게임에서 레이 트레이싱이란 무엇입니까?

레이 트레이싱은 최신 Nvidia RTX 50 시리즈 그래픽 카드 와 AMD의 새로운 Radeon RX 9070 XT 및 RX 9070 에서 언급되는 기능입니다. 이 기능은 최신 게임에서 놀라운 시각 효과를 내기 위해 사용되며, 오늘날의 GPU에 있는 특수 하드웨어에 의존합니다. 그래서 Nvidia, AMD, 심지어 Intel도 새로운 하드웨어를 출시할 때마다 이 기술을 강조합니다.

레이 트레이싱은 최근 출시된 하프 라이프 2 RTX에서 적절하게 입증된 것처럼 일부 고전 게임에 새로운 생명을 불어넣는 데에도 사용됩니다.

레이 트레이싱이 무엇인지, 어디에 사용되는지, 어떤 효과를 지원하는지, 어떤 어려움을 겪고 있는지, 어떤 게임이 레이 트레이싱을 활용하는지 자세히 살펴보겠습니다. 그러니 더 이상 고민하지 말고 바로 시작해 보겠습니다.

게임에서 레이 트레이싱은 사실적인 조명을 시뮬레이션합니다. 그게 전부입니다. 레이 트레이싱이 만들어 내는 효과 중 일부는 믿을 수 없을 정도로 인상적이어서 기존의 래스터화보다 훨씬 더 사실적인 세계를 만들어 냅니다. 그러나 이것이 레이 트레이싱이 하는 일의 전부입니다. 사실적인 그림자, 반사, 반투명, 전역 조명과 같은 조명 효과는 모두 레이 트레이싱을 통해 이전의 방법보다 훨씬 더 개선됩니다.

빗물에 젖은 거리를 표현하고, 웅덩이에 비친 네온 사인과 빛을 적절하게 굴절시켜 상점 창문을 표현하여 설득력 있는 세계를 구축하고 싶다면, 레이 트레이싱이 답입니다. 이것이 바로 레이 트레이싱 기술이 사이버펑크 2077과 같은 게임과 최근 GTA V의 강화된 업데이트에 효과적으로 사용되고 있는 이유입니다.

레이 트레이싱은 빛이 장면 속의 사물과 상호 작용하는 방식을 정확하게 시뮬레이션하기 때문에, 게임 아티스트들이 래스터화 제한을 피하는 데 시간을 낭비하지 않고 자신이 구상하는 환경을 만드는 데 집중할 수 있습니다. 이러한 이유로 레이 트레이싱은 종종 게임 렌더링의 미래라고 불리며, 그 사실을 뒷받침하는 사례가 많이 있습니다.

개발자가 레이 트레이싱을 구현할 때는 특정 효과와 시각적 개념을 목표로 합니다. 단순히 켜는 것이 아니라, 그림자와 같은 비교적 단순한 효과부터 전역 조명 같은 더 복잡한 기술에 이르기까지 다양한 효과를 위한 툴킷입니다. 다음은 주요 레이 트레이싱 효과에 대한 간략한 설명입니다.

전통적인 래스터라이제이션을 이용한 반사 효과를 만드는 것은 해결책이 없다면 불가능에 가깝습니다. 지난 몇 년 동안 개발자들은 물의 반사를 효율적으로 처리하거나 반사의 환상을 만들기 위해 장면을 복제하는 스크린 스페이스 리플렉션(SSR)과 같은 기술을 사용해 왔습니다. 그러나 이러한 방법에는 분명한 한계가 있습니다. 예를 들어, SSR은 현재 화면에 있는 것만 반영하므로 카메라의 시야 밖에 있는 물체는 반사에 나타나지 않습니다.

반면에, 레이 트레이싱 반사는 게임 환경을 정확하게 묘사하여 몰입도를 크게 향상시킵니다. 거울, 유리, 웅덩이, 광택이 있는 표면의 미묘한 반사까지 모두 진정한 레이 트레이싱의 혜택을 누릴 수 있습니다. 그러나 반사는 계산적으로 까다로울 수 있는데, 이때 Nvidia의 DLSS 3.5 Ray Reconstruction과 같은 AI 기반 솔루션이 등장합니다.

게임 개발자들은 수년 동안 섀도 맵을 사용해 왔지만, 이 섀도 맵에는 한계가 있습니다. 섀도 맵은 인위적으로 보일 수 있고, 해상도 제약으로 어려움을 겪으며, 동적 조명에 어려움을 겪습니다. 레이 트레이싱 섀도 맵은 특히 글로벌 일루미네이션과 같은 다른 레이 트레이싱 기술과 결합할 때 훨씬 더 사실적입니다.

게임은 전통적으로 매우 기본적인 방식으로 조명을 처리했습니다. 직접 조명은 사실감을 더해 주었지만, 그 결과 여전히 만화처럼 보일 수 있었습니다. 게임이 점점 더 상세해지고 풍부해짐에 따라 사실적인 조명에 대한 요구가 증가하여, 소재, 표면, 보조 조명 간의 미묘한 상호 작용이 필수적인 수준에 이르렀습니다. 전통적인 래스터라이제이션은 미리 구워진 조명으로 보다 사실적이고 견고한 세계를 만들어 냈지만, 이로 인해 역동성이 떨어졌습니다. 무언가가 움직일 때, 조명이 현실적으로 반응할 수 있는 능력이 부족했기 때문에 어색하게 느껴질 수 있었습니다.

레이 트레이싱은 조명을 더욱 정확하게 처리하여 더욱 몰입감 있는 환경을 만들어 냄으로써 다시 한번 빛을 발합니다. 직접광과 간접광을 모두 시뮬레이션하여 더욱 사실적인 장면을 만들어 냅니다. 역동적이고 현실 세계에서 보는 것과 훨씬 더 가까운 색조입니다. 레이 트레이싱 글로벌 일루미네이션의 효과는 특히 울창한 정글과 같은 자연 환경에서 미묘할 수 있지만, 뇌는 올바른 단서를 포착하고 사전 설정된 조명보다 더 의미가 있습니다.

레이 트레이싱은 상당한 난관에 직면해 있습니다. 우선, 이 기술은 계산 비용이 엄청나게 많이 들고 전용 하드웨어가 필요합니다. 이 기술을 완전히 경험하기 위해서는 최신 고성능 그래픽 카드가 필수적입니다.

최신 GPU를 사용하더라도 매끄러운 프레임 속도로 장면의 모든 광선을 추적하는 것은 불가능합니다. 이로 인해 노이즈가 많은 이미지가 생성되어 후처리가 필요합니다. 이러한 한계 때문에 대부분의 게임은 광선 추적 장면을 낮은 해상도로 렌더링하고 DLSS 또는 FSR 과 같은 업스케일링 기술을 사용하여 이미지 품질을 유지합니다.

또 다른 장애물은 모든 게임이 레이 트레이싱을 지원하는 것은 아니라는 점입니다. RTX 50 시리즈 카드를 구입하고 모든 게임이 갑자기 변하는 것을 보는 것처럼 간단하지 않습니다. 다행인 것은 Microsoft의 DirectX 12에 레이 트레이싱 지원 기능이 내장되어 있어 개발자가 이를 구현하기가 더 쉽다는 점입니다.

마지막으로 한 가지 도전 과제는 전통적인 래스터라이제이션이 사실적인 조명을 매우 잘 시뮬레이션한다는 것입니다. 여전히 근사치와 영리한 트릭에 의존하고 있으며, 일부 효과는 레이 트레이싱 없이는 불가능하지만, 개발자들은 래스터라이제이션 기술을 개선하여 시각적 차이가 레이 트레이싱의 계산 비용을 정당화하지 못할 정도로 발전시켰습니다.

실시간 레이 트레이싱은 이미 몇 년 전부터 사용되어 왔으며, 많은 게임에서 이 기술의 성능을 보여주고 있습니다. 이 기술을 잘 보여주는 몇 가지 뛰어난 타이틀을 소개합니다.

• 앨런 웨이크 2
• 흑설: 우공
• 통제
• 사이버펑크 2077
• 고스트와이어: 도쿄
• 인디아나 존스와 위대한 원형
• 마블 스파이더맨
• 메트로 엑소더스
• 마인크래프트 RTX
• 래칫 앤 클랭크: 갈라진 틈
• 레지던트 이블 빌리지
• 툼 레이더의 그림자
• 워치 독스: 레기온

레이 트레이싱 게임의 정렬 가능한 목록은 Nvidia 웹사이트에서 확인할 수 있습니다. Nvidia의 기술에 초점을 맞추고 있지만, 레이 트레이싱의 기능을 보여주는 게임을 찾는 데 여전히 유용한 리소스입니다.