[💬] 최적화의 기본 배치렌더링에 대해..

[익명(222.120)]

좀더 생산적인 갤분위기?를 위해 한번 써봅니다

아는 분은 뭐 읽을 필요 없으시겟고요. 아직 모르는 분은 알면 이득이 되는 내용... (이런거 있으면 다른 분들도 올려주시면 좋겠다는)

뭐 거창하게는 아니고 간단하게 개념정리 느낌으로 가겟습니다.

일단 모바일이나 PC나 그래픽하드웨어는 3D 위주로 만들어져있습니다

2d게임을 만들때조차 그냥 3d가속 하드웨어에서 돌리는 거라고 보실 수 있죠

그런데 현세대의 3d 기술은 vga 능력도 중요하지만 왠지모르게 cpu빨을 많이 타게 만들어져있습니다.

가정을 해봅니다.. 5년만에 컴터 업그레이드를 하는데 구형 cpu는 걍 놔두고 비디오카드만 최신형으로 맞췄다고 해봅시다

다들 아시듯이 그럼 비디오카드가 아무리 좋아도 cpu가 구려서 제 성능이 안나고 돈값 못하게 됩니다.

이건 왜 그러냐면 draw 기능을 코드에서 실행하면 그 명령을 vga로 보내주는 역할을 cpu가 하기 때문입니다

그래서 업글할 땐 vga랑 cpu를 같은 급으로 맞춰줘야 하는 것입니다

..는 옆길로 샌 것 같지만 사실 이게 중요합니다.

vga가 성능이 좋다는건 일단 자기한테 들어온 렌더링 명령을 화면에 그리는건 엄청 빠르다는 것이죠

근데 vga의 발전에 비해서 API나 드라이버 체계는 계속 옛날 방식이라서 애초에 cpu로부터 vga까지 명령이 들어오는 과정이 느리다는 겁니다

즉 cpu가 병목(bottleneck)이 되는 겁니다. cpu->vga로 draw명령을 전달하는 과정 자체가 느리니까 vga가 제 성능을 못내게 됩니다.

게임에 그려야하는 객체가 1000개 있다고 치면

for문 돌아서 객체 전부 draw 콜을 해줘야겠죠?

그럼 draw콜이 하나씩 vga로 들어갑니다.

일단 vga가 1번째 draw명령을 받고 존나 빨리 그걸 화면에 그립니다.

근데 vga가 1번째 드로우를 끝냇는데도 cpu가 드라이버랑 낑낑 대느라 두번째 draw 명령을 아직 vga에 전달을 못햇습니다

이게 1000번 반복됩니다...

vga는 일단 들어온 일을 금세 끝내고 기다리며 탱자탱자 놀죠.. 근데 정작 다음 일을 줘야 하는 cpu가 바로바로 전달을 못합니다.

이러면 FPS가 안나오게 되는 거죠

이 현상은 당연하게도.. PC보다 성능이 낮은 모바일에서 더 크게 부각됩니다.

물론 옛날에 PC가 지금보다 구릴 땐 PC에서도 마찬가지였겟죠

그래서 해결방법이라고 나온게 똑같은 장면을 그려도 draw call 횟수를 줄이는 겁니다.

draw 명령을 호출하는 횟수를 가능한 줄이고

대신에 한번 draw에 최대한 많은 내용을 채워서 보내자 이거져

draw 한번에 그림 1장 보내나 그림 10장을 보내나 cpu한테 걸리는 시간은 똑같으니까요

마찬가지로 vga도 1장 오나 10장 오나 금세 렌더링 끝내버릴 수 있습니다. vga는 원래 빠릅니다. 자기가 일끝내는 속도보다 새 일을 빨리 안줘서 못했던 것 뿐..

그래서 draw call 수를 줄이면 FPS를 확보하기 쉬워지는 것이고요

이래서 나오는게 batch rendering 개념입니다

batch라는거는 보통 '일괄'이라고 번역하지만 다르게 말하면 따로따로 보내지말고 뭉태기로 묶어서 보내자 이건데요

3d 카드는 현재 렌더링 상태를 갖고 있습니다.

수많은 상태가 있는데요, 상태들의 예시로는 버텍스 정보나, 위치지정을 위한 행렬, 사용할 텍스처, 알파테스트 여부, 블렌딩 방식, 카메라 정보, 아니면 셰이더 코드 등등..

우리는 draw라고 쉽게 말하지만 사실 한번의 draw를 하기 위해서는 저 많은 상태들을 다 셋팅해주고 나서야 draw 1회가 가능한 거죠.

한번의 draw에 최대한 많은 내용을 그리려면 저 상태가 같은 것끼리 묶어줘야 합니다. (즉 batch 해줘야 합니다)

탄막 슈팅 게임을 가정해봅시다

화면에 적이 쏜 총알이 500발이 날아다니고 있습니다. 총알들은 전부 똑같이 생겼습니다. 그래서 1개의 이미지를 공유하고 있고요.

이러면 1프레임을 렌더링할때 모든 총알이 같은 draw 상태를 필요로 합니다. 단지 다른건 위치 정보 뿐인데 이런 정도는 하나의 batch 안에서도 각각 다르게 지정해줄 수 있습니다. 

2d게임이라면 batch에서 가장 중요하게 고려할 상태정보는 '텍스처' 입니다.

여러 객체가 있어도 텍스처가 같으면 하나의 batch로 묶을 수 있단 거죠

하나의 batch는 한번의 draw call 을 의미하니까, 500발 총알이 있어도 텍스처만 같으면 1번 draw로 끝내는 게 가능한겁니다.

이득이네요..

근데 게임엔 여러 캐릭터나 오브젝트가 나오고 텍스처도 각자 다양할텐데 더 batch를 잘 묶으려면 어떻게 해야 할까요?

여기서 나오는 개념이 texture atlas입니다.

"텍스처가 달라서 못 묶는다고? 그럼 텍스처를 합쳐서 하나의 이미지로 만들자!"

가령 총알 타입이 3가지가 있어서 3종의 이미지가 필요하다면, 이걸 하나의 텍스처로 미리 합쳐두고 렌더링할 땐 거기에 포함된 이미지의 영역을 지정해서 draw하는 겁니다.

그럼 총알이 3종류라도 전부 하나의 batch로 묶을 수가 있습니다.

텍스처 아틀라스가 뭔지 감이 잘 안오시면 쯔꾸르RPG같은데 들어있는 맵 타일 텍스처를 생각하시면 됩니다. 여러개의 타일이 한장의 이미지에 합쳐져있고

맵을 그릴 때는 각 타일의 영역을 따서 드로우를 하는 거죠.

맵타일이 전부 1장에 다 들어있다면 맵을 그릴 때 타일을 하나하나 그리는 게 아니라 batch로 묶어서 전체 맵을 한방에 그리는 게 가능하게 되고요..

이제 엔진 얘기로 넘어갑니다...

엔진들은 그래서 당연하게도 보통 이 batch 기능을 지원하고 잇습니다.

근데 지원하는 정도가 다르죠.

위에서 설명한대로 효과적인 batch rendering을 하기 위해서는 미리 텍스처 한장한장에 가급적 많은 갯수의 이미지를 채워놓아야 됩니다 (=texture atlas)

이과정을 texture packing이라고 부르는데

이걸 자동으로 알아서 해주는 엔진이 있고, 그런거 안해주는 엔진이 있습니다

또 그와 별개로 렌더링할 때 묶을 수 있는 것끼리 batching을 자동으로 해주는 엔진이 있고, 아닌게 있습니다. (이건 dynamic batching이라고 부름니다)

제가 아는 엔진들의 예시

- 게임메이커 : 텍스처패킹을 자동으로 해주고, 배칭도 자동으로 해줌 (PROFIT!)

- Cocos2d-x : 텍스처패킹 그런거 없다(맞나요? 아니면 정정 부탁). 다이나믹 배칭 있음 (3.x버전부터 지원했던걸로)

- 유니티 : 유니티는 하다 말아서 잘 모르겠네요. SpritePacker라고 있는 건 봤구요, 다이나믹 배칭도...잘 모르겠지만 유니티 정도라면 있지 않을까(아시는분 확인좀)

- love2d : 둘다 없다 (ㅠㅠ)

엔진에 텍스처패킹 기능은 없으면 그냥 없는 경우가 많지만

보통은 자동 배칭은 지원안해도 수동 배칭의 형태로 가능은 하도록 만들어져있습니다.

코코스도 예전에 CCSpriteBatchNode  라고 있었고 love2d에도 SpriteBatch라고 수동으로 할 수 있게 돼있습니다.

수동으로 해야 하는 경우 미리 텍스처아틀라스를 잘 구성한뒤, 코딩할 때 같은 텍스처아틀라스를 쓰는 것끼리 적절히 묶어서 드로우 하시면 됩니다.

아니면 적당히 짱구를 굴려서 다이나믹 배칭을 구현해도 되고요..

물런 걍 엔진에서 다 해주는게 짱이죠..

결론: 객체를 많이 그렸더니 FPS가 안나온다면 batch rendering을 하자~

끗

[1234(182.209)]

ㅇㅇ 대단함. 뭔지도 모르면서 막 썼는데 이제 이해함. 유니티도 배칭이 있다. 스태틱 메쉬 배칭이나 다이나믹 배칭은 같은 텍스쳐를 사용하는 300개 이하 버텍스의 폴리곤은 한 드로우콜에 찍거나 하는 거 있음. 2d도 300개 이하니 같은 메터리얼에 같은 레이어오더면 한번에 찍음. 맞나?

[둘기마요(oters2)]

넘나유익한것야.,..,.,..................

[둘기마요(oters2)]

[익명(222.103)]

넌 개추야

[익명(220.81)]

오호홍 조아요

[Otoflak(badlow)]

ㅆㅊㅊ