[JumpToDX11-13] Tessellation 등장.

요즘 vs2010 에 아티클이 많아져서 너무 좋습니다..^^


< Tessellation 개념 잡기 >

지금부터 언급할 내용은 Tessellation 입니다.
Tessellation을 간단히 정의하자면, 적은 수의 폴리곤이 그래픽 파이프라인을 통과했을 때,
많은 수의 폴리곤들을 생성해서 최종 화면에서는 훨씬 정밀한 결과를 나타내는 기술이라고
할 수 있습니다.
간단히 이미지를 보시면 쉽게 개념화 할 수 있을 것입니다.

감동적이신가요?
저는 꽤 큰 감동을 받기는 했는데, 어마어마한 연산량이 걱정이 되었습니다.
물론 여러 분들도 저와 같은 생각일 것이라고 생각합니다.



< Tessellation 의 등장 배경 >

오늘 날의 컴퓨터 그래픽스의 발전은 정말이지 급격하게 변화했습니다.

유명한 파이날 판타지7 과 최신작을 비교해 보았습니다.
그래픽적인 큰 변화가 느껴지시나요?
아마도 느껴지실 것입니다.( 안느껴지시면 곤란합니다..^^ )

저 변화의 중심에 서 있는 기법 혹은 기술은 어떤 것일까요?
다양한 의견이 있을 수 있지만, 개인적인 견해를 전제로 제가 언급하면 텍스쳐링이라고 생각합니다.
오늘 날의 하나의 폴리곤에 적용되는 텍스쳐의 갯수는 하나가 아닙니다.
노말맵이 거의 표준적으로 사용되고 있는 현 세대에서는
각종 라이팅 처리를 위해서 많은 갯수의 텍스쳐가 사용되고 있습니다.
그래서 우리는 현실감 있는 게임을 즐길 수 있습니다.
이러한 발전의 방향은 폴리곤 갯수를 증가시키는 것보다,
텍스쳐링을 활용하는 것이 성능적인 측면에서 더욱 효과적이기 때문입니다.

그러던 과정에서 이제는 GPU의 성능이 급격히 발전하기 시작했습니다.
많은 사람들이 GPU의 활용에 대해서 고민하기 시작했고,
DirectX9 부터 이런 GPU을 활용한 Tessellation 위한 기법들이 공개적으로 소개되기 시작했습니다.
특히나 ATI 쪽에서는 DirectX9 을 위한 Tessllation SDK 를 제공했었습니다.
여담이지만, 엔비디아쪽에서는 자사의 GPGPU 인 CUDA 를 DirectX9 에서 지원했었습니다.
두 회사의 발전 방향이 이때부터 사실 조금씩 차이가 나기 시작했었다고 볼 수 있습니다.

위의 그림은 ATI 사에서 Tessellation의 필요성을 표현하고 있는 그림입니다.
텍스쳐링을 아무리 많이해도, 폴리곤 갯수가 적으면 더 큰 현실감을 느끼는데는 제한이 있다는 정도로 정리할 수 있을 것입니다.
( 그림(c) 에서 몬스터의 부자연스러운 손가락이 보이시죠? )

그래서 조금 더 큰 현실감을 위해서 폴리곤을 증가시키는 방법을 고안하게 되었고,
급기야 이것이 현 DirectX11 의 정식 그래픽 파이프라인 스테이지로 추가되었습니다.
즉, 공부할 것이 훨씬 더 많아졌습니다...T.T


< 왜 Tessellation 인가? >

조금 과장된 표현을 해서, 게임에서 폴리곤을 많이 사용하는 것은 범죄(?) 행위에 해당합니다.
그래픽 카드가 놀라운 속도로 발전을 하고 있지만,
아직도 게임 개발자들은 비디오 메모리의 부족을 호소하고 있습니다.
당연한 얘기지만, 이는 폴리곤 갯수와 퀄리티의 증가에 의한 것입니다.

위의 그림처럼 그래픽 카드는 약간 독특한 성능을 가지고 있습니다.

첫번째로 대역폭입니다.
CPU쪽 대역폭보다 훨씬 크기 때문에, 대량의 데이터를 전송할 수 있습니다.

두번째는 비디오 메모리가 시스템 메모리 보다 훨씬 작다는 것입니다.

세번째는 수치 연산과 병렬연산에 강한 GPU 라는 것입니다.
실제로 Tessellation 파이프라인 스테이지는 병렬적으로 처리됩니다.
( 다음 시간에 이에 대한 언급이 있을 것입니다. )

결과적으로 Tessellation 의 이점은
폴리곤 갯수를 줄임으로써 비디오 메모리 사용량을 감소시킵니다.
이는 결국 적은 데이터 전송으로 인해 대역폭을 절약할 수 있습니다.
하지만, Tessellation 은 GPU 의 성능에 좌우된다고 할 수 있습니다.
연산량이 실제로 많기 때문에, 정말이지 빠른 성능이어야 한다는 것입니다.
다행스러운 것은 GPU 의 성능이 비디오 메모리의 확장보다는 더 빨라지고 있다는 것입니다.

사실 Tessellation 에 대한 가장 큰 의구심은 '과연 빠를까?' 입니다.
이것에 대한 정답은 아직은 없습니다.
적절한 곳에서 사용한다면 유용할 수도 있을 것이고, 그렇지 않을 수도 있을 것입니다.
다만, 현재 DirectX 의 새로운 패러다임으로 Tessellation 이 선택되어졌으며,
좋은 성능을 위해서 꾸준히 노력할 것이라는 것입니다.^^