DirectX 8.0의 질문과 답 - 새로운 기능

DirectX 8.0의 새로운 기능

쉐이딩 기능이 DX7에서 보여주지 못한 어떤한 새로운 부분을 보여주고 있는가에 대해서 알아보죠. 지금부터 몇가지 특징적인 변화에 대해서 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

1. 메쉬모핑(Mesh morphing) - 여기에는 일단 두개의 3D 모델이 있습니다. 다른 하나의 모델로 부터 또 다른 모델로 0부터 1까지의 변수값을 컨트롤 하면서 부드럽게 변환하는 과정을 조정하는 기능이죠. 그게 메쉬 모핑입니다.

<메쉬모핑의 설명 그림>

Video clip: morphing.avi (1.65 MBytes)

(위의 동영상은 DivX 포맷으로 제작되어 있습니다.)

2. 모션블러는 다중의 여러 장면을 혼합 연산하는 과정에 기초를 두는 것은 아닙니다. vertices를 이용하는 방법 같은 좀더 차원 높은 방법을 사용합니다.

<모션블러의 설명 OFF>

<모션블러의 설명 ON>

Video clip: blur-off.avi (116 KBytes)---Video clip: blur-on.avi (181 KBytes)

(위의 동영상은 DivX 포맷으로 제작되어 있습니다.)

3. 많은 양의 라이팅 소스(8개 이상을 사용하는 것)는 쉐이딩 기능에 의해 조절되는 그래픽 가속기의 특별한 레지스터에 의해서 좌우됩니다. 결국 하드웨어만 받쳐 준다면 API적으로는 제한이 없다는 말과 같습니다.

<다수의 라이팅 소스>

Video clip: many-lights.avi (705 KBytes)

(위의 동영상은 DivX 포맷으로 제작되어 있습니다.)

4. '스키닝(skinning)'이라 불리는, 연속적이고 유연한 표면을 생성하기 위해서 관절 주위에 있는 버텍스들의 위치를 조정하고 블렌딩하는 기술이 필요합니다. 이러한 신 기술을 위해 이제 많은 수의 행렬 연산을 사용할 수 있습니다. 그것은 앞에서도 설명했듯이 골격구조를 이루는 직선라인당 대략 20 여개의 행렬연산을 별도의 레지스터에 의해서 제어할 수 있습니다. 이것도 단지 레지스터 수에 의해서만 제한 될 뿐이죠.

5.계곡이나 수면위의 안개 효과를 효과적으로 줄 수 있는 레이어된 다층 포그 효과의 사용

<다층 포깅 효과의 사용 - Vertex Shader의 예>

(위의 동영상은 DivX 포맷으로 제작되어 있습니다.)

 Shader는 DX8과 호환되는 하드웨어에 의해서 지원되는 특별한 프로그램 코드(Code) 입니다. Vertex shader의 수는 127개 이하로 제한됩니다. 각각의 쉐이더는 가속기의 단일 클럭으로 한번에 작동됩니다. 그러한 쉐이더 기능들은 가속기의 전용 레지스터 세트에 의해서 별도의 수치연산과 기능을 서로 독립적으로 수행하게 됩니다.

 사실, 가속기는 두개의 특별한 목적을 지닌 프로그래밍 가능한 프로세서를 장착하고 있습니다. 그중 하나는 Vertex 좌표 연산과 트라이앵글을 초기화 하기 위한 작업에 사용됩니다. 그리고 또 다른 하나는 각각의 픽셀에 대한 칼러의 결과값을 계산하는데 사용(rasterization)됩니다.

 그런데 현재의 GeForce/GeForce2와 같은 GPU들은 Vertex shader 기능을 지원하지 않습니다. 이 프로세서들은 오직 DX8을 통해서 소프트웨어적으로 T&L 모드를 지원한 것이죠. 따라서 결과적으로 충분한 하드웨어 T&L 기능을 사용할 수 없다는 말이 되기도 합니다.

 Radeon를 기반으로 하는 GPU에 대한 이야기라면 이것 역시 GeForce/Georce2 하드웨어와 비슷한 처지입니다. 역시 마찬가지로 vertex shader 기능을 하드웨어적으로 지원하지 않습니다. 오직 드라이버를 통해서 소프트웨어적으로 T&L 모드를 지원하는 것이죠. 물론 최적화된 수직버퍼를 지원하긴 합니다만 여전히 완벽한 하드웨어적인 지원은 불가능한 상태입니다.

 pixel shader 기능에 대해서는 몇가지 이슈들이 있습니다. 기본적인 효과와 관련된 것인데요. 그것은 아래와 같습니다..

1. 전통적인 라이팅 모델들(퐁쉐이딩, Blinn, BDRF 등등)

<다수의 라이팅 소스 - 포인트 라이팅>

<다수의 라이팅 소스 - 직접적인 라이팅>

Video clips: dp3-point-light.avi (581 KBytes)---Video clips: dp3-direct-light.avi (1.45 MBytes)

(위의 동영상은 DivX 포맷으로 제작되어 있습니다.)

2. 실제적인 느낌을 주는 쉐도윙 효과들

3. 픽셀 연산에 대한 좀더 구체적이고 자세한 효과

 말하자면, per-pixel lighting의 다양한 조합과 좀더 환상적인 기능에 대한 부분입니다. 픽셀 쉐이더의 제한은 8개까지로 제한됩니다. 각각의 기능은 역시 Vertex 쉐이더와 마찬가지로 단일 클럭에 구현되로록 설계되어 있죠.

 일반적으로 크기가 극히 작은 미소 폴리곤을 DX8을 이용하는 모든 게임에서 파티클(particles)이라고 부릅니다. (역주 - 이것은 텍스처와는 다른 개념입니다.) 3D 공간상의 바닥에 밀착되어 있는 아주 작은 평면 그림들을 말하는 것이죠. 미소 평면을 현실적으로 사용하기 위해서는 아래의 조건들이 선행되어야 합니다.

• 미소 평면의 최대 크기 = 64 픽셀 이하로 구성.
• 하나의 텍스쳐가 미소 평면을 덮고 있어야 한다는 조건y.
• 텍스쳐 좌표 시스템을 이용한 조작은 불가능.
• 멀티 텍스처링은 불가능.
• 이러한 미소 폴리곤을 이용한 레스터라이징 작업은 일반적인 레스터라이징보다 2배 이상의 효과를 가져옵니다. 만약 파티클당 2개의 폴리곤을 고려한다면 4배 이상 빠르게 작동하는 것이죠.

 그렇긴 하지만, 이러한 파티클 시스템을 아무런 어플리케이션에나 마구잡이로 쓰일 수는 없습니다. 수적인 제한 때문이죠. 파티클 시스템은 눈이나, 비, 불, 구름 등의 효과를 표현하기 위한 곳에 쓰이기 때문입니다. 이전의 시스템들은 이러한 효과를 구현하는데 적합하지 못했고 효과를 표현하는데도 한계가 있었지만 파티클 시스템의 등장으로 그 상황이 바뀌리라고 생각됩니다. 가령 구름 효과나 불의 효과를 표현하기 위해서는 대락 400만개에서 800만개 정도의 미소 폴리곤이 사용되어야 합니다. 별도의 데이터에 의하면 X-Box의 경우는 대략 초당 1억 5천개에서 3억개 가량의 미소 폴리곤을 사용할 수 있다고 하더군요.

<미소 폴리곤의 사용>

 DX8은 Direct3D에 대한 새로운 기능들 역시 포함하고 있습니다. D3DX8이라고 부르죠. 이전의 DX7은 단순히 함수 유틸리티의 세트이지만 DX8은 다양한 기능을 포함한 하나의 파워풀한 시스템이라고 할 수 있습니다. D3DX8과 관련된 기능들은 아래와 같습니다.

1. 텍스트 파일 로딩을 통한 멀티텍스처의 계층적 지원

<멀티텍스쳐의 계층적 지원>

Video-clip: cem.avi (1.02 Mb)

(위의 동영상은 DivX 포맷으로 제작되어 있습니다.)

2. 프로그래시브 모델을 바탕으로 하는 LOD(Level Of Detail) 기능의 지원 - Bias를 이용해서 폴리곤 오브젝트의 퀼리티와 속도를 조절할 수 있는 고유기능

LOD 파라미터에 따른 퍼포먼스와 퀼리티와의 상관관계

3. 오브젝트 모델링에서의 캐쉬 최적화

사실 이 이외에도 많은 부분들이 있지만 그것은, 대부분 함수 레벨 이하의 기능들이기 때문에 설명하기는 좀 그렇습니다.

그리고 마지막으로 DX8에는 두가지의 또 다른 큰 변화가 있습니다.

우선 그것은 Volume texture 입니다. 재미있긴 하지만 논란의 여지가 많은 기능입니다. 그 논란의 한편은 일시적이고 특별한 볼륨 효과를 지원하는 텍스처를 이용하는 장점을 얻을 수 있다는 것이고, 다른 한편은 고정적이지 않은 쓸모 없는 것 때문에 상당히 큰 텍스처 메모리를 낭비한다는 점입니다. 물론 볼륨 텍스처링은 하드웨어적인 지원을 필요로 합니다.

나머지 하나는 고수준의 기초 랜더링 기능입니다.(High order primitive rendering.) 이것은 오브젝트 모델이 그 자체의 모서리를 제거하고 보다 부드럽고 곡선화된 모델로 쉽게 탈바꿈 하는 것을 의미합니다! 하지만 불행하게도 스플라인 가속기능을 필요로 하고 보다 작게 세분화된 표면에 대해서는 지원되지 않는 기능으로, 모델의 조각 구조와 그러한 작은 조각을 연결해서 표현하는 부드러움을 나타내는데에는 문제가 있긴 합니다. 그리고 이것은 기존 랜더링 방식에 비해 10배 이상의 복잡한 모델링 과정을 필요로 하는 문제가 있습니다. 그래서 아마도 제가 생각하기에는 모든 개발자들이 이 기능을 사용하지는 않을 거란 생각입니다. 이 기능 역시 하드웨어적인 뒷받침 없이는 불가능한 기능입니다.

자료출처 : MAD3D.NET