레이 트레이싱이란?

레이 트레이싱은 다음을 위한 기술입니다. 표현 장면을 통과하는 광선의 경로를 추적하여 이미지를 생성하는 컴퓨터 그래픽. 광선은 장면의 개체와 상호 작용하여 반사되어 색상과 같은 속성을 얻을 수 있습니다.

광선 추적: 기본 사항

레이 트레이싱은 실제 조명을 에뮬레이트합니다. 우리가 보는 빛은 태양과 같은 에너지원에서 방출되는 광자의 결과입니다. 광자는 물체와 충돌할 때 튀거나 흩어질 수 있습니다. 거울만 있으면 실제로 작동하는 모습을 볼 수 있습니다. 거울을 비추는 빛은 반사를 만듭니다.

레이 트레이싱은 이것을 시뮬레이션합니다. 추적된 광선의 수는 수백만 개의 광자가 시야를 가로질러 반사되는 실제 세계에 비해 미미합니다. 현대 게임은 픽셀당 1~4개의 광선을 추적합니다. 그래도 현실 세계를 시뮬레이션하기에 충분합니다.

광선의 경로를 추적하면 게임 세계와 상호 작용할 수도 있습니다. 빨간색 물체에서 반사되는 광선은 해당 색상의 영향을 받아 근처에 붉은 빛을 발산할 수 있습니다. 광선은 게임 아티스트가 개체에 부여하는 속성에 따라 다양한 방식으로 산란되어 사실적인 반반사 또는 거친 표면을 허용합니다.

레이 트레이싱은 3D 그래픽의 중요한 발전입니다. 광선이 게임에서 이동할 때 광선의 경로를 시뮬레이션하여 사실적인 이미지를 만듭니다. 이는 환경이 플레이어에게 보이지 않을 때에도 환경과 상호작용할 수 있는 조명으로 이어집니다. 레이 트레이싱은 작동하기 위해 특수 제작된 하드웨어가 필요하지 않지만 매우 까다롭기 때문에 레이 트레이싱을 가속화할 수 있는 비디오 카드 또는 게임 콘솔에서만 실용적입니다.

레이 트레이싱 대 래스터화(또는 알고 있는 3D 그래픽)

이 설명을 이해하더라도 여전히 혼란스러울 수 있습니다. 과거 게임, 심지어 수십 년이 지난 게임에도 반영이 있었습니다. 레이 트레이싱은 어떻게 다른가요?

과거의 3D 게임과 대부분의 최신 게임은 래스터화를 사용합니다. 래스터화는 플레이어가 볼 수 있는 3D 게임 세계의 요소를 2D 이미지로 결합합니다. 플레이어가 볼 수 없는 것을 생성하는 데 사용된 성능은 낭비되기 때문에 플레이어에게 보여야 하는 것만 렌더링합니다. 그러나 문제가 발생합니다.

거울의 예로 돌아가 보자. 플레이어의 환경과 플레이어 캐릭터는 플레이어에게 표시되지 않습니다(적어도 1인칭 게임에서는). 래스터화를 사용하면 거울이 반사할 것이 없습니다.

물론 현대 게임에는 거울이 존재합니다. 장면을 두 번 렌더링합니다. 하나의 패스는 플레이어의 관점에서 진행되는 반면 다른 패스는 다른 관점에서 진행됩니다. 그러나 장면을 렌더링하는 데 필요한 성능은 두 배가 됩니다.

인기 있는 3D 게임 엔진의 기술인 화면 공간 반사는 화면 데이터를 사용하여 반사를 만듭니다. 이 기술은 물과 같이 플레이어의 관점과 비스듬한 반사 표면에 이상적입니다. 그러나 반사된 항목이 화면 밖으로 이동하면 반사된 개체가 사라집니다.

Ray Tracing은 래스터화와 달리 플레이어의 관점 밖에서 추적할 수 있기 때문에 이러한 문제를 공유하지 않습니다.

또한 광선이 표면과 상호 작용할 수 있는 게임에서 광선 추적은 래스터화가 처리하기 어려운 사실적인 색상 번짐 및 반반사 표면을 표시할 수 있습니다.

레이 트레이싱에는 어떤 하드웨어가 필요합니까?

레이 트레이싱은 새로운 아이디어가 아닙니다. 컴퓨터 과학자들은 1980년대 초에 레이 트레이싱을 실험했습니다., 사실적인 조명, 반사 및 그림자로 정적 이미지를 만듭니다. 불행히도 렌더링하는 데 몇 시간이 걸렸습니다.

비디오 게임은 초당 30프레임 이상의 실시간 레이 트레이싱이 필요합니다. 이는 레이 트레이싱을 가속화하도록 설계된 비디오 카드에서만 가능합니다.

Nvidia의 RTX 레이 트레이싱은 Tensor Core라는 실리콘에 의존합니다. Tensor Core는 RTX 비디오 카드에만 있습니다. Nvidia의 GTX 카드는 레이 트레이싱을 사용하여 게임을 렌더링할 수 있습니다. 말했듯이 레이 트레이싱에는 특수 제작된 실리콘이 필요하지 않기 때문입니다. 그러나 성능은 RTX 카드에 비해 열악합니다. 그리고 일부 게임, RTX 레이 트레이싱이 포함된 Minecraft, 광선 추적을 활성화하는 특정 방식 때문에 RTX 비디오 카드가 필요합니다.

레이 트레이싱을 가속화하는 AMD 카드에는 특정 브랜드가 없으며 전용 실리콘도 없습니다. 대신 더 나은 결과를 위해 하드웨어 조정 및 소프트웨어 업데이트를 사용합니다. 레이 트레이싱을 가속화하는 AMD 카드를 식별하는 것이 더 어렵기 때문에 세부 사항에 주의하십시오.

Sony의 PlayStation 5와 Xbox Series X 및 S에는 레이 트레이싱을 가속화할 수 있는 AMD의 그래픽 하드웨어가 있습니다. 그러나 활성화하는 것은 개발자의 몫이며 많은 게임에서는 그렇지 않습니다. 주목할만한 예는 사이버펑크 2077, 출시 당시 PC에서 RTX 레이 트레이싱을 지원했지만 차세대 콘솔에서는 레이 트레이싱을 지원하지 않았습니다. 이 기능은 향후 패치에서 차세대 콘솔에 제공될 예정입니다.