레이 트레이싱 vs. 패스 트레이싱 – 동적 조명 방법 비교 | ENBLE
레이 트레이싱 vs. 패스 트레이싱 - 동적 조명 방법 비교 | ENBLE' Condensed translation 'Ray Tracing vs. Path Tracing - Dynamic Lighting Method Comparison | ENBLE
레이 트레이싱은 게이머들과 GPU 제조업체 사이에서 수년간 분분한 반응을 일으킨 조명 효과입니다. 어떤 사람들은 이를 이전에는 불가능했던 시각 효과를 가져오는 인게임 조명의 다음 세대로 간주하며, 다른 사람들은 이것을 하드웨어 지원 비용이 너무 높고 프레임 속도에 미치는 영향에 대해 비판적으로 생각합니다. 그러나 이는 동네에서 유일한 고급 조명 기술이 아닙니다. 패스 트레이싱은 GPU에 대한 부담이 덜하면서 더욱 아름답게 보이는 동적 조명 처리의 대안적인 방법입니다. 이론적으로는 말이죠.
실제로는, 레이 트레이싱과 패스 트레이싱은 게임에서 각각 자신의 위치를 가지며, 앞으로 몇 년 동안 둘 다 사용될 수 있습니다. 여기에서 레이 트레이싱과 패스 트레이싱을 비교해 보겠습니다.
레이 트레이싱이란 무엇인가요?
레이 트레이싱은 장면에서 조명을 모델링하는 현실적인 방법입니다. 1960년대 후반에 처음 고안되었으며, 그 계산량이 얼마나 많은지 때문에 최근에야 실시간 게임에 적용되었습니다.
레이 트레이싱은 플레이어의 시점을 통해 장면으로 광선을 쏘는 방식으로 작동합니다. 광선이 오브젝트와 상호작용할 때마다, 해당 오브젝트가 광선에 미치는 효과(색상, 투명도, 방향 등)가 계산됩니다. 그 광선은 장면 안에서 움직이며 빛의 소스와 교차할 때까지 추적됩니다. 이 계산은 장면의 모든 픽셀에 대해 이루어지며, 매우 현실적인 외관을 구현하지만, 동시에 매우 요구가 큰 조명 기술입니다.
레이 트레이싱은 영화 CGI에서 오랫동안 사용되었으며, 종종 개별 프레임을 렌더링하는 데 몇 시간이나 걸립니다. 그러나 컴퓨팅 성능이 향상되면서, 그리고 Nvidia의 RTX 그래픽 카드 출시로 인해, 레이 트레이싱 가속기가 실시간 레이 트레이싱을 게임에서 가능하게 만들었습니다. 초기 버전에서는 그림자와 반사로 제한되었지만, 일부 게임에서는 전역 조명까지 확장되었습니다.
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패스 트레이싱이란 무엇인가요?
패스 트레이싱은 장면에서 실시간 동적 조명을 모델링하는 더 현대적인 방법입니다. 1980년대 중반에 개발되었으며, 빛의 소스에서 동시에 수백 개 또는 수천 개의 광선을 보내고, 장면 안에서 임의로 튕겨다니는 광선들을 추적하는 다른 방식을 취합니다. 표면적으로는 더 복잡하지만, 최종 결과는 더 쉬운 렌더링이 가능합니다. 왜냐하면 픽셀에서 소스까지 모든 광선을 추적하는 대신, 광원까지 광선의 가장 가능성이 높은 경로를 기반으로 일부 광선만 추적하기 때문입니다.
이는 레이 트레이싱과 몬테 카를로 시뮬레이션의 조합으로, 게임이나 애플리케이션이 추적해야 할 광원까지의 경로를 관리 가능한 수의 경로로 사용할 수 있게 합니다. 이를 통해 더 적은 오버헤드로도 레이 트레이싱과 유사한 조명 효과를 구현할 수 있지만, 더 중요한 것은 시스템의 능력과 선택한 설정에 따라 훨씬 세밀하게 구현할 수 있다는 점입니다. 더 많은 샘플 크기는 장면을 렌더링하는 GPU에 더 많은 요구를 일으키지만, 동시에 더 큰 세부 정보를 제공합니다. 샘플 크기가 작아지면 패스 트레이싱은 관리하기 쉬워지지만, 시각적 품질이 희생되게 됩니다.
하지만 패스 트레이싱의 최종 결과는 완벽하지 않습니다. 그것들은 더불어 이미지를 정리하기 위한 노이즈 제거 알고리즘과 결합되며, 결과는 인상적입니다.
특정 장면과 반사 및 굴절 물체(예: 유리잔)와 같은 일부 물체들은 작은 샘플에서 정보 손실을 피하기 위해 패스 트레이싱 알고리즘을 조정해야 합니다. 이러한 경우, 알고리즘은 정확성을 보장하기 위해 간단히 무차별 대입 레이 트레이싱을 수행할 수도 있습니다.
그러나 각각의 경우 최종 결과는 레이 트레이싱과 거의 비슷하거나 그 이상으로 현실적으로 조명이 밝게 들어온 렌더링된 장면입니다. 특히 더 높은 세부 설정에서는 오버헤드가 훨씬 낮아집니다. 레이 트레이싱은 그림자가 많은 장면을 렌더링하는 데 더 효과적일 수 있습니다. 왜냐하면 빛의 광선이 실제로 따라가는 경로를 알고 있기 때문이지요.
레이 트레이싱 vs. 패스 트레이싱: 어떤 것이 더 나은가요?
레이 트레이싱은 실시간 조명을 모델링하는 정확한 기술입니다. 왜냐하면 빛이 장면 안에서 어떻게 전파될 수 있는지에 대한 자연스러운 경로를 따르기 때문입니다. 그러나 레이 트레이싱을 효과적으로 사용하기 위해 수행해야 하는 계산의 양은 놀랄 만큼 많습니다. 현대의 하드웨어 가속화를 갖춘 최신 하드웨어조차도 레이 트레이싱이 많이 사용된 게임에서 어려움을 겪을 수 있습니다. 그래서 “레이 트레이싱”을 지원하는 많은 게임들은 실제로는 그림자 또는 반사를 위해 레이 트레이싱을 일부분만 사용합니다.
반면에, 패스 트레이싱은 렌더링 하드웨어에 더 적은 부하를 주면서 동일하거나 더 나은 시각적 효과를 얻을 수 있습니다. 이는 현재까지 가장 인상적인 “레이 트레이싱” 게임인 Quake II RTX, Portal RTX, 그리고 Cyberpunk 2077의 Overdrive 모드 업데이트에 사용되는 모델입니다. 또한 Half-Life 2와 같은 이전 게임에도 큰 효과를 내며 모드로 추가되고 있습니다.
패스 트레이싱은 덜 강렬한 형태의 동적 조명을 제공하며, 전반적으로 더 나은 해결책으로 주장됩니다. 그러나 레이 트레이싱은 시각적 정확도에 문제가 발생할 수 있는 제한된 패스 트레이싱 샘플 크기 때문에 여전히 자리를 잡고 있습니다. Hogwarts Legacy와 같이 레이 트레이싱이나 패스 트레이싱 조명이 경험에 거의 영향을 주지 않으면서 프레임 속도를 완전히 떨어뜨리는 전통적으로 래스터화된 게임의 현대적인 예도 많이 있습니다.
아마도 레이 트레이싱이나 패스 트레이싱이 래스터화와 같이 쉽게 렌더링될 수 있는만큼 그래픽 카드가 충분히 강력해질 때까지, 각 기술마다 그 자리가 있기 때문에 향후 게임에서 조명 효과의 조합을 볼 수 있을 것입니다.
