사용되기도하지만, 컨셉자체는기업이나소비자모두에게흥미로운이득을제공한다. 클라우드를활용하는것에대한예는컴퓨터게임과관련있다. OnLive와 Gaikai 같은기업은게임그자체를클라우드서버에서서비스할수있도록하는비즈니스를선보이고있다. 게임과클라이언트사이의상호작용을처리하면서, 서버는압

Size: px

Start display at page:

Download "사용되기도하지만, 컨셉자체는기업이나소비자모두에게흥미로운이득을제공한다. 클라우드를활용하는것에대한예는컴퓨터게임과관련있다. OnLive와 Gaikai 같은기업은게임그자체를클라우드서버에서서비스할수있도록하는비즈니스를선보이고있다. 게임과클라이언트사이의상호작용을처리하면서, 서버는압"

원홍 노
6 years ago
Views:

1 본기사는 CMP MEDIA LLC와의 라이선스 계약에 의해 국문으로 제공됩니다 Sponsored Feature : 진화하는게임 실험적클라우드기반의레이트레이싱 (Sponsored Feature: Changing the Game - Experimental Cloud-Based Ray Tracing) 대니얼폴 (Daniel Pohl) 가마수트라등록일 ( ) 게임에서의실시간레이트레이싱은최근에정점을찍고있지만, 유망한수준의쉐도우, 반사및라이팅효과는표준의렌더링에서는가능하지않다. 가장큰장애물은복잡한계산을필요로하고있다는것때문인데, 게임에서의사용이극히제한적이었다는배경도가지고있다. 그러나클라우드는이것을바꾸어놓을지도모른다. 클라우드기반의렌더링은게임월드에서모멘텀을얻고있다. (GDC에서, Gaikai 와 OnLive는서버베이스의게임을선보였다.) 그래서서버사이드레이트레이싱이게임에활용가능하다고할수있지않겠는가? 인텔의스폰서를받고있는이글에서, 대니얼폴은레이트레이싱게임기술의선도전문인으로써, 믈라우드기반의실시간레이트레이싱의장점과 Intel MIC Architecture를활용하여클라우드기반의렌더링접근법을시연하고자하고있다. 더많은대니얼의작업을보고자한다면 Quake Wars Gets Ray Traced 을읽고 웹사이트를방문하라. -- Orion Granatir 서문 컴퓨팅과정에서게임을변화시키는요인은클라우드에기반한다. 단어가때로는과용하게 1

2 사용되기도하지만, 컨셉자체는기업이나소비자모두에게흥미로운이득을제공한다. 클라우드를활용하는것에대한예는컴퓨터게임과관련있다. OnLive와 Gaikai 같은기업은게임그자체를클라우드서버에서서비스할수있도록하는비즈니스를선보이고있다. 게임과클라이언트사이의상호작용을처리하면서, 서버는압축된렌더링이미지를이용자에게다시보낸다. 클라우드기반의렌더링접근은장점이아주많다. 가령, 이용자는게임을설치하기위해기다릴필요가없고, 최신상태의게임패치를받을걱정을할필요도없다. 이용자의컴퓨터의하드디스크용량이아주적어도상관없다. 게임은클라이언트편에서복사될수없기때문에, 게임 DVD를컴퓨터에넣는것처럼불법복제물체크를할필요도없다. 개발자에게는또한게임의데모버전을쉽게보여줄수있는창구가되며, 제한된시간만플레이를할수있도록하여소비자가전체게임에대해첫인상을가질수있는기회를준다. 또다른장점은게임클라이언트가많은다른 OS에서구동되고이로인해각기다른플랫폼에맞게포팅하는데소요되는시간을줄일수있게된다. 복잡한계산이서버에서이루어지기때문에넷북, 태블릿및스마트폰과같은다양한플랫폼에서최신의게임이구동될수있다. 어떠한장치에서라도전문적으로그래픽이복잡한최고의게임을구동할수있는가능성을열어주게된다. 최근의게임은대체로게이머가기대하고있는수준의퍼포먼스를갖추기위해서일반적인사양의그래픽카드에맞도록하드웨어렌더링을이용하고있다. 이접근법역시장점이많지만, 게임개발자가그들의게임에서활용할수있는선택을제한하게된다. 포인트렌더링, 픽셀렌더링또는레이트레이싱과같은다른렌더링알고리즘이있을수도있고, 이것은게임이좀더사실적으로보이도록해줄수있다. 레이트레이싱은반사, 굴절, 그림자와같은정확한계산된효과로실사와같은그래픽을만들어내는물리법칙을이용한기술을말한다. 클라우드게임모델은실시간으로레이트레이싱을가능하게하는데필요한최신의하드웨어에좀더많은사람들이접근할수있도록하는방법을제공한다. 최근에, Intel Labs는멀티코어 Intel processor에서구동되는실시간레이트레이싱엔진 2

3 개발에점진적인발전을보이고있다. 2008년, 우리는쿼드코어 CPU를이용한서버를기반으로둔 Intel Xeon processor에서초당 프레임을구동할수있는 Quake Wars: Ray Traced를볼수있었다. 최적화를시행한몇달후에, 우리는똑같은네개의소켓서버를이용한데모를볼수있었다. 그러나새로업데이트된식스코어 Intel Xeon X7460 processors는 fps 였다. 그다음해 Intel processor는똑같은프레임을달성할수있는투소켓을가진워크스테이션시스템으로넘어갔다. 지속적으로퍼포먼스가증가되는상위코어코넛과 Sandy Bridge 라는코드네임의 Intel microarchitecture와같은새로운아키텍쳐를보게될것임이분명하다. 이알고리즘을위한플랫폼이 2010년 5월에발표된 Intel Many Integrated Core Architecture (Intel MIC Architecture) 으로다가오고있다. 레이트레이싱이매우병행적인알고리즘이기때문에, Intel MIC Architecture는퍼포먼스측면에서큰성과를가져오게할것이다. 고성능컴퓨팅시장의병행적어플리케이션및데이터센터에가용한수많은코어를증가시켜서가능하게할것이다. 이러한사실들이이글의주제를이끌어낸다 : 클라우드기반의게이밍모델에따라 Intel MIC Architecture를함께개발하여실시간레이트레이싱으로좀더발전되고사실적인이미지렌더링을가능하게한다는것이다. Ray Tracing 개괄레이트레이싱은아주사소한차이로, 자연에서찾을수있는빛의광선을자극시키는렌더링알고리즘이다. 본질적으로, 광선은빛의원천 ( 가령, 태양 ) 에서기인하여종국에는인간의눈을비춘다. 레이트레이싱알고리즘은역으로이순서를따른다 : ( 가상카메라처럼 ) 눈에서장면으로. 이러한광선이지형물의물체를비추는지점이계산된다. 그리고나서, 쉐이더프로그램이표면을구성하기시작한다. 3

가상카메라에서나온광선이자동차를비추고집을향해반사된다. 쉐도우레이는빛의원천을 향해자동차에서나아간다. 이과정을통해, 반사와투과와같은물질적인특징이평가된다. 텍스쳐의색깔이덧입혀질수있고비추임, 반사및굴절을테스트하는두번째광선이여기서추적될수있다. 레이트레이싱은이미전문적인그래픽시장에서는흔하게사용되어지고있다.

4 가상카메라에서나온광선이자동차를비추고집을향해반사된다. 쉐도우레이는빛의원천을 향해자동차에서나아간다. 이과정을통해, 반사와투과와같은물질적인특징이평가된다. 텍스쳐의색깔이덧입혀질수있고비추임, 반사및굴절을테스트하는두번째광선이여기서추적될수있다. 레이트레이싱은이미전문적인그래픽시장에서는흔하게사용되어지고있다. 이것은보통오프라인 ( 즉, 상호작용적이지않은 ) 업무에서행해지는데, 엄청난시간을하나의이미지에소비하는그런업무에사용된다. 인터랙티비티의정도를가질수있도록하기위해서, 여러번정제되는최종이미지의프리뷰가존재한다. 때로는, 큰클러스터가인터랙티비티를가지기위한해결책이되었었다. 자동차산업은레이트레이싱을전문적으로활용한중요한예이다. 자동차가설계되기전에, 실사와같은방식으로첫모습을미리볼수있다는것은매우중요하다. 이과정을통해, 제조사는원하는특징을가진자동차모델을만들수있고, 만약자동차의특정한물체나그림자가운전자를방해할지도모르는반사를야기시킨다면, 디자인단계에서쉽게결함을발견할수있다. 헤드라이트와같은물체를모델링하기위해서, 물체안에서튀어나오는다양한광선이있는복잡한조명계산이해결되어야만한다. 레이트레이싱은물리적으로정확한이미지를얻을수있는가장좋은해결책임이증명되었다. 4

5 오프라인렌더링된자동차헤드라이트모델 레이트레이싱의또다른어플리케이션은의료시각화분야에있다. CT에활용되는스캐닝장비나 MRT는인간의뇌나두개골같은대상의 3D 데이터를창조한다. 이체적측정정보는컴퓨터스크린에디스플레이되어야만한다. 이것을위한많은다른방법이있지만, 레이트레이싱이가장정확하다. 5

광선을이용해시각화된체적측정데이터두개골 (Source: http://en.wikipedia.

6 광선을이용해시각화된체적측정데이터두개골 (Source: 영화산업은레이트레이싱은강건하고안정적인방식으로굴절과반사를해결하고자 알고리즘을가장일반적으로활용하고있는분야이다. 6

레이트레이싱을이용한특수효과를보여주고있는 MEGAMIND TM ( DreamWorks Animation) 의영화이미지 Intel MIC Architecture Ray Tracing 아래의예는클라우드기반의게이밍접근과 Intel MIC Architecture 를이용한레이트레이싱 렌더링을복합적을활용한것을평가한것이다.

7 레이트레이싱을이용한특수효과를보여주고있는 MEGAMIND TM ( DreamWorks Animation) 의영화이미지 Intel MIC Architecture Ray Tracing 아래의예는클라우드기반의게이밍접근과 Intel MIC Architecture 를이용한레이트레이싱 렌더링을복합적을활용한것을평가한것이다. Hardware Setup 이프로젝트를위해네개의 서버 머신이클라우드를재현하기위해사용되었다. 각각의구성은다음과같다 : Motherboard: Intel DX58SO (code name Smackover) CPU: Intel Core i7-980x processor (6 cores, 2 threads per core, 3.33 GHz) Intel code name Knights Ferry PCIe card (32 cores, 4 threads per core) Gigabit Ethernet 7

8 Intel 코드네임 Knights Ferry는 Intel MIC Architecture의 1세대개발플랫폼이다. 이것은 1.2 GHz 속도에 32 코어칩을가진 PCIe 카드를포함하고있다. 개발플랫폼은일반적인툴과프로그래밍언어로프로그래밍된다. Intel MIC Architecture 기반의생산품을위해조금더발전한계획이있는데, 코드네임 Knights Corner이며, 이것은 22 nm 제조기술을이용할예정이며, 칩에 50 코어이상을가질수있게될것이다. 얇은클라이언트 ( 게이머의장비를재현하는 ) 로써, 작은노트북이선택되었다. 사양은다음과같다 : CPU: Intel Core 2 Duo processor P9600 (2 cores, 2.66 GHz) 13-inch screen at 1280x800 Gigabit Ethernet Software Setup 게임콘텐츠는 id Software와 Raven Software에의해만들어진 Wolfenstein (2009) 독일버전이선택되었다. 레이트레이싱은 Intel Labs에의해개발된실험엔진으로수행되었다. 기하학적구조, 카메라데이터, 텍스쳐, 변화된상태등등의과정을거치기위해서규정된 API에서프로그램가능하도록되었다. 게다가, HLSL 같은쉐이딩언어가편리한방식으로고품질의쉐이딩코드를작성할수있도록지원되었다. 레이트레이싱엔진은두부분으로되어있다. 한쪽은 CPU에서완전히구동되고콘텐츠를업로드하고, 상태를관리하며, 렌더링명령을보내기위해서 Knights Ferry 카드와커뮤니케이션하는데사용된다. 다른부분은 Intel MIC Architecture에서실행된다. 16-wide SIMD을활용하는특수코드와일반적인 Intel architecture CPU와유사한방식으로실행된다. 렌더러는 32코어중 31을이용하는데, 마지막것은남겨두어야한다. 드라이버가필요로하는어떠한업무라도수행할수있도록하기위해서이다. 각각의코어가 4개의쓰레드를가지게되면, 124개의쓰레드가가능하다는것을의미한다. 이것들은역동적으로 Knights Ferry에다른 8

9 업무를할당시키고, 가장큰부분이컬러픽셀과레이트레이싱을통한실질적인렌더링업무를담당하게된다. 두번째로큰부분이내부가속구조를업데이트하는데이용된다. 이로인해게임의기하학적구조의재현을유지하게된다. ( 플레이어의동작, 아주작은업데이트등 ) 장면의역동적인변화는새로운정보를가지고업데이트가잘되도록하는가속구조를필요로한다. 클라이언트-서버렌더링 The Intel Core i7 processor는 ( 예를들어플레이어가현재선택하고있는무기와같은플레이어의포지션과같은 ) 모든단계를업데이트하고진행하도록하는게임엔진을구동시킨다. 그리고 Knights Ferry의렌더링과 CPU 상의인터페이스를이미언급한바와같이구동할수있도록레이트레이싱과커뮤니케이션할수있도록한다. 또한 TCP/IP를통해클라이언트에게렌더링된픽셀을이동시킨다. 클라이언트는이용자인터페이스 ( 키보드, 마우스움직임 ) 을처리하고 (Up 버튼을눌러서플레이어의위로움직이게만드는것과같은 ) 행동을평가한다. 업데이트된게임상태는서버로보내진다. 클라이언트는서버로부터픽셀데이터를받고이것을디스플레이한다. 멀티플하드웨어유닛의파워계산을결합하기위해서, 4개의서버와같은경우에는사용될수있는다른방법이있다. 좀더세부적으로 2가지를언급한다 : 모든서버를아우르는타일기반의렌더링디스트리뷰팅. 이방법은레이트레이스된이미지를작은타일 (32x32 또는 64x64 pixels) 로렌더링의작업을쪼개서특정한서버에할당시킨다. 이접근법의장점은시간지체가적다는것이다. 장비는가능한한빠르게하나의프레임을마무리짓기위해서함께작업할것이다. 문제점은서버사이의정확한로드밸런싱을위해똑똑한알고리즘이필요하다는것이다. 때로타일이다른것 ( 가령, 어떤지형적인특성없이하늘을디스플레이하는것이매우빠르다 ) 보다도훨씬더빨리계산될지도모른다. 그러므로장비의한부분이이미작업을끝내고도다른부분이작업을마칠때까지기다리고있어야하는일이발생할수있다. 9

10 이를해결하기위해서, 업무훔치기와같은접근법이있다. 이것은한가한쓰레드가다른바쁜쓰레드의파이프라인으로부터작업을가져올수있도록하는것으로수행이잘이루어져야만한다. 대안적프레임렌더링. 이접근법을이용하면, 구체적인프레임이구체적인장치에할당되도록할수있다. 이것의장점은각각의서버에할당하는것이용이하다는것이다. 대부분의경우에연속적인프레임을계산하는데걸리는시간은크게다르지않다 ; 그러므로작업은균형이잘맞추어져진다. 문제점은이방법은부가적인랙을가져올수있다는것이다. 4개의서버인경우에, 클라이언트장비에디스플레이되는것에 3 프레임정도의지연을발생시킬수있다. 60 Hz 프레임속도일경우, 지연은 50 milliseconds (ms) 정도발생될것이다. 우리의데모세팅에서더블버퍼링을이용할경우, 일곱프레임 (117 ms) 지연으로이어진다. 두번째방법을통해부가적인지연을가지게될수있기때문에상업적인실행방법으로는타일기반의접근법을활용하기를추천한다. 그럼에도불구하고, 이글의목적을위해서, 우리의첫번째실행법은향후수정될것을염두해두고, 타일기반의방법을활용하여대안적프레임렌더링을활용하도록한다. 압축스크린상에보이는이미지를메모리에서그래픽장비로업로드하기위해서, 거의모든요즘디바이스는붉은색, 녹색, 파란색및알파의 RGBA 채널을가진이미지를필요로한다. 이색깔은각각 8 비트의정보를가지고있다. 1280x720의이미지의경우, 3600 KB의메모리정보를잡아먹는다. 알파채널은유용한정보에기여하지못하기때문에, 쉽게 2700 KB로줄어들수있다. 60 Hz의속도일경우, 1초당약 MB (1264 Mbit) 비율의데이터가필요해진다. 그러므로 Gigabit Ethernet의대역폭을훨씬초과하게된다. 적당한데이터를처리하기위한압축의형태가필요하다. 압축을이용하는것은서버측면으로는인코등을위해서, 클라이언트측면에서는디코딩을 10

위한부가적인계산을할수있도록해준다. 서버에는압축을하기위한수많은자원들이있다. 이러한환경에서, 6-core Intel Core i7 processor는멀티-쓰레드인코딩알고리즘을수행한다. 그렇지않으면, 압축은 Knights Ferry 카드에서직접적으로수행되어질수도있다.

11 위한부가적인계산을할수있도록해준다. 서버에는압축을하기위한수많은자원들이있다. 이러한환경에서, 6-core Intel Core i7 processor는멀티-쓰레드인코딩알고리즘을수행한다. 그렇지않으면, 압축은 Knights Ferry 카드에서직접적으로수행되어질수도있다. 반면에, 클라이언트는좀더가벼운시스템이될것이며, 이미지를디스플레이하기전에디코드하는데좀더시간을필요로하게될것이다. 이용될수있는다양한코덱이있다. OnLive는그들스스로의코덱을이용하여비디오스트리밍을할수있도록특수한인코딩칩을이용하고있다고밝힌바있다. YouTube 와 Bluray videos에서찾을수있는 Gaikai는 H.264 compression codec을이용하고있다. 1280x720크기로 5 Mbit/s의속도로비디오스트리밍을하는것은합리적인수준의품질이지만, 또한향상을위한여지를가지고있다. 이용할만한대역폭이있다면, 대부분의코덱은더좋은영상품질을위해서몇몇의파라미터를변경시켜서쉽게이용할수있다. OnLive 를이용한 Dirt 2 스크린샷 광대역폭의 Gigabit Ethernet 연결이라는최상의네트워크시나리오로압축에필요한요소들을 줄이고최상의시각적인결과물을달성할수있다. 이대역폭으로우리는각각의이미지에 11

0 라이브러리에서멀티- 쓰레드를활용할수있다. 또한일부그래픽칩은어떠한수동적인압축해제없이도 DXT1 압축내용물을디스플레이할수있다. DXT1을적용한결과물은일반적인게임장면에서의오리지널소스에서알아차리기힘들정도의손실만을가져온다. 좌 : 압축되지않은이미지.

12 기반을둔다른형태의압축을이용할수있는데, 움직임의독립성이안정적으로보일수있는고품질의영상을결과물로발생시킨다. 이용되는알고리즘은 DXT1이다. 이알고리즘은 1:8의비율로 RGBA 데이터를압축시키고게임에서는.dds 파일컨테이너를통해이용된다. Intel Streaming SIMD Extensions (Intel SSE) 을이용한압축과압축해제를빠르게실생하는방법이있다. 그리고 Intel Integrated Performance Primitives (Intel IPP) 7.0 라이브러리에서멀티- 쓰레드를활용할수있다. 또한일부그래픽칩은어떠한수동적인압축해제없이도 DXT1 압축내용물을디스플레이할수있다. DXT1을적용한결과물은일반적인게임장면에서의오리지널소스에서알아차리기힘들정도의손실만을가져온다. 좌 : 압축되지않은이미지. 우 : DXT1 으로압축된이미지 물론, 가공물이너무뚜렷해질수있는일부의특수한경우가있다. 대표적인예는빨간색, 녹색및파란색의꼭짓점을가진쉐이드된트라이앵글을보여주는디버그뷰이다. DXT1 알고리즘은이러한자연스럽지못한이미지에는적합하지않다. 좌 : 압축되지않은이미지. 우 : DXT1 을이용하여압축한이미지 12

울펜스테인 : 레이트레이스게임에서레이트레이스를이용할경우가질수있는장점을보여주기위해서, 오리지널게임의몇가지요소가울펜스테인에맞게변경되었다 : 레이트레이스데모. 슈퍼샘플링을통해서렌더링된스크린샷에주목해주기를바란다. 이것이적용되지않은이미지는나중에소개될것이다.

13 울펜스테인 : 레이트레이스게임에서레이트레이스를이용할경우가질수있는장점을보여주기위해서, 오리지널게임의몇가지요소가울펜스테인에맞게변경되었다 : 레이트레이스데모. 슈퍼샘플링을통해서렌더링된스크린샷에주목해주기를바란다. 이것이적용되지않은이미지는나중에소개될것이다. 기하학적구조레이트레이싱엔진은전형적으로가속구조를이용하는데, 좀도효율적으로계산될수있도록하기위해서오브젝트간에빛의상호작용이가능하도록장면을배열하는기하학적구조를통해계층을형성하는것을의미한다. 이것으로, 몇개의삼각형을이용하여대수적으로빛을증가시키는데필요한계산을수행하고, 정적인콘텐츠를좀더멋있게보이도록할수있다. 그러므로, 향상된기하학구조적디테일은성과물에작은영향을미칠수있다. 데모를위해이용된울펜스테인게임레벨은오리지널형태에서 300,000개의트라이앵글로구성되었다. 더많은기하학구조가가능하다는것을보여주기위해서, 두오브젝트가과도하게높은폴리곤디테일을사용하는것으로변경되었다. 첫번째는샹들리에모델이었고, 약 1,000,000개의트라이앵글로이루어졌다. 두번째는 300,000개의트라이앵글로이루어진자동차모델이었다. 13

14 좌 : 구식의샹들리에모델우 : 새롭고향상된디테일이있는샹들리에모델 이모델을변경하고, 트라이앵글디버그쉐도우로렌더링을한퍼포먼스효과는단지 15-20% 에불과하였다. 콘텐츠생산파이프라인측면에서, 이것은이러한고품질의레졸루션모델이 3D 모델링소프트웨어에서공제될수있고, 고통스럽게모든가능한트라이앵글을감소시키려는아티스트의노력없이게임에서직접적으로활용될수있으며, 세부적인기학학적구조를속이기위해일반적인맵과같은속임수를사용할필요가없다는것을의미한다. 쉐이딩레이트레이스에능력에대한수요가임의적임에도불구하고, 레이트레이싱은쉐이딩에흥미로운영향을미치고있다. 반사를이용하고있는대표적인예는자동차모델에서이루어지고있다. 물체를매우반사적으로만듦으로써, ( 사실너무반사적이라는것이현실적이지않은것같지만, 실증의목적에서본다면효과를보이기에좋음 ) 인근의환경을직면하도록해주었다 모든업데이트가정확하고실시간으로이루어진다. 레이트레이서에서이것이계산되는방식은매우간단하다. 당구대의가장자리에서튕겨지는당구공과같이반사되는빛은표현에부딪혀반사된다. 14

15 이방법은이와같이자동차외관에적용된다 : 또다른레이트레이스의좋은효과는올바른굴절률과같은물리적특성을반영한유리 쉐이더이다. 이전의자동차쉐이더와비교해서, 이것은한지점에부딪혀서두방향으로 나아가는결과를낳는다 : 위의예와같은반사빛과굴절빛이다. 15

16 샹들리에에사용된쉐이더는이것처럼보인다 : 레이트레이스된유리쉐이더를통해보이는배경의왜곡 16

17 샹들리에모델의기학학적구조의디테일을보여주는것 게임플레이에영향을미칠수있는반사의또다른예는게임에활용되는스나이퍼라이플무기의렌즈이다. 이물체의특징은반사되는코드를몇줄에의해서변경된다. 플레이어는이제그들뒤에무엇이있는지를볼수있으며 ( 백미러와같이 ) 빠르게접근해오는적을알아차릴수있게될것이다. 17

18 반사각을이용한스코프는플레이어에게그들뒤에서어떤일이벌어지고있는지에관한 정보를제공한다. 또다른흥미로운효과는감시카메라이다. 게임은이미이러한종류의것을시행하고있지만, 제한적인용도에그치고있다. 때때로다른부분의장면을보여주는스크린이있는방이있다. 일부의게임에서, 스크린디스플레이의지역을변경할수있는버튼이있기도하다. 여기서는여전히좋은퍼포먼스수준을유지하면서동시에많은수의다른스크린을가질수있는가능성을제시한다. 좌 : 12 개의다른부분을보여주는감시카메라우 : 쉽게행해지는반복효과 18

19 방법은간단하다. 각각의스크린은정확한하나의망점을가지고하나의시각방향을가지게된다. 빛이이화면에닿으면, 망점이그지점에부가된다. 이것으로부터, 또다른빛이규정된구체적인방향으로쉽게따라가게될것이다. 이것이색깔로돌아오게될또다른표면을스치게될것이다. 이효과는카메라포털효과와관련이있다. Quake Wars: Ray Traced project에서이전에시연되었다 ) 그러나 TV 스크린에서의효과와달라서, 디스플레이된그림은플레이어의시각각도와똑같은독립체로남아있게된다. 반면포털에서는플레이어가앞에서보는대신에포털의안에서보게됨으로써다른정보를얻을수있다. 포털효과때문에발생하는것으로, TV 스크린이가지고있는고정된방향과비교해서, 빛이전달되어지는방향이고려되어야한다. 입자시스템요즘게임은연기, 불, 스파크, 잔해, 움직이는덩어리의안개등등과같은효과를디스플레이하기위해서입자시스템을심하게이용한다. 초기에입자는매우작고, 한가지의색깔로된사각형이었다. 19

20 Quake (I) 에서의흐르는용암입자트레일 오늘날, 게임의입자효과는전형적으로두개의트라이앵글로구성된 쿼드 의활용을수반한다. 이것에이용되는쉐이더는다양한텍스쳐를혼합할수있고, 다른블렌딩방법, 꼭짓점색깔및프로그래밍할수있는모든마술같은쉐이더를활용할수있다. 게임에서의연기와불의실행은많은쿼드의층을가진입자시스템을활용하고있으며, 이를통해질량감을가지는효과를시각적으로만들수있다. 20

21 입자를이용한연기와불. 좌 : 쉐이드뷰우 : 트라이앵글디버그뷰 일반적으로이러한입자의많은층은플레이어의눈을향해정열된다. 디버깅목적으로, 이 셋업은고정될수있고, 레이어양에관한좀더세부적인것을드러내는측면으로볼수있다. 고정입자뷰측면에서보는디버그뷰좌 : 쉐이드뷰우 : 트라잉앵글디버그뷰 레이어를이용한이러한근사치는래스터화를이용하는게임에서개발되어졌으며, 이알고리즘을빠른방법으로계산할수있었기때문이다. 우리는이데모와같은방식으로실행하였으나레이-트레이싱게임에맞게질량을보여주는다른알고리즘을사용해야한다는것을추천한다. 이러한층효과를올바르게디스플레이하기위하위한레이트레이서를위해서, 빛은첫번째표현에부딪혀야한다. 쉐이더프로그램은텍스쳐색인후에색으로되돌아오도록하며, 일부의투명율을규정한다. 여기서, 빛은다음표면에부딪힐때까지이단계를반복하기를계속해야만한다. 우리의테스트에서, 우리는합당한디스플레이를보장하기위해 50 뎁스의반복이라는힘든케이스를선택하였다. 이것은매우퍼포먼스집중적인테스트가일수있으며, 사실레이트레이서를이용하는래스터최적회된방식에서이러한입자렌더링은데모버전에서가장비싼시각효과라할수있다. 21

22 디버그뷰는입자를렌더링할때뜨거운지점의퍼포먼스를보여준다. 밝은곳은어두운곳 보다훨씬집중되어있다는것을의미한다. 모든표면이똑같은방향으로나있으며쿼드라는제한점을가진다면, 이것을렌더링할때적용할수있는최적화가있다. 또한다르고잠재적으로더빠른렌더링방법이이미지를사후블렌드할때이용될수있다. 레이어링을통해서효과를시뮬레이팅하지않고, 실제의질량감을가진데이터를가지도록하는기술이향후개발될것이다. 가령, 연기는자연스럽게공기중으로흩어져야하고장애물에따라변경되어야한다. 레이트레이싱을이용하면, 연기구름의내부의밝은값은환경에적합하게적용될수있다. 22

23 FumeFX 를이용한시뮬레이트된연기. 작가 : Sam Khorshid Video: 퍼포먼스 클라우드기반의환경에서어떻게수행되는지를보여주는예가있다. 78 fps 대 53 fps 23

샌프란시스코와로스엔젤레스사이에 1000개의길을가진고속도로가있다고하더라도, 차한대는 1000배빠른속도로운전할수없다. 네트워크지연 : 자원을목적지로네트워크패킷으로보낼때발생하는시간지연을의미한다.

24 66 fps 대 70 fps 62 fps 대 38 fps 지연네트워크에관해가장일반적으로사용되는두가지용어가대역폭과지연이다 : 대역폭 : 주어진시간에특정자원을특정목적지까지네트워크를통해이동시킬수있는데이터양. 예를들어초당 12 Mbits는가정용인터넷연결로사용되고, 초당 1000 Mbits는 Gigabit Ethernet에해당한다. 이것은종종고속도로와비교되고얼마나많은길이있는지에비유된다. 샌프란시스코와로스엔젤레스사이에 1000개의길을가진고속도로가있다고하더라도, 차한대는 1000배빠른속도로운전할수없다. 네트워크지연 : 자원을목적지로네트워크패킷으로보낼때발생하는시간지연을의미한다. 지연은클라우드기반의게임경험에큰영향을미친다. 한기계에서다른기계로의패킷지연은 ping 명령을사용하여테스트할수있다. 사용가능한대역폭이제한되어있지않다고가정할경우, 지연은빛의속도라는물리적제한점에서기인하며, 또한네트워크패킷이하나의물리적인연결에서또다른연결 ( 라우터, 24

25 스위치등 ) 을거치는동한다양한홉으로부터지연된다. 또한운영시스템과최종어플리케이션까지거쳐야하는여러단계를통해서도지연이발생한다. 대역폭은클라우드기반의환경에서플레이어가수신받는이미지의품질에영향을미칠것이다. 인터넷연결대역폭은지난세월동안증가하고있고, 계속증가할것으로기대되고있다. ( 전체 ) 지연은마우스를움직여서스크린상에업데이트된것을볼때까지걸리는시간이얼마나될지에영향을미칠것이다. 첫단계는네트워크지연에국한된문제일수있지만, 더좋은게임경험을제공하기위해조정되어질수있는상황에기여하는많은다른요소가있다. 다은단계를따라서, 인풋콘트롤러에서스크린업데이트까지과정을검토하고, 60 Hz의목표프레임비율이구성되는것을가정해보겠다. 단순히 17 ms 정도걸릴것이라는것에반해, 이것은각각의프레임이 16 ms 걸린다는것을의미한다. 왕복 ( 편도 40 ms) 80 ms의네트워크지연이가정될것이다. 인풋콘트롤러에서업데이트까지의과정 단계 1 ( 인풋콘트롤러 ) : Microsoft 의최신운영시스템에서, USB 로연결된디바이스는기본값 125Hz 모드이다. 그러므로, 최악의경우이것으로부터 8 ms 지연이발생할수있다. 이비율을 가령 1000Hz 의비율로바꿀수있는특정마우스드라이버나기술이있다. 무선키보드와 25

26 마우스는더높은지연을가지고있는데, 랙을감소시키기위해피해야만한다. 단계 2 : 인풋콘트롤러를통한움직임이이루어진다음, 게임클라이언트가이러한움직임을평가하는코드를받을때까지짧은시간이소요될지모른다. 예를들어, 클라이언트는 ( 싱글쓰레드게임클라이언트버전에서, 최신의렌더링프레임을받거나그래픽카드에서이것을업로드하기때문에발생할수있음 ) 다른계산때문에혼잡할지모른다. 최대의지연은거의한프레임 (17ms) 정도가될것이다. 게임클라이언트에멀티플쓰레드를이용함으로써, 이랙은감소될수있다. 그러나언제언데이트가서버에보내져야할지에대한부가적인싱크로나이제이션이필요할지모른다. 단계 3 : 모든움직임을평가한다음, 업데이트된플레이어포지션과같은데이터를가진네크워크패킷은서버에보내질것이고 40ms를필요로한다. 일반적으로, 낮은네트워크지연에서, 적은수의홉에이를때까지충분히서버를닫아놓는것이도움이된다. 일부의라우터는온라인게임네트워크패킷을최우선적으로다루도록특수하게최적화되어있기도하다. 이를통해클라이언트디바이스에서인터넷연결라우터까지첫번째홉을도울수있을것이다. 단계 4 : 이제서버는업데이트된정보를받았다. 이전프레임렌더링을마쳤다고가정하고, 새로운데이터가활용될수있다. 그러나게임은종종멀티플프레임이운행중에렌더링되고있는장소를이용하는방법을채택한다. 이것의장점은고품질의더부드러운퍼포먼스를낼수있게해주는것인데, 렌더링과장면업데이트를위한계산이항상충분히가용할만큼있기때문에절대멈추지않기때문이다. 그래픽드라이버의일반적인기본세팅은세프레임의사전렌더링까지를가능하게해준다. 이값이낮아지지않는다면, 잠재적으로 50ms의지연이부가된다. 개별렌더링프레임이있는멀트플기기환경에서, 부가적인지연이발생한다. 앞서언급했듯이, 타일기반의접근법은이오버세드를피하기위해사용되어진다. 일단프레임이렌더링되고나면, 주메모리에불러와진다. 이미지는디바이스에직접적으로압축되어질수있고, 또는나중에 CPU에의해압축되어질수도있다. 서버가항상강력하기때문에압축은 (1280x720일경우 DXT1으로약 26

27 2mx 정도 ) 적은프레임타임을소비한다. 단계 5 : 압축된프레임은클라이언트에보내지고, 40ms를소비한다. 단계 6 : 클라인트로돌아와서, 압축된프레임은디스플레이된다. 압축된이미지를직접적으로그래픽카드에 ( 예를들어, DXT1 텍스쳐를지원하는카드 ) 업로드되는방법이있을수있고, 또는수동적으로압축해제되도록해야한다. 클라이언트가대체로충분한마력을가지고있지않기때문에, 이단계는하나의프레임에의해지연될수있다 : 클라이언트는이미네트워크를통해다음프레임을받는동안, 이전프레임의압축해제를마칠수있다. 이것은또다른 17ms의지연을발생시킨다. 따라서작은디바이스를위한최적화가필요해질수있다. 클라이언트의주메모리에서그래픽카드로색데이터를업로드하는것은일정정도의시간이소요되게한다. 17ms 정도의지연이발생할것이다. 또한예를들어 Microsoft DirectX를통해풀스크린상에쿼드로디스플레이하고텍스쳐를업로드해야하는그림인경우에, 클라이언트에서사전렌더링되는프레임의최대치를위한그래픽카드세팅은여분의지연을막을수있다. 단계 7 : 끝으로, 그래픽카드를떠나는그림이스크린상에디스플레이되어져야만한다. 최근의대부분의플랫스크린모니터는 60Hz로만디스플레이할수있는제약이있고, 올바른싱크로나이제이션을위한지연이발생할수있기때문에, 인풋랙이라불리는중요한또다른요소가있다 : 이것은시그널을모니터에보내는것과스크린상에실제내용물을보는것사이에발생하는시간차이를말한다. 이차이는플랫스크린모니터가처리하는시그널처리에의해발생한다. 가령, 콘트라스트와컬러조정, 고스팅에의해색조절및블러링을줄이도록이미지를처리하거나몇프레임앞서서디스플레이될것을읽게되는 "overdrive" 방법과같은일반적이지않은해결책으로디스플레이끼워넣기와같은것이될수있다. 0에가까운것에서 45ms까지인풋랙을측정한 Prad.de에서이것에관한세부적인테스트를가지고있다. 이러한값은게이밍모니터를위한그레이투그레이로부터 2ms와같이모니터제조사에서구체화하는픽셀응답시간과혼돈되어서는안된다. 27

28 그러므로총지연시간은네트워크지연에만국한된것이아니며, 인풋콘트롤러와모니터및 버퍼링과관련된실행소프트웨어선택까지에연결되어있다. 100ms 지연차이까지를발생할 수있는시나리오가가능하다. 네트워크지연과는상관없이말이다. 시나리오예 1 시나리오예 2 단계 1 ( 인풋콘트롤러 ) 8 1 단계 2 ( 클라이언트 ) 단계 3 ( 네트워크 ) 단계 4 ( 클라우드 ) 50 ( 트리플버퍼 ) 17 ( 싱글버퍼 ) 단계 5 ( 네트워크 ) 단계 6 ( 클라이언트 ) 단계 7 ( 모니터 ) 45 0 합계 다른하드웨어와소프트웨어셋업은총지연시간을크게변동시킬수있다. 결과논의마지막부분에서레이트레이싱이게임에다양한새롭고흥미로운영향을미칠수있다는것을설명하였다. Knights Ferry Intel 코드네임개발플랫폼을활용한기기를가진클라우드기반의게임환경을이용한이글을진행하고있는동안, 고프레임비율의레이트레이싱게임이이미만들어지고있다. 앞으로의진보는넷북및태블랫과같은더작은디바이스에서조차이용할수있도록비디오코덱을최적화하여만드는것이다. Gigabit Ethernet 환경대신에, 스마트폰과같은휴대용디바이스로기술을가져오도록하는무선네트워크최적화가연구될수있다. 필요한서버의수를줄이기위해서, 하나의기기안에 28

29 멀티플 Knights Ferry PCIe 카드를이용하는지원방법개발이가능해져야한다. 이미지의품질을증가시키기위해, 몇가지잘알려진 HDR 블룸과필드뎁스와같은사후처리기술이부가될수있다. 또한 Knights Ferry 플랫폼에서높은퍼포먼스를가진레이트레이승을위해반에일리어싱방법에대한똑똑한해결책이연구될수있다. 클라우드기반의게임의상업적이용이막시작되고있는동안, 일부게이머가이러한접근법에대한장점을선호하게되고, 이방법을게임이용의주요방법으로삼게될수있다는시나리오를그려볼수있다. 또한또다른그룹의게이머가현재모델에머무르는것을좋아하여, 모든게임이게이머의기계에서렌더링되거나저장될수있게될수도있다고가정하는것도가능해질지모른다. 어떤것이더오래지속될지와상관없이, 산업은놀라운속도로변하고있으며게임그래픽, 클라우드기반게임, 가장중요한게임경험이얼마나빠른속도로진화하고있는지를지켜보는일은흥미로울것이다. 29

Windows 8에서 BioStar 1 설치하기

Windows 8에서 BioStar 1 설치하기 / 콘텐츠 테이블... PC에 BioStar 1 설치 방법... Microsoft SQL Server 2012 Express 설치하기... Running SQL 2012 Express Studio... DBSetup.exe 설정하기... BioStar 서버와 클라이언트 시작하기... 1 1 2 2 6 7 1/11 BioStar 1, Windows 8 BioStar