NVIDIA RTX 그래픽 카드의 혁신과 DirectX 12 Ultimate
2018년, NVIDIA는 레이 트레이싱과 메시 셰이더 같은 혁신적인 기능들을 RTX 그래픽 카드에 도입하여 게임 분야에 큰 변화를 가져왔습니다. 하지만, 이러한 기능들이 NVIDIA 하드웨어뿐만 아니라 더 넓은 범위에서 표준화될 필요가 있었습니다. 바로 이러한 필요에 의해 DirectX 12 Ultimate가 탄생하게 되었습니다. 2020년 5월, Windows 10 PC 사용자들은 이 업데이트를 통해 새로운 그래픽 경험을 할 수 있게 되었습니다.
DirectX 12 Ultimate란 무엇인가?
DirectX의 최신 버전인 DirectX 12 Ultimate는 기존의 그래픽 기술들을 하나의 표준으로 통합하여 PC 게임과 Xbox 환경 모두에서 일관된 경험을 제공하는 데 중점을 둡니다. 레이 트레이싱과 같은 고급 기술은 초기에는 주로 NVIDIA 그래픽 카드에서만 사용할 수 있었지만, DirectX 12 Ultimate를 통해 더 많은 하드웨어에서 지원될 것으로 기대됩니다. 이 기술은 게임 내 조명을 현실처럼 구현하여 시각적인 품질을 크게 향상시킵니다.
AMD의 차세대 RDNA2 기반 그래픽 카드와 Xbox Series X 역시 DX12 Ultimate를 지원할 예정입니다. 이제 이 새로운 API의 주요 기능과 그것이 중요한 이유를 자세히 살펴보겠습니다.
DirectX 레이트레이싱 1.1
레이 트레이싱은 비디오 게임 그래픽에서 혁신적인 기술입니다. Microsoft는 이 기술을 DXR(DirectX Raytracing)이라고 명명했습니다. 이 점진적인 업데이트는 게임의 시각적 품질을 크게 개선합니다. 핵심은 게임 내 조명을 실제 세계와 유사하게 구현하는 것입니다.
이를 통해 물체의 현실적인 반사와 굴절, 햇빛의 사실적인 표현, 그리고 깊이 있는 그림자 효과를 경험할 수 있습니다. NVIDIA에서 공개한 Minecraft 레이 트레이싱 데모 영상에서 그 차이를 확인할 수 있습니다. 레이 트레이싱 효과는 게임의 시각적인 경험을 혁신적으로 변화시킵니다.
DX12 Ultimate는 레이 트레이싱 효과를 더욱 효율적으로 처리하며, 게임 개발자들이 시스템에 의존하지 않고 레이 트레이싱을 제어할 수 있는 유연성도 제공합니다.
가변율 셰이딩
가변율 셰이딩은 이미 DX12에 포함되어 있던 기능입니다. 셰이더는 시스템에 각 픽셀의 색상, 밝기 및 대비를 결정하는 데 필요한 정보를 제공합니다. 이 과정은 계산 비용이 많이 들 수 있기 때문에 가변율 셰이딩이 필요합니다. 중요한 부분은 높은 해상도로 처리하는 반면, 중요도가 낮은 부분은 더 적은 GPU 리소스를 사용하여 처리합니다.
예를 들어, 포르자 호라이즌과 같은 레이싱 게임에서 자동차를 운전할 때, 전방의 차량은 디테일하게 처리해야 하지만, 옆으로 지나치는 나무나 울타리는 상대적으로 낮은 수준의 처리가 필요합니다.
NVIDIA가 설명하는 바는 다음과 같습니다. NVIDIA 설명 보기
“개발자가 만든 알고리즘은 플레이어의 시야에서 벗어난 픽셀이나 자주 변경되지 않는 픽셀을 식별하고, VRS를 사용하여 렌더링 속도를 줄입니다. 예를 들어, 그림자의 검은색 픽셀은 음영 비율을 낮춰도 시각적인 차이가 거의 없습니다. 따라서 프레임당 많은 픽셀의 셰이딩 속도를 줄여 GPU 작업 부하를 줄이고 성능을 향상시킬 수 있습니다.”
이러한 기술은 게이머에게는 눈에 띄지 않을 수 있지만, 시스템의 효율성을 크게 향상시킵니다. 이러한 효율성 증가는 더 나은 시각적 품질과 더 빠른 게임 성능으로 이어집니다.
메쉬 셰이더
가변율 셰이딩과 유사하게, 메쉬 셰이더 역시 시스템 효율성을 향상시키는 데 기여합니다. 메쉬 셰이더는 게임 개발자가 CPU에 과부하를 주지 않고도 매우 상세한 세계를 만들 수 있도록 돕습니다. NVIDIA는 이 비디오에서 메쉬 셰이더를 설명합니다.
메쉬 셰이더는 장면 내에서 객체가 얼마나 세밀하게 표시되어야 하는지를 결정합니다. 상세 수준(LOD)이라고도 불리는 이 기술은 기본적으로 객체를 구성하는 삼각형의 수를 조절합니다. 삼각형은 3D 그래픽의 기본적인 구성 요소입니다.
멀리 있는 객체는 디테일이 적게 필요하므로 더 적은 수의 삼각형으로 그려집니다. 화면에 보이는 모든 것은 작고 세밀한 삼각형들의 조합으로 이루어져 있으며, 이 삼각형들이 모여 우리가 인식하는 형태를 만듭니다.
Nvidia의 Asteroids Mesh Shaders 데모 비디오에서 이 기술이 어떻게 작동하는지 확인할 수 있습니다. 이 비디오는 가까운 물체부터 멀리 있는 낮은 디테일의 소행성에 이르기까지 10단계의 상세 수준을 보여줍니다. 이 기술은 소행성대처럼 무작위 객체가 많은 장면에 특히 유용합니다.
결과적으로 그래픽 카드는 눈에 띄는 세부 사항을 희생하지 않고 더 높은 프레임 속도를 유지할 수 있습니다. 메쉬 셰이더는 주어진 시간에 그려지는 삼각형의 수를 줄여 효율성을 높입니다.
샘플러 피드백
마지막으로, 샘플러 피드백은 게임 장면을 더욱 효율적으로 렌더링하는 데 기여합니다.
NVIDIA는 “프레임마다 변경되지 않는 객체를 더 효율적으로 음영 처리할 수 있으며, 이전 프레임에서 계산된 객체 색상을 재사용할 수 있습니다.”라고 설명합니다.
샘플러 피드백은 또한 게임 텍스처(비디오 게임 객체의 표면 디테일) 로딩 방식을 개선합니다. 이를 통해 컴퓨터는 “더 적은 비디오 메모리를 사용하면서 더 크고 상세한 텍스처를 렌더링”할 수 있도록 텍스처링에 대한 더 지능적인 결정을 내릴 수 있습니다. 이 기능은 끊김과 같은 문제도 줄여줍니다.
결론적으로, 샘플러 피드백은 전반적인 프레임 속도 향상에 도움이 될 수 있는 GPU의 더 효율적인 사용을 의미합니다.
DirectX 12 Ultimate의 현실적인 적용
DX12 Ultimate의 기능들은 게임을 더욱 시각적으로 풍부하게 만들고 컴퓨터 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 합니다. 하지만 이러한 기능을 게임에 적용하는 것은 전적으로 게임 개발자의 선택에 달려있습니다. 예를 들어, 메쉬 셰이딩은 2018년 후반부터 NVIDIA에서 지원했지만, 아직 널리 사용되지는 않고 있습니다. 이제 DX12 Ultimate의 일부가 되었으므로 더 많은 게임에서 사용될 가능성이 있습니다.
하드웨어 역시 이러한 기능을 지원해야 합니다. Microsoft는 새로운 하드웨어에 DX12 Ultimate 호환 라벨을 부착할 것이라고 밝혔습니다. 이는 PC 상자나 케이스에 새로운 스티커가 추가되거나 매장 내 광고 형태로 표시될 수 있습니다.
콘솔의 경우, Xbox Series X 로고는 DX12 Ultimate 기호를 나타냅니다. DX12 Ultimate 또는 Xbox Series X 로고가 표시된 하드웨어는 새로운 그래픽 API를 지원합니다.
DirectX 12 Ultimate를 활용하는 게임은 언제 출시될까?
DirectX 12 Ultimate는 2020년 5월 말에 출시된 Windows 10 버전 2004(일명 2020년 5월 업데이트)의 일부로 제공됩니다. 물론 이러한 기능을 제대로 사용하려면 지원하는 최신 그래픽 카드가 필요합니다.
DX12 Ultimate를 지원하지 않는 그래픽 카드를 사용하는 경우에도 DX12 Ultimate를 지원하는 게임은 여전히 하드웨어에서 실행될 것입니다. 하지만 다른 사람들이 볼 수 있는 시각적 개선은 경험할 수 없습니다. Microsoft는 “DX12 Ultimate를 지원하지 않는 하드웨어에 대한 부정적인 영향은 없다”고 밝혔습니다.
이러한 점은 하드웨어 비용을 줄이기 위해 다소 구형 하드웨어를 사용하는 예산 게이머에게는 희소식입니다.