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HDR 렌더링(6)~HDR 렌더링의 역사와 동향(2)
[칼럼 핵심 요약]
PS3의 GPU 「RSX」는 NVIDIA의 GeForce 7800 GTX를 베이스로 한 설계이기 때문에, FP16-64 비트 버퍼에 대해서 MSAA를 이용할 수 없는 제약도 계승해 버리고 있다. 코나미의 '메탈기어 솔리드 4'에서는 이 제약과 필레이트를 배려해 FP16-64비트 버퍼의 채택을 포기했다.🌐 원문 링크: HDRレンダリング(6)～HDRレンダリングの歴史と動向(2) (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2009-01-16 ｜ ✍️ 저자: 西川善司 (니시카와 젠지 / Zenji Nishikawa)
NOTE
💡 현대 그래픽스 관점에서의 발전사 (Modern Retrospective)
- HDR 디스플레이 하드웨어 보급: 본문 연재 당시(2008~2009년)에는 SDR 모니터 출력을 위해 FP16 버퍼를 톤 매핑하는 것이 목적이었으나, 현재는 1000nit 이상의 OLED/Mini-LED HDR 디스플레이가 대중화되어 ACES(Academy Color Encoding System) 기반의 광색역 HDR10 출력이 표준화되었습니다.
- 노출 적응 및 물리 기반 카메라: 현대 게임 엔진은 실제 카메라의 셔터 스피드, 조리개(f-stop), ISO 감도를 그대로 모사하는 물리 기반 노출(Physical Camera Exposure) 모델을 사용합니다.
📖 본문 해설
[원문 리드문] > PS3의 GPU 「RSX」는 NVIDIA의 GeForce 7800 GTX를 베이스로 한 설계이기 때문에, FP16-64 비트 버퍼에 대해서 MSAA를 이용할 수 없는 제약도 계승해 버리고 있다. 코나미의 '메탈기어 솔리드 4'에서는 이 제약과 필레이트를 배려해 FP16-64비트 버퍼의 채택을 포기했다.
PS3의 GPU 「RSX」는 NVIDIA의 GeForce 7800 GTX를 베이스로 한 설계이기 때문에, FP16-64 비트 버퍼에 대해서 MSAA를 이용할 수 없는 제약도 계승해 버리고 있다. 코나미의 PS3 전용 타이틀 「메탈 기어 솔리드 4」(2008년)에서는, 이 제약과 필 레이트를 배려해, FP16-64 비트 버퍼의 채택을 단념했다.
CEDEC 2008 슬라이드에서. 「메탈 기어 솔리드 4」에서는 32 비트 정수 버퍼로의 HDR 렌더링을 채용했다
CEDEC 2008 슬라이드에서. 「메탈 기어 솔리드 4」에서는 32 비트 정수 버퍼로의 HDR 렌더링을 채용했다
덧붙여 약간 변칙적인 수법이지만, 「Half-Life2」의 개발원인 VALVE는, 이 FP16-64 비트 버퍼에 대한 제약을 회피하면서, FP16-64 비트 버퍼에 대해서 HDR 렌더링 하는 테크닉을 발표하고 있다.
이 VALVE의 구현에서는, 텍스처나 렌더링처를 FP16-64비트 버퍼로 하지만, 블룸 효과나 글레어 효과의 처리전에 톤 매핑을 실시해 32비트의 LDR 버퍼로 해 버린다.
VALVE가 구현한 타협적인 실제 HDR 렌더링
이 방법에서는, 블룸 효과나 글레어 효과를 처리하는 시점에서는 HDR 정보는 완전히 손실되어 버리는 것이지만, LDR(RGB가 0~255) 버퍼 중의 고휘도 영역(예를 들면 RGB가 평균 240 이상 등)을 추출하고, 거기로부터 블룸 효과나 글레어 효과를 생성한다. 반사나 굴절한 정경(동적 생성되는 환경 큐브 맵 등)에 대해서도, 렌더링 자체는 HDR 차원에서 행해져, 그 장면에 적합한 톤 매핑이 행해지므로, HDR 정보는 확실히 손실되어 버리지만, 후단의 블룸 효과, 눈부심 효과도 모순이 없는 출방을 해 준다고 한다. 엄밀한 HDR 렌더링 순서 순서로서는 전혀 정확하지는 않지만, 일반적으로 부자연스럽지 않다고 하고 있다.
톤 매핑 후 LDR 프레임
여기에서 고휘도 부분을 보카하여 블룸 효과 프레임을 생성
이들을 합성
이 방식의 장점은 블렌딩, MSAA 등이 LDR 버퍼로 할 수 있다는 것. 즉, FP16-64 비트 버퍼로 MSAA를 사용할 수 없는 DirectX 9세대의 GPU에서도 호환성이 보증됩니다. 이 타협안적 리얼 HDR 렌더링은 'Half-Life2:LostCoast'(VALVE,2005), 'Half-Life2:EPISODE ONE'(VALVE,2006)에서 채용되고 있다.
타협안적 리얼 HDR 렌더링 기법을 구현한 「Half-Life2:LostCoast」(VALVE, 2005)보다. 왼쪽이 2004년의 오리지널 「Half-Life2」 시대의 의사 HDR 렌더링. 오른쪽이 타협안적 리얼 HDR 렌더링에 의한 것. 오른쪽은 수면에 비친 태양에도 제대로 블룸 효과가 나오는 것을 알 수 있다
타협안적 리얼 HDR 렌더링 기법을 구현한 「Half-Life2:LostCoast」(VALVE, 2005)보다. 왼쪽이 2004년의 오리지널 「Half-Life2」 시대의 의사 HDR 렌더링. 오른쪽이 타협안적 리얼 HDR 렌더링에 의한 것. 오른쪽은 수면에 비친 태양에도 제대로 블룸 효과가 나오는 것을 알 수 있다
2007년에 발매된 Windows Vista와 거의 동시에 제공이 개시된 DirectX 10세대/SM4.0세대의 GPU에서는 FP16-64비트 버퍼, FP32-128비트 버퍼에 대해서도 MSAA 처리를 적용할 수 있게 되어, 이상대로의 HDR 렌더링의 공정이 모든 메이커의 GPU로 실장할 수 있게 되어 있다.
이렇게 해보면, 2002년경부터 시작된 의사 HDR 렌더링의 기간이 의외로 길고, 최근이 되어 겨우 이론대로의 진짜 HDR 렌더링을 실현할 수 있게 되었다는 것을 알 수 있다. (계속)
(트라이Z 니시카와 젠지)