현재 시각 샌프란시스코의 모스코니 컨벤션 센터에서는 엔비디아의 NDA 세션이 진행 중이다. 여기서 그들은 게임웍스(GameWorks) SDK 3.1의 발표를 통해 그간의 진화상을 과시하는 한편, 앞서 유니티와의 협력을 발표하는 자리에서는 게임웍스의 VR 버전 격인 VR웍스(VRWorks)의 주요 기능에 대해서도 홍보를 아끼지 않았었다. 간단히 요약해 엔비디아는 그들이 얼마나 소프트웨어적으로 야심찬 행보를 걸어왔으며, 그것이 어떻게 효과를 발휘했는지를 과시하고 싶은 것 같다. NDA 해제 전 미디어에 미리 전달된 키노트 자료를 바탕으로 엔비디아의 전략을 살펴보도록 하자. 결론부터 말하자면 게임웍스는 그 자체로 '혁신을 거듭했다'는 평을 듣기 부족함이 없었다.

간단히 게임웍스의 의의부터 다시 한번 살펴보고 넘어가자. 지난 2015년을 마감하며 IYD는 <2016년을 맞는 엔비디아의 자세 : GameWorks, DirectX 12, 그리고 다른 것들>이라는 외신의 칼럼을 번역해 소개한 바 있다. 게임웍스는 대략 다음과 같은 맥락 속에서 탄생했으며, 엔비디아의 올 한해 및 앞으로의 전략을 설명하는 데 가장 핵심적인 역할을 수행할 무언가로 자리매김하고 있다.

과거 오랜 기간 게임은 미술의 한 분야로 인식되어 왔다. 창조자의 머릿속에서 태어난 이미지를 현실에 옮겨 놓는다는 측면에서 게임을 만드는 작업은 조각, 부조나 회화 등 예술작품을 만드는 것과 일맥상통하는 부분이 있다. 그러나 사실 게임은 미술의 탈을 쓴 형상 그 이상의 것이어서, 예쁜 외형 이면에 거의 현실 세계만큼의 복잡도를 갖는 게임 내 세계관이 뒷받침되어야만 한다는 사실을 독자 여러분 모두가 알고 있으리라 믿는다. 그리고 이러한 세계관의 존재는 단지 줄거리를 설득력 있게 만들기 위해서가 아니라, 실제로 게임플레이가 말이 되게끔 돌아가게 하기 위해서도 중요한 것이다. 그리고 이러한 작업에 있어 우리는 필연적으로 우리의 상상력과 감각에 많은 부분을 의존해야 하는데, 그 중 가장 중요한 감각을 하나 꼽자면 단연 시각일 것이다.

창조의 각 단계는 막연히 상상으로만 존재하던 것에 감각을 불어넣고, 만질 수 있는 생생한 것으로 구현하는 일련의 과정에 다름아니다. 여기에 좀 더 욕심을 부리자면 창조자가 머릿속에 그린 것을 그대로 현실에 끄집어내는 것을 생각해봄직 하다. GameWorks는 바로 게임 개발자들의 이런 욕심을 조금이라도 돕기 위해 만들어졌다. (중략) GameWorks가 정확히 무엇이고 어떻게 착안되었는지부터 시작해 보자. GameWorks는 2013년말에 공개된 개발자 프로그램의 일환으로, 그들이 필요로 하는 여러 종류의 툴과 그래픽 라이브러리를 집대성한 것이었다. 엔비디아의 의도대로라면 이를 통해 개발자들은 좀더 쉽게 그들이 개발 중인 게임의 그래픽 품질을 끌어올릴 수 있고, VR에 대응하는 코드를 삽입할 수 있게 되며, 엔비디아의 하드웨어가 탑재된 PC 또는 모바일 플랫폼에서 성능을 끌어올릴 수 있게 된다.

적어도 현재까지는 엔비디아의 의도가 순조롭게 먹혀 들어가고 있어, 최근 출시되었거나 조만간 출시를 앞두고 있는 게임의 상당수가 GameWorks의 지원 하에 개발되었으며 여기에는 SDK, PhysX 물리엔진, VisualFX 등 엔비디아가 적극적으로 미는 라이브러리가 해당 게임에 포함되는 것이 전제되어 있다. 이러한 기술들은 엔비디아 하드웨어의 작동 방식에 최적화되어 있으며 그림자 효과 등 초보적인 것에서부터 안티알리아싱, DoF, 글로벌 일루미네이션, AO, 광원효과 등 고부하의 옵션에 이르기까지 대부분의 그래픽 효과를 관장하고 있다.

간단히 말해 개발자들에게는 더 손쉽게 최신 그래픽 기술(대개 엔비디아에 최적화된)을 적용할 수 있게 해 주며, 게이머들에게는 그들의 지포스 그래픽카드에 더욱 최적화된 성능의 게임플레이가 가능케 해 주고, 궁극적으로 엔비디아표 하드웨어와 게임웍스가 적용된 소프트웨어 사이의 시너지를 일으켜 자사가 주도하는 선순환의 생태계를 쥐겠다는 것에 게임웍스의 의의가 있다.

현재 게임웍스 개발자 지원 프로그램에는 총 17만 5천여 명의 게임 개발자가 등록되어 있으며 이들이 창작해 내는 수백여 종의 게임들이 그 수혜를 보고 있다. 잘 알려진 타이틀 가운데 위처3, 폴아웃4, GTA5 등이 게임웍스의 지원을 받아 엔비디아에 최적화된 그래픽 기술을 녹여내고 있으며 이외에도 EIDOS, 액티비전 블리자드, 엔씨소프트 등 유수의 개발사들이 직간접적으로 게임웍스의 영향권 내에 포함되어 있다.

이렇듯 많은 클라이언트를 우군으로 업게 됨으로써 엔비디아에 결정적으로 도움이 되는 것이 있다면, 위에 열거된 것과 같은 자사에 최적화된 신기술들을 비교적 낮은 진입장벽으로 시장에 투입할 수 있게 된 것이다. 이미 수년 전부터 엔비디아 독점 타이틀과 아닌 것을 가르는 기준처럼 여겨져 온 피직스(PhysX)뿐만 아니라 TXAA, VXGI, VXAO, 웨이브웍스/헤어웍스, 이 글 후반에서 설명할 HFTS 등 수많은 그래픽 품질 향상 기술이 게임웍스를 통해 제공되며, 이들이 협력 개발사들을 통해 현업에 적용됨으로써 엔비디아의 하드웨어가 최적화된 성능을 발휘할 기반을 닦게 된다.

특히 이번에 공개된 SDK 3.1 버전은 여러 그래픽 품질 향상 기법 중에서도 광원과 그림자 효과에 크게 메스를 들이대 한 차원 뛰어난 영상미를 제공할 수 있게 되었다. 이들은 각각 폴아웃4, 라이즈 오브 더 툼 레이더, 톰 클랜시의 디비전에 적용되어 있으며 엔비디아는 이 발표 내용의 NDA 해제와 함께 이들 게임에 대한 새로운 리뷰어 가이드(어떤 옵션에서 어떤 방식으로 테스트해야 하는지를 기술한 문서)를 관련 매체와 리뷰어들에 전달한 바 있다. 새로 적용된 기술들은 볼륨메트릭 라이트닝, VXAO, HFTS의 세 가지이다.

먼저 폴아웃4에 적용된 볼륨메트릭 라이트닝에 관해 간단히 살펴보자. 통칭 '산란광 효과', '갓 레이'(god rays) 등으로 불리는 이러한 광원효과를 구현하기 위해 GPU는 하드웨어 테셀레이션 연산을 다량 수행하게 된다. 좀 더 구체적으로 들여다보면 산란(scattering)을 표현하기 위해 오른쪽 슬라이드와 같은 4단계의 연산을 거친다. 이들을 시각적으로 나타내 보면 아래 4장의 그림과 같다.

이렇듯 4단계를 거쳐 구현되는 산란광 효과를 게임웍스 SDK 내에서 보다 쉽게 개발자들이 이식할 수 있게 되었다는 것이 특징이다.

한편, 라이즈 오브 더 툼 레이더에 적용된 기술은 VXAO로 게임웍스가 지원하는 기술 중에서도 끝판왕이라 할 수 있다. 래스터화된 2차원 이미지에서의 최소 단위인 '픽셀'의 3차원적 대응 개념으로써 '단위 부피'를 의미하는 '복셀' 기반으로 앰비언트 오클루전(AO)을 구현하여 기존의 SSAO, HBAO 등보다 연산 부하를 줄이면서 동등한 품질의 그래픽을 얻을 수 있다. 우선 SSAO와의 비교는 아래와 같다.

좌측이 SSAO, 우측이 VXAO이다.

VXAO를 구현함에 있어, 불투명한 복셀(opacity voxel)에 가려지는 부분의 연산을 생략함으로써 훨씬 적은 자원 소모로 고품질의 그래픽을 얻을 수 있다. 또한 SSAO보다 부피감을 살리는 것이 더 용이하다는 장점도 있다.

이렇게 말이다.

이렇게 말이다(2). 왼쪽부터 차례로 앰비언트 오클루전이 적용되지 않은 것과 SSAO, VXAO가 적용된 것 순이다. 적용되지 않은 것과 나머지 둘은 입체감에서부터 큰 차이를 보이며, SSAO와 VXAO 역시 세부적인 차이를 보이는 것이 눈에 띈다.

마지막으로 톰 클랜시의 디비전에 적용된 HFTS 기술을 살펴보도록 하자. HFTS의 'F', 즉 frustum의 기하학적 의미는 입체를 절단했을 때 이로 인해 생성되는 두 평면 사이의 부분을 의미한다. 간단히 오브젝트의 '조각'이라 생각할 수 있다. 한편 광원의 크기에 따라 생성된 그림자의 형태 역시 '하드 쉐도우'와 '소프트 쉐도우'로 나눠지는데, 원거리의 점광원으로부터 형성되는 하드 쉐도우는 비교적 뚜렷한 윤곽과 명조 대비를 갖는 반면 소프트 쉐도우는 근거리의 큰 광원으로부터 생겨나는 것이다. 이들 중 하나를 기계적으로 적용하기보다는 '적절히' 배합해 사용했을 때 그림자를 보다 현실적으로 그려낼 수 있는데, HFTS가 주안점을 둔 부분이 바로 이것이다. 아래 두 장의 그림을 비교해보자.

간단히 보아도 뚜렷한 차이를 느낄 수 있다. 그렇다면 HFTS의 원리는 과연 무엇일까. 크게 '조각(파편) 추적'(frustum tracing)과 하드/소프트 쉐도우의 '융합'(hybrid) 으로 구분된다.

이상으로 게임웍스 SDK 3.1의 대표적인 신기술 3가지를 적용한 간판급 게임 타이틀 3종을 살펴보았다. 이외에도 게임웍스 SDK 3.1에는 활용 가능성이 무궁무진한 여러 새로운 기술이 포함되어 있으니, 그들은 아래와 같다.

유체역학을 다루는 Flow,

강체(rigid body)역학을 다루는 PhysX GRB(=rigid bodies) 등이 그것이다. 특히 Flow는 언리얼 엔진4부터 통합 지원될 예정에 있고 강체 피직스는 종전의 피직스 API와 거의 같으면서 최대 2~6배까지 높은 성능을 제공할 수 있는 것이 특징이다.

오늘 발표한 것 이외에도, 엔비디아는 거의 연중 내내 -심지어 꼭 1년 뒤인 내년 3월까지!- 게임웍스의 진화를 예고하고 있다.

어쩌면 엔비디아의 새로운 하드웨어를 기대했던 이들에게, 실로 오랜만에 엠바고까지 걸어 가며 운을 뗀 발표가 '고작' 게임웍스에 관한 것이라는 실망을 가질 유저들이 적지 않으리라 생각한다. 그러나 게임웍스야말로 작년 한 해 동안 엔비디아가 반석을 다질 수 있던 내적인 기반이었으며 이를 통해 구성된 생태계는 향후 두고두고 엔비디아에게 이익으로 돌아올 잠재력이 있는 것이다. 이에 관해서는 앞서 인용한 <2016년을 맞는 엔비디아의 자세> 글에서 다시 한 구절을 인용하는 것으로 이 글의 맺음말을 갈음하도록 하겠다.

컴퓨터 그래픽 분야의 최첨단을 개척한다는 것, 이것은 지나고 보니 필수조건이었을지는 몰라도 절대 충분조건은 아니었다. 그 즈음 우리가 전사적(全社的)으로 깨달은 것이라면 새로운 기술, 기법을 개발하는 것이 절대 끝이 아니고, 실제로 실무적인 단계에 적용되어 최종 결과물인 게임 내에서 어떻게 작동하는지까지를 점검해야 비로소 그 기술이 완성되었다고 할 수 있겠다는 것이다. 알다시피 현실 세계에서 어플리케이션이 작동하는 데에는 수많은 복잡한 변수들이 끼어든다. 따라서 우리는 이런 문제를 원스톱으로 해결할 수 있는, 게이밍 경험(GX)을 실질적으로 진보시키는 방안에 천착하게 된 것이다.
 
현재 당면한 문제는 개발자들이 어렵고 복잡한 최신 그래픽 기술을 적용하는 데 따르는 보상이 없다는 것이다. 일이 어려워지는데 비해 아무런 인센티브가 없기에 그들이 새로운 기법을 도입할 유인이 없다. 어찌 보면 필연적인 것인데, 항상 새로운 기술은 가장 작은 최첨단의 세그먼트에만 그 수혜가 집중되어 있고 절대 다수에게는 요원한 것이기 때문이다. 따라서 대다수의 사용자들이 경험하는 평균적인 비주얼은 최신 기술에 비해 1년 이상의 시차를 두고 천천히 따라오게 된다. GameWorks는 이러한 격차를 좁히는 데 전력을 다하고 있다.