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최신 컴퓨터 그래픽스와 인터랙티브 기술을 소개하는 ‘시그래프 아시아 2010(SIGGRAPH ASIA 2010)’ 이 12월 15일부터 18일까지 4일동안 서울 삼성동 코엑스에서 진행된다. 시그래프 아시아 2010은 미국 컴퓨터 협회(ACM)의 주최로 1974년부터 시작된 미국 ‘시그래프’ 행사의 아시아권 행사로, 2008년 처음 시작해 올해 3회를 맞아 서울에서 개최된다.
이번 시그래프 아시아 2010의 트랙 프로그램에서는, 최근 온라인 게임들에 적용되기 시작하는 최신 기술들과 앞으로 해결해야 할 과제들에 대해 짚어 보는 프로그램이 진행되었다. ‘최신 온라인 게임의 발전’ 이라는 주제의 이 프로그램은 그래픽과 서버 기술, 게임 테스트와 멀티쓰레딩 이슈까지 크게 네 가지 주제를 다루었다. 이번 기사에서는 그래픽과 서버 기술 내용을 먼저 다뤄보았다.
■ 크라이텍 '게이밍 플랫폼의 끝을 본다'
▲ 크라이텍의 차세대 엔진 크라이엔진 3
온라인 게임 개발을 위한 차세대 게임 엔진 기술의 소개는 크라이텍(Crytek)의 프로그래머 황재식 씨가 진행했다. 그는 먼저 현재 사용되고 있는 그래픽 기술로 포워드 쉐이딩(Forward Shading), 퐁 리플렉션 모델(Phong Reflection Model), 라이트맵(Lightmap) 등의 미리 계산된 결과를 기반으로 하는 일루미네이션 기술, 이미지 기반 라이트닝 기법, 그림자 표현을 위한 쉐도우 맵, HDR, SSAO, SSGI 등의 스크린 스페이스 기반 포스트 프로세싱 기술들이 사용되고 있다고 소개했다.
이 중에서 포워드 쉐이딩과 프리컴퓨테이션(Pre-computation) 기반 일루미네이션(illumination)은 예전부터 좋은 성능과 괜찮은 품질을 보여 많이 사용되어 왔다. 하지만 이들 기술들은 유저의 경험을 풍부하게 하고 효율적인 게임 개발에는 제약 요소가 되고 있다. 예를 들면 포워드 쉐이딩은 다중 광원에서의 처리에 적용하기엔 비효율적이라는 문제가 있으며, 프리컴퓨테이션 기반 일루미네이션은 동적인 환경에서 대응이 쉽지 않다는 문제가 있다.
이를 대체할 방법으로는 디퍼드 라이트(Deffered Light), LPV(Light Propagation Volume) 가 소개되었는데, 이는 크라이엔진 3에서 구현되어 있는 기술이며 크라이시스 2에서 확인해 볼 수 있을 것이라 소개했다. 먼저 디퍼드 라이트는 기존에 사용되는 디퍼드 쉐이딩(Deffered Shading)이 가지는 G버퍼로 인한 하드웨어의 성능 부담 문제나 반투명 처리 문제, 엔진 변경, 안티앨리어싱(Anti-Aliasing) 문제 등을 해결할 수 있다.
디퍼드 라이트 기술은 G버퍼에 들어가는 정보의 양이 줄었으며 작은 버퍼로도 효율적으로 사용 가능하다. 또한 오브젝트 렌더링을 하면서 최종적인 쉐이딩과 환경 부분을 계산해주기 때문에 포워드 쉐이딩만큼의 유연함을 가지고 있다. 이미지 기반 라이팅, LPV, 쉐도우 맵 등 다른 기술들과 결합해 사용하기 쉽다는 장점도 가지고 있다.
이 기술은 라이트 축적 버퍼(Accumulation buffer)를 하나만 사용해 최적화의 수행이 가능하다. 이 버퍼에는 하나의 텍스쳐에 3개의 채널이 있으며, 6개의 채널이 필요하므로 두 장의 텍스쳐가 필요하다. 하지만 색 정보 RGB 대신 루미너스 정보를 사용하면 4개의 채널만으로도 구현이 가능하여 저장 공간을 줄일 수 있다.
하지만 디퍼드 라이트 기술에서도 몇 가지 한계가 있다. 디퍼드 쉐이딩 기술과 마찬가지로 반투명 속성의 개체는 따로 렌더링을 수행할 필요가 있으며, 안티 앨리어싱 문제가 여전히 존재한다. 하지만 크라이엔진 3에서는 하이브리드 형태의 안티앨리어싱 기술을 사용해 이 문제를 해결하고 있다고 소개했다.
▲ 크라이엔진 3은 그래픽 품질을 위한 다양한 새로운 기술이 도입되었다.
LPV 기술은 크라이엔진 3에서 기존의 글로벌 일루미네이션 기술을 사전 연산 없이 실시간으로 표현하기 위해 도입되었다. 이 기술은 동적인 환경에서 간접 조명과 빛의 분산 반사 효과를 표현하는 데 좋은 효과를 보인다. 이를 사용해 광원의 다중 바운스나 주위 환경에의 영향을 그래픽에 반영할 수 있으며, 안정적인 렌더링 효과를 보여 주고, 기존 기술과 쉽게 결합 가능하고 복잡한 지오메트리에서도 좋은 결과를 보여 준다고 소개되었다.
기존의 반사광을 표현하는 기술들은 빛의 반사를 계산하는 방법이 복잡했고, 실시간으로 처리하기에 적합하지 않았다. 하지만 LPV는 이를 실시간으로 처리하기 위해 새로운 자료 구조를 도입해 쉽게 시뮬레이션 가능하게 하고 있다. 전체 공간을 차지하는 3D 그리드를 가정해 반사 정보를 인접 셀에 저장하고, 이 셀 정보를 가지고 반사값을 만들어 주변에 전달해 효과를 내게 된다는 것이 간략화된 과정이다.
이 기술을 사용해 최종적인 렌더링시, 그리드 셀 크기보다 얇은 두께를 가진 오브젝트의 경우 빛이 새어나오는 경우가 생길 수 있는데, 크라이엔진 3는 이를 제거하는 기술을 가지고 있다. 이는 노멀 방향에 대한 계수의 그래디언트를 체크하고, 현재 위치의 계수와의 편차를 구한 다음, 이 편차가 심한 경우 이를 감쇄하는 방식이다.
한편, 이 기술을 확장한 형태의 기술도 소개되었다. 캐스케이드(Cascade) LPV는 전체 씬의 간접광을 계산하기 위해 세 개의 LPV를 이용하게 될 경우 큰 리소스를 요구하게 되는 문제를 해결하기 위해 기술을 확장한 것이다. 이는 상황에 따라 공간 그리드의 밀도를 조절하고, 서로 중첩되도록 구성해 모든 2차 광원이 셀에 투영되지만 셀 크기에 따라 표현 여부가 결정된다. 렌더링시에는 가장 조밀한 부분을 기준으로 최종 결과를 내고, 경계에서는 한 단계 덜 조밀한 부분을 사용한다.
물론 LPV도 한계가 있다. 먼저 이 기술은 오직 확산(diffusion) 형태의 반사만을 지원한다. 또한 제한된 그리드 셀 해상도 때문에 라이트 블리딩(Light Bleeding) 현상이 일어나는 경우가 있다. 또한 빛이 확산되는 경향이 있어 곧게 직진하는 빛은 표현하기 어려우며 2차 반사의 그림자를 놓치는 경우도 있을 수 있다고 한다.
■ ETRI '온라인 게임은 명실상부 국책산업'
▲ ETRI는 비너스 블루 이후에도 꾸준히 기술을 만들어오고 있었다.
이어 한국전자통신연구원(ETRI) 박창준 프로젝트 매니저의 비너스 기술(VENUS Technology) 에 대한 소개가 있었다. 이 기술은 온라인 게임의 자동화된 테스팅을 위한 툴이며, 기능의 발전과 함께 이제는 QA 툴에 필적할 수준에 이르러 ‘EasyQA’라는 이름으로도 불리고 있다. 또한 최종적인 완성은 2011년 말이 될 것으로 예상했다.
온라인 게임의 서버들은 많은 사용자가 모이므로 서버의 처리량이 많고, 효율적인 서비스를 위해서는 서버를 얼마나 잘 설계하고 확장해 쾌적한 서비스를 제공하느냐가 중요한 부분이다. 그리고 이런 설계와 확장의 기준에는 ‘테스트 결과’ 가 필요하며, 효과적인 테스트의 수행을 통해 최대 효율을 얻을 필요가 있다.
일반적으로 국내 게임들의 서버 배분은 처리 레이어별이나 공간적인 분리법을 사용한다. 흔히 말하는 ‘채널’ 개념으로 나누어 여러 개의 서버 그룹을 만들고 독립적인 서비스를 제공한다는 것이다. 하지만 이 때 논리적 구현과 물리적 매핑은 당연히도 다르며, 이 때 구성에 따라 성능이 달라지기도 한다. 그리고 이를 효과적으로 파악하기 위해서는 노하우와 테스팅 기술이 필요하다.
온라인 게임 서버의 테스트를 위해서는 크게 세 가지 기술이 필요하다. 먼저 트래픽을 만들어 내기 위한 가상 유저의 생성, 서비스 진행에 따른 서버 부하에 대한 모니터 기능, 그리고 다양한 네트워크 환경을 가정한 시뮬레이션을 통한 커뮤니케이션 오버헤드의 체크가 그것이다. 그리고 지금까지는 이런 테스트를 위해 각종 베타 테스트나 패킷캡처 기반 테스트 툴, 혹은 기존의 웹 서버 테스트 툴을 사용해 부하를 걸기도 했다.
▲ ETRI의 게임 테스트 솔루션 ‘비너스 블루’
ETRI가 이전에 선보인 ‘비너스 블루’는 코드 기반으로 클라이언트를 컨트롤해 실질적인 테스트가 가능하도록 한 테스트 툴이다. 하지만 개발 코드를 확보해야 한다는 부담이 있어 소스 코드에 접근할 수 없는 상황에 있는 퍼블리셔들의 경우엔 이런 툴을 사용할 수가 없었다. 또한 패킷 캡처 기반 테스트 툴들은 미리 정의된 시나리오만이 가능해 단순한 부하 테스트 정도의 의미도 가지기 힘들었다.
이번에 소개된 ‘EasyQA’는 이런 한계를 벗어나기 위해 다시 ‘패킷 캡처’ 방식을 사용했다. 하지만 기존의 정의된 패턴이 아니라 시나리오 기반의 테스트가 가능하도록 만들어졌는데, 이는 패킷 분석을 통한 가상 유저 제어 루틴이 추가되었기 때문이다. 또한 가상 유저에 시나리오 기반 기술과 인공지능을 접목해 가상 유저들 간에도 상호작용이 가능하도록 하고 있다.
이 툴의 핵심은 패킷의 캡처와 분석이다. 이를 위해 서버 단의 패킷과 함께 클라이언트 단의 패킷, 키보드 입력, 화면 움직임 등을 모두 참조해 분석하고, 실제 게임의 조작을 위한 패킷을 찾아 내 이를 가상 유저의 동작에 이용한다는 것이다. 이런 방식을 사용한다면 소스 코드의 확보 없이도 충분한 수준의 자동화된 조작성을 확보할 수 있게 된다.
물론 언제나 분석을 진행할 필요는 없다. 개발사처럼 모든 정보를 가지고 있는 경우에는 바로 패킷 분석 DB에 정보를 등록해 테스트를 진행할 수 있기 때문이다. 또한 게임이 패킷을 암호화해 보낼 경우에는 이에 대한 준비도 필요한데, 이 툴이 분석할 수 있는 패킷은 암호화되지 않은 형식의 패킷이기 때문이다.
현재 이 툴은 다양한 게임들에서 활용 사례가 있다. 또한 ETRI는 이 툴의 효용성을 증명하기 위해 다양한 형식의 게임들에도 적용해보고자 하고 있으며, 실제 테스트에 협력하는 게임들도 플래시 게임부터 MMORPG까지 다양한 종류가 있다. 그리고 향후 추가될 기술로는 더 쉽게 사용하기 위한 UI 기술이 꼽혔으며, 이를 보강해 2011년 연말에 발표할 예정이라고 소개했다.
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