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엔비디아, AI 렌더링 및 패스 트레이싱 SDK 기술 공개: 비주얼, 성능, 반응성 상승

심심해❤️

8 1785 8 2023.03.21 12:42

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엔비디아 AI 및 패스 트레이싱 기술로 구현되는 초현실주의

엔비디아는 GDC 2023에서 개발자들이 실시간 패스 트레이싱에 더 쉽게 접근하고 초현실적인 게임 월드 제작을 가속화할 수 있는 새로운 툴을 발표했습니다.

AI 렌더링의 최신 혁신을 통한 프레임 생성

NVIDIA Ada 러브레이스 아키텍처와 함께 발표된 DLSS 3는 비주얼뿐만 아니라 성능과 반응성의 기준을 한 단계 높였습니다. 2019년 NVIDIA Turing 아키텍처와 함께 도입된 이래 DLSS는 게임 렌더링에서 AI의 새로운 표준을 지속적으로 설정해 왔습니다.

프레임 생성은 가장 최근의 진화입니다.

그림 1. DLSS 3 프레임 생성 포스트 프로세싱 파이프라인

DLSS 프레임 생성은 AI를 사용하여 완전히 새로운 프레임을 생성하는 DLSS 3의 새로운 성능 배율기입니다. 이 기능은 NVIDIA GeForce 40 시리즈와 광학 흐름 가속기에 의해 구동됩니다. 이 획기적인 기술을 통해 비디오 게임 그래픽의 새로운 영역인 실시간 경로 추적이 가능해졌습니다.

이 발표 이후, 현재 28개의 인기 게임과 애플리케이션이 DLSS 3를 사용하여 놀라운 성능으로 사실적인 그래픽을 제공하고 있으며, 여기에는 A Plague Tale Requiem, Portal with RTX, Cyberpunk 2077 등이 포함됩니다. 일부 게임의 경우 초당 프레임이 거의 3배 가까이 증가했습니다.

DLSS 프레임 제너레이션은 스트림라인 2.0 SDK를 통해 개발자를 위한 플러그인으로 GDC에 출시됩니다. Streamline는 DLSS 3와 같은 기능의 통합을 간소화하는 NVIDIA 오픈 소스 크로스 IHV 프레임워크입니다. DLSS 프레임 생성 SDK를 수동으로 통합하는 대신 원하는 플러그인에 필요한 리소스(모션 벡터, 깊이 등)를 식별한 다음 플러그인을 실행하여 렌더링 파이프라인에서 실행할 수 있습니다.

또한 에픽게임즈는 언리얼 엔진의 다음 릴리스에 DLSS 프레임 생성 플러그인이 제공될 예정이라고 발표했습니다. UE5에서 사용할 수 있는 NVIDIA Reflex 저지연 기술과 결합하면 게임 성능을 향상하는 동시에 플레이어에게 반응성이 뛰어난 경험을 제공할 수 있는 모든 툴을 갖추게 됩니다.

에픽게임즈와 엔비디아는 함께 게임 개발에서 AI의 한계를 뛰어넘어 리얼타임 패스 트레이싱을 현실에 한 걸음 더 가까이 가져오고 있습니다.

에픽게임즈의 엔지니어링 담당 부사장인 닉 펜워든(Nick Penwarden)은 "엔비디아 DLSS 3는 정말 인상적인 프레임 생성 기술을 도입했으며, 언리얼 엔진 5.2 플러그인은 개발자에게 게임의 품질과 성능을 향상시킬 수 있는 훌륭한 선택이 될 것입니다."라고 말했습니다.

실시간 경로 추적 기술 통합 간소화

게임에서의 실시간 레이 트레이싱은 NVIDIA Turing 아키텍처에 RT 코어가 도입되면서 가능해졌습니다. 그 이후로 NVIDIA는 다음 과제를 위해 열심히 노력해 왔습니다.

GDC 2023에서는 모든 개발자가 NVIDIA RTX 패스 트레이싱 SDK를 사용할 수 있게 됩니다.

그림 2. 패스 트레이싱 직간접 조명 및 셰이더 실행 재정렬로 재구축된 포털의 차세대 조명

RTX 패스 트레이싱 SDK는 씬에 있는 모든 광원의 피직스를 정확하게 재창조하여 실제 눈으로 보는 것을 재현합니다. 이 새로운 SDK는 다음과 같은 사용 사례에 맞게 입증된 NVIDIA 기술을 활용할 수 있는 유연성과 커스터마이징 기능을 제공합니다:

- 레퍼런스 패스 트레이서를 구축하여 제작 중 조명이 실제와 같도록 하여 반복 프로세스를 가속화합니다.

- RT 지원 GPU를 위한 고퀄리티 사진 모드 또는 Ada 러브레이스 아키텍처를 활용하는 실시간 초고화질 모드 구축.

RTX 패스 트레이싱 SDK는 수십 년에 걸친 NVIDIA 연구의 결정체입니다. 이 SDK는 다음 도구 및 기능의 최신 버전을 사용하여 경로 추적기를 빌드하는 모범 사례를 보여줍니다:

- 초고해상도 및 프레임 생성을 위한 DLSS 3로 성능을 배가합니다.

- 많은 수의 그림자 및 동적 조명을 효율적으로 샘플링하기 위한 RTX 다이렉트 일루미네이션(RTXDI).

- 모든 광원의 고성능 노이즈 제거를 위한 NVIDIA NRD(실시간 노이즈 제거).

- 알파 효과가 많은 장면에서 RT 성능을 개선하는 불투명도 마이크로 맵(OMM).

- 셰이더 스케줄링을 개선하여 성능을 향상시키는 셰이더 실행 재정렬(SER).

그림 3. NVIDIA RTX SDK 구성 요소를 사용하여 구축된 실시간 경로 추적 파이프라인

이 SDK에는 지금 바로 시작하는 데 필요한 모든 NVIDIA RTX 컴포넌트, 설명서 및 샘플 애플리케이션이 포함되어 있습니다.

경로 추적 성능 개선 및 접근성 향상

엔비디아는 실시간 경로 추적의 성능을 개선할 수 있는 더 많은 기회를 지속적으로 모색하고 있으며, 그 결과 GTC 2022에서 발표된 불투명도 마이크로 맵(OMM)을 개발하게 되었습니다.

GDC 2023에서는 모든 개발자가 OMM SDK 1.0을 사용할 수 있습니다. OMM을 사용하면 빽빽한 초목이나 나뭇잎과 같은 복잡한 지오메트리를 삼각형과 마이크로 메시 위에 효율적으로 매핑할 수 있어 세부적인 장면에서 높은 수준의 성능을 제공합니다.

이 모든 새로운 경로 추적 및 AI 렌더링 기술을 최적화하기 위해 현재 Nsight 시스템 업데이트가 제공됩니다.  이번 릴리스에서는 벌칸 애플리케이션에서 OMM 프로파일링을 지원하여 오작동하는 OMM 기능을 차단할 수 있습니다. 곧 출시될 Nsight 그래픽스 업데이트에서는 OMM의 성능 향상을 검사하고 디버깅할 수 있는 기능이 제공될 예정입니다.

NVIDIA Nsight 개발자 도구는 수년 동안 최적의 경로 추적 통합을 보장하는 업계 최고의 성능 인사이트와 디버깅 지침을 제공해 왔습니다. Nsight 그래픽스는 스톨을 근절하는 레이 생성 셰이더 메트릭과 실사 조명을 최적화하기 위한 가속 구조 노출과 같은 GPU 활동을 분석합니다.

최근에는 출시 예정인 사이버펑크 2077 레이 트레이싱에서 패스 트레이싱을 개선하는 데 사용되었습니다: 오버드라이브 모드에서 셰이더 비효율성을 해결하여 경로 트레이싱을 개선하는 데 사용되었습니다. 데모 영상을 통해 자세히 알아보세요.

Caustics

마지막으로, 엔비디아는 모든 언리얼 엔진 개발자가 언리얼 엔진 5의 새로운 레이 트레이싱 기능인 엔비디아 코스틱스(NVIDIA Caustics) 브랜치를 통해 보다 쉽게 패스 트레이싱을 시작할 수 있도록 지원합니다.

코스틱스는 우리 주변에 존재하는 광학 현상으로, 유리와 같은 반사 물질에 부딪혀 빛의 곡선 영역을 생성하기 전까지는 육안으로 보이지 않습니다.

이 기술은 현재 UE 5.1 코스틱스 브랜치를 통해 이용할 수 있으며, 금속 및 반투명 메시와 수면 주변에서 코스틱스 효과를 보다 쉽게 활용할 수 있습니다. 액세스 방법에 대한 자세한 내용은 깃허브에서 언리얼 엔진 소스 코드 액세스하기를 참조하세요.

레이 트레이스 뎁스 오브 필드는 이 브랜치에서 가장 눈에 띄는 기능입니다. 기존 래스터화 워크플로에서는 카메라 뎁스 오브 필드에서 반투명 오브젝트를 정확하게 계산하는 것이 어려웠습니다. Caustics 브랜치를 사용하면 이러한 카메라 효과를 구현할 수 있습니다.

그림 4는 반투명 문제가 있는 기존 래스터화 파이프라인 카메라 피사계 심도를 보여줍니다.

그림 4. 코스틱스 래스터 피사계 심도

그림 5는 반투명 문제를 해결하는 레이 트레이스드 카메라 피사계 심도를 보여줍니다.

그림 5. 코스틱스 레이 트레이스드 피사계 심도

그림 4와 5를 보면 기존 코스틱스 래스터와 레이 트레이스드 피사계 심도의 디테일 차이를 확인할 수 있습니다.

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