레이 트레이싱과 경로 추적은 2024년에 게이머와 게임 개발자가 사용할 수 있는 가장 흥미롭고 까다로운 동적 조명 기술 중 두 가지입니다. 둘 다 기존의 “베이크된” 조명 기술에 비해 현실감이 크게 향상되었으며 오래된 게임을 훨씬 더 멋지게 보이게 만들 수도 있습니다. 블록형 질감과 기하학적 구조보다 현실적입니다.
그러나 Ray Tracing과 Path Tracing이 모두 게임에서 더욱 실제와 같은 조명을 생성한다면 어느 것이 더 좋을까요? 그리고 그들 사이의 차이점은 무엇입니까? Ray Tracing과 Path Tracing을 비교하는 방법과 향후 몇 년 동안 좋아하는 게임에서 둘 중 하나를 더 많이 보게 될 이유는 다음과 같습니다.
레이 트레이싱이란 무엇입니까?
광선 추적은 장면의 조명을 사실적으로 모델링하는 방법입니다. 원래 1960년대 후반에 고안되었지만 계산이 까다로워 최근에야 실시간 게임에 도입되었습니다.
레이 트레이싱은 플레이어의 시점을 통해 장면에 광선을 투사하는 방식으로 작동합니다. 광선이 객체와 상호 작용할 때마다 색상, 투명도 및 방향을 포함하여 해당 객체가 광선에 미치는 영향이 계산됩니다. 해당 광선은 광원과 교차할 때까지 장면 주위를 튕기면서 계속 추적됩니다. 이러한 계산은 장면의 모든 픽셀에 대해 수행되므로 믿을 수 없을 만큼 사실적으로 보이면서도 믿을 수 없을 정도로 까다로운 조명 기술이 만들어집니다.
레이 트레이싱은 수년간 영화 CGI에 사용되어 왔으며 개별 프레임을 렌더링하는 데 몇 시간 또는 며칠이 걸리는 경우가 많습니다. 그러나 컴퓨팅 성능이 향상되고 Nvidia의 RTX 그래픽 카드와 AMD의 RDNA GPU가 출시된 이후 Ray Tracing 가속기를 통해 게임에서 실시간 Ray Tracing이 가능해졌습니다. 첫 번째 릴리스에서는 그림자와 반사로 제한되었지만 이후 일부 게임에서는 전역 조명으로 확장되었습니다.
경로 추적이란 무엇입니까?
경로 추적은 장면의 실시간 동적 조명을 모델링하는 보다 현대적인 방법입니다. 1980년대 중반에 개발된 이 기술은 광원에서 한 번에 수백 또는 수천 개의 광선을 보낸 다음 장면 주위에서 무작위로 반사되는 광선을 추적하는 다른 접근 방식을 취합니다. 이는 표면적으로 훨씬 더 복잡하지만 최종 결과는 렌더링이 더 쉽습니다. 왜냐하면 픽셀에서 소스까지 모든 단일 광선을 추적하는 대신 빛이 취할 가능성이 가장 높은 경로를 기반으로 해당 광선의 샘플만 추적하기 때문입니다.
레이 트레이싱과 레이 트레이싱의 결합입니다. 몬테카를로 시뮬레이션 이를 통해 게임이나 애플리케이션은 관리 가능한 수의 경로를 사용하여 광원을 추적할 수 있습니다. 이를 통해 더 적은 오버헤드로 레이 트레이싱과 같은 조명 효과를 허용할 수 있지만, 마찬가지로 중요한 것은 시스템 기능과 선택한 설정을 기반으로 훨씬 더 세밀하게 조정할 수 있다는 것입니다. 샘플 크기가 클수록 장면을 렌더링하는 GPU에 대한 요구가 높아지지만 세부 묘사도 더 좋아집니다. 샘플이 작을수록 시각적 품질은 떨어지지만 경로 추적을 더 쉽게 관리할 수 있습니다.
그러나 경로 추적 최종 결과는 완벽하지 않습니다. 결과 이미지를 정리하기 위해 노이즈 제거 알고리즘과 결합되어 결과가 인상적입니다.
반사되는 것과 같은 특정 장면과 특정 개체가 있습니다. 그리고 예를 들어 물컵과 같은 굴절 물체의 경우 더 작은 샘플에서 과도한 정보 손실을 방지하기 위해 경로 추적 알고리즘을 조정해야 합니다. 이러한 객체의 경우 알고리즘은 정확성을 보장하기 위해 단순히 무차별 대입 광선 추적을 수행할 수도 있습니다.
그러나 각 경우의 최종 결과는 광선 추적된 장면만큼 사실적으로 조명이 비춰진 것처럼 보이면서 오버헤드가 훨씬 낮아질 가능성이 있는 렌더링된 장면입니다. 특히 더 높은 세부 설정에서 그렇습니다. 경로 추적은 더 많은 데이터를 제거해야 하기 때문에 조명이 밝은 장면에 더 효과적인 것으로 간주되는 반면, 광선 추적은 빛의 광선이 취할 실제 경로를 알고 있기 때문에 그림자가 많은 장면을 렌더링하는 데 더 효과적일 수 있습니다. .
경로 추적이 광선 추적보다 더 좋아 보입니까?
광선 추적은 빛이 장면 주위로 전파되는 방식에 대한 자연스러운 경로를 따르기 때문에 실시간 조명을 모델링하는 정확한 기술입니다. 그러나 광선 추적을 효과적으로 활용하기 위해 수행해야 하는 계산의 양은 엄청납니다. 모든 하드웨어 가속 기능을 갖춘 최신 하드웨어라도 레이 트레이싱이 심한 게임에서는 어려움을 겪을 수 있습니다. 이것이 바로 “광선 추적”을 지원하는 많은 게임이 실제로 장면의 일부 부분(일반적으로 그림자 또는 반사)에 대해서만 광선 추적을 사용하는 이유입니다.
반면에 경로 추적은 렌더링 하드웨어에 대한 요구를 줄이면서 똑같이 강력하거나 훨씬 더 보기 좋은 시각적 개체를 생성할 수 있습니다. 이는 지금까지 가장 인상적인 “광선 추적” 게임 중 일부에 사용된 모델입니다. 퀘이크 II RTX, 포털 RTX오버드라이브 모드 업데이트 사이버펑크 2077. 또한 다음과 같은 오래된 게임에도 수정되고 있습니다. 하프라이프 2큰 효과가 있습니다.
경로 추적은 보기에 더 좋고 덜 강렬한 형태의 동적 조명을 제공하며 전반적으로 더 나은 솔루션이라고 할 수 있습니다. 그러나 레이 트레이싱에는 여전히 제한된 경로 추적 샘플 크기로 인해 시각적 정확성 문제가 발생할 수 있는 위치가 있습니다. 또한 광선 추적 또는 경로 추적 조명이 경험에 거의 추가되지 않고 프레임 속도를 완전히 낮추는 전통적으로 래스터화된 게임의 현대적인 예도 많이 있습니다. 호그와트 유산.
레이 트레이싱이나 경로 트레이싱이 래스터화처럼 쉽게 렌더링되는 그래픽 카드가 충분히 강력해질 때까지 각 기술이 그 자리를 차지하므로 향후 게임에서 조명 효과의 조합을 보게 될 것입니다.
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