만 개의 지오메트리 조각과 수십억 개의 폴리곤이 있을 수 있습니다. 이 복잡한 작업은 계산 시간을 줄이기 위해 특정 알고리즘에 따라 구성되어야 합니다.


Shading은 어떻게 작동합니까?

Shading 은 빛에 반응하는 방식을 통해 개체의 모양을 결정합니다. 음영 처리는 또한 그림자, 반사, 전역 조명에 대한 정보를 제공하는 광선을 정의합니다. 큰 장면에서 음영 네트워크는 매우 중요합니다. 복잡하면 계산 비용이 많이 들 수 있습니다.


발란스 찾기

지오메트리의 양과 셰이더의 복잡성은 레이 캐스팅과 셰이딩 간의 균형을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 수백만 개의 다각형에 단일 단순 재료가 적용된 장면에서 레이 캐스팅 프로세스는 렌더링 시간의 90%를 나타냅니다. 대조적으로, 복잡한 재료는 많지만 지오메트리가 적은 장면에서 레이 캐스팅은 평가 시간의 20%만 차지할 수 있지만 나머지는 셰이딩 프로세스가 차지합니다.

이 두 프로세스 모두 강력하고 효율적인 하드웨어와 소프트웨어를 요구합니다. 다행스럽게도 우리는 끊임없이 진화하는 산업인 비디오 게임 덕분에 기술 혁명의 한가운데에 있습니다.

Courtesy of NVIDIA

게임 엔진 

비디오 게임 엔진은 그래픽 처리 장치(GPU)의 개발로 가속화된 래스터화 기술을 통해 실시간으로 컴퓨터 그래픽을 경험할 수 있는 능력을 제공했습니다. 인기 있는 콘솔과 게임용 PC에서 볼 수 있는 이 칩은 슈퍼 와이드스크린 디스플레이와 VR 헤드셋에서 4K 및 8K 해상도로 멋진 그래픽을 구현합니다.

NVIDIA의 RTX 제품과 같이 가장 복잡한 프로젝트도 실시간으로 렌더링할 수 있는 GPU를 통해 이 연산 능력을 활용할 수 있습니다. NVIDIA의 RTX 제품은 레이 캐스팅 및 셰이딩 프로세스의 속도를 높이는 전용 레이 트레이싱(RT) 코어를 특징으로 합니다.


Nvidia OptiX

레이 트레이싱은 RT 코어의 이점을 활용하기 위해 전문 프로그래밍이 필요한 복잡한 알고리즘입니다. V-Ray는 이미 렌더링 엔진에서 보편화된 Nvidia OptiX를 사용합니다.

Nvidia OptiX는 광선 추적 프로세스에 많은 이점을 제공합니다. 여러 GPU를 확장하여 컴퓨팅 성능을 높이고 NVLink 기술을 통해 GPU 메모리를 결합하고 거대한 장면을 평가할 수 있습니다. 또한 가장 중요한 기능 중 하나는 렌더링 프로세스에서 생성된 이미지 노이즈를 제거하고 렌더링 반복을 줄이는 AI 가속 노이즈 제거기입니다.

이 놀라운 하드웨어 덕분에 우리는 높은 수준의 사실감으로 실시간을 경험할 수 있습니다. 또한 건축가, 디자이너 및 아티스트는 Chaos Vantage와 같은 적절한 실시간 렌더링 소프트웨어를 사용하여 3D 프로젝트를 원활하고 직관적으로 탐색할 수 있습니다.

다음 기사에서는 Chaos의 소프트웨어가 실시간 렌더링 하드웨어를 어떻게 활용하는지 알아보겠습니다. 하지만 기다릴 수 없다면 바로 Chaos Vantage를 다운로드하여 사용할 수 있습니다.

Vantage의 이점을 경험하십시오.

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