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레이 트레이싱은 게임에서 빛을 시뮬레이션하는 방식을 혁신적으로 바꾸어, 실제 물리 법칙을 모방한 생생한 반사와 글로벌 일루미네이션을 구현합니다. NVIDIA DLSS 4와 같은 기술 발전으로 높은 성능 요구 사항을 상쇄하면서, 2025년에는 RTX 사용자 중 80%가 레이 트레이싱을 사용할 것으로 예상됩니다.(Tweak Town) 여전히 고성능 하드웨어가 필요하지만, '사이버펑크 2077'이나 '인디아나 존스: 그레이트 서클'과 같은 게임들은 레이 트레이싱이 더 이상 선택적인 시각적 효과가 아니라 차세대 게임의 현실감을 구현하는 핵심 요소임을 보여줍니다.
레이 트레이싱은 빛의 실제 물리 법칙을 기반으로 합니다. 씬을 통과하는 광선의 경로를 추적하여 물리 법칙에 따라 표면 및 재질과 상호 작용하는 방식을 계산합니다. 광선이 물체에 부딪히면 반사, 굴절 또는 산란될 수 있으며, 각각의 상호 작용을 통해 최종 이미지를 구성하는 빛과 색상 데이터가 생성됩니다.
레이 트레이싱 효과에는 여러 종류가 있으며, 각각 빛과 그림자를 처리하는 방식이 다릅니다. 다음은 이러한 효과 중 일부입니다.
이 효과는 표면의 속성과 시야각을 기반으로 반사를 계산하여 거울처럼 정확한 반사를 구현합니다. 스크린 공간 반사와 달리 화면 밖의 물체와 동적인 움직임도 정확하게 포착합니다.
레이 트레이싱은 간접 조명(빛이 한 표면에서 다른 표면으로 반사되는 방식)을 모델링하여 사실적인 주변광과 색 번짐 효과를 만들어 씬을 시각적으로 통일감 있게 표현합니다.
이 그림자는 광원과의 거리에 따라 선명도가 조절되어 자연스러운 반음영 효과를 만들어 라이팅이 입체적으로 느껴지도록 합니다.
패스 트레이싱은 픽셀당 수많은 광선 경로를 시뮬레이션하여 물리적으로 정확한 조명과 반사를 구현하지만, 계산량이 매우 높습니다. 레이 트레이싱의 궁극적인 형태로, 컴퓨터 그래픽에서 가능한 가장 사실적인 결과를 제공합니다. MxBenchmarkPC에서 제작한 다음 짧은 영상은 일반 레이 트레이싱과 패스 트레이싱의 성능 차이를 보여주는 예시입니다.
레이 트레이싱은 영화 같은 수준의 조명, 반사, 그림자를 구현하여 게임 세계에 자연스럽게 반응하도록 만들어주기 때문에 최신 게임에 큰 영향을 미칩니다. 특히 움직이는 화면에서 더욱 몰입감 있고 시각적으로 뛰어난 경험을 선사하며, 마치 영화를 보는 듯한 느낌을 줍니다.
사이버펑크 2077은 패스 트레이싱을 완벽하게 적용한 오버드라이브 모드를 도입하여 나이트 시티의 모습을 완전히 바꿔놓았습니다. 젖은 아스팔트 위로 네온 불빛이 은은하게 퍼지고, 그림자는 대기의 현실감을 살려 부드럽게 드리워지며, 유리 표면에는 겹겹이 쌓인 반사광이 나타납니다.(Nvidia) 마찬가지로, 인디아나 존스: 그레이트 서클은 기본적으로 레이 트레이싱 조명을 적용하여 사전 렌더 된 효과에 의존하지 않고 빛에 역동적으로 반응하는 환경을 보여줍니다.
레이 트레이싱 이전에는 개발자들이 사실감을 흉내 내기 위해 베이크된 조명, 큐브 맵, 그림자 근사치를 사용했습니다. 이러한 방법들은 효율적이었지만 때로는 정적이었습니다. 레이 트레이싱은 움직임, 날씨, 원근감에 맞춰 실시간으로 빛을 시뮬레이션하는 기술을 사용합니다. 이를 통해 씬은 더욱 반응성이 뛰어나고 몰입감이 높으며 물리적으로 사실적으로 표현됩니다. 이는 양식화된 표현에서 시뮬레이션된 현실로의 중요한 전환점입니다.
영화 같은 싱글 플레이어 경험에서 레이 트레이싱은 조명, 색상, 분위기를 향상시켜 몰입감과 감정을 고조시킵니다. 하지만 경쟁적인 게임에서는 성능과 반응성이 우선시됩니다. 예산이 제한적인 플레이어는 속도를 위한 래스터화와 시각적 완성도를 위한 선택적 레이 트레이싱 효과를 혼합한 하이브리드 렌더링을 선호할 수 있습니다.
초기 GPU는 레이 트레이싱 워크로드를 처리하는 데 어려움을 겪었지만, 최신 그래픽 처리 장치(GPU)는 훨씬 효율적으로 처리합니다.
이러한 GPU는 전용 레이 트레이싱 코어와 바운딩 볼륨 계층 구조와 같은 향상된 가속 구조를 통해 프레임당 수백만 개의 광원 상호 작용을 실시간으로 계산할 수 있습니다.
NVIDIA DLSS 4 및 AMD FSR 3와 같은 AI 기반 도구는 특히 레이 트레이싱을 사용하거나 고해상도에서 플레이할 때 게임 속도를 높이고 그래픽을 개선하는 데 도움이 됩니다. 최적의 조건에서 DLSS 4는 AI를 사용하여 추가 프레임을 생성함으로써 프레임률을 최대 8배까지 향상시킬 수 있습니다. 하지만 대부분의 실제 환경에서는 향상률이 20%에서 80% 정도입니다. (Techspot) 이러한 기술은 고사양 게임을 더욱 부드럽고 원활하게 플레이할 수 있도록 해주지만, 결과는 게임과 하드웨어에 따라 다를 수 있습니다.
개선되었음에도 불구하고 레이 트레이싱은 여전히 GPU에 상당한 부담을 줍니다. 최고 사양 시스템에서도 모든 효과를 활성화하면 프레임률이 20~50%까지 떨어지는 현상이 발생합니다. (Digitalfoundry) Alan Wake 2나 Cyberpunk 2077과 같은 게임은 1440p 해상도에서 안정적인 플레이를 위해 RTX 4070 이상의 그래픽 카드를 요구합니다. 하지만 NVIDIA의 Matt Wuebbling이 지적했듯이, "DLSS 4와 패스 트레이싱은 더 이상 최첨단 그래픽 실험이 아니라 현대 PC 게임의 기반이 되었습니다."
수많은 최신 게임들이 레이 트레이싱을 훌륭하게 사용하고 있습니다. 레이 트레이싱의 대표적인 예로는 다음과 같은 게임들이 있습니다.
이 게임은 패스 트레이싱 렌더링의 기준점으로 남아 있으며, 타의 추종을 불허하는 디테일, 사실적인 라이팅 효과, 그리고 하드웨어 사양을 요구하는 비주얼을 제공합니다.
컨트롤은 특히 반사 표면과 글로벌 일루미네이션을 통해 실시간 레이 트레이싱의 시각적 신뢰성을 초기에 확립하는 데 기여했습니다.
앨런 웨이크 2는 복잡한 라이팅 시스템을 사용하여 분위기, 깊이감, 사실감을 증폭시키고, 레이 트레이싱 조명을 활용하여 스토리텔링 효과를 극대화합니다.
스타일화된 아트 스타일에서도 레이 트레이싱은 여전히 유용하며 포트나이트와 같은 게임에 아름다운 비주얼을 제공합니다. ZelexFPS의 다음 영상에서 볼 수 있듯이 라이팅, 분위기, 재질의 변화는 큰 차이를 만들어냅니다.
인디애나 존스: 더 그레이트 서클(Indiana Jones and the Great Circle)은 패스 트레이싱(Nvidia)을 지원하여 향후 출시될 게임들의 선례를 만들었습니다. 둠: 더 다크 에이지(Doom: The Dark Ages) 역시 레이 트레이싱을 기본 렌더링 모델로 설계했습니다.(Heise online).
2018년에는 RTX 20 시리즈 사용자 중 37%만이 레이 트레이싱을 활성화했는데,(Nvidia), 이는 높은 성능 요구 사항이나 제한적인 지원 때문이었을 가능성이 큽니다. 2025년에는 RTX 사용자 중 80%가 레이 트레이싱을 활성화했으며 (Tweak Town), (Tweak Town), 870개 이상의 게임 및 어플리케이션이 RTX를 지원하고 (Nvidia), 250개 이상의 PC 게임에서 패스 트레이싱을 사용하고 있습니다. (Gamesmarkt) 레이 트레이싱은 PC와 콘솔 생태계 모두에서 새로운 기술에서 표준 기술로 자리 잡았습니다.
일부 게임 개발자에게 레이 트레이싱은 중요한 렌더링 요소가 될 수 있습니다. 언리얼 엔진과 같은 엔진은 레이 트레이싱을 원활하게 통합하는 루멘(Lumen)과 같은 글로벌 일루미네이션 시스템을 제공합니다. (Epic Games) 아티스트와 스튜디오는 버튼 하나만으로 정적인 라이트 맵을 만드는 데 드는 시간을 줄이고 동적인 라이팅 디자인에 더 많은 유연성을 확보할 수 있습니다.
플레이스테이션 5와 Xbox 시리즈 X/S 같은 최신 주요 콘솔에는 하드웨어 가속 레이 트레이싱을 지원하는 GPU가 탑재되어 있습니다. 최근 기술 발전으로 모바일 기기에서도 레이 트레이싱이 가능해졌는데, 예를 들어 2025년에 발표된 Arm Mali G1-Ultra GPU는 모바일에서 "데스크톱급 레이 트레이싱 게임"을 구현하고 기존 모바일 GPU보다 약 2배 향상된 레이 트레이싱 성능을 제공한다고 주장합니다.(Eeworld) 그러나 모바일에서의 레이 트레이싱 도입은 여전히 최신 플래그십 하드웨어에 국한되어 있으며, 게임에서 레이 트레이싱의 활용 여부는 개발자가 시각적 완성도와 성능 사이에서 균형을 잘 맞춰야 한다는 점에 크게 좌우됩니다.
레이 트레이싱 성능이 향상됨에 따라 더 많은 개발자들이 베이크된 라이팅 방식에서 벗어나 동적 솔루션을 선호하고 있습니다. 이는 특히 복잡하거나 변화하는 씬에서 워크플로우를 간소화하고 반복 작업 속도를 높일 수 있습니다. 완전한 패스 트레이싱은 아직 성능 요구 사항에 제약이 있지만, 지속적인 연구를 통해 점점 더 실현 가능해지고 있습니다. 오프라인 렌더링과 실시간 렌더링 간의 격차가 좁아지고 있지만, 대부분의 프로젝트는 여전히 하이브리드 방식을 사용하고 있습니다. Stylized Station의 다음 영상은 이러한 점을 완벽하게 설명합니다.
레이 트레이싱을 위해 업그레이드할 가치가 있는지는 무엇을 가장 중요하게 생각하는지에 따라 다릅니다. 시각적 스토리텔링과 사실감이 우선이라면 레이 트레이싱을 지원하는 GPU는 2030년까지도 유용할 현명한 투자입니다. 성능과 경쟁력 있는 게임 플레이가 더 중요하다면 하이브리드 렌더링이나 레이 트레이싱을 지원하는 스트리밍 플랫폼이 더 나은 대안일 수 있습니다.
최고급 GPU가 없더라도 성능과 품질의 균형을 잘 맞추면 레이 트레이싱된 비주얼을 즐길 수 있습니다. 여기에는 반사 및 그림자에 대한 레이 트레이싱 품질 설정을 낮추고, DLSS 또는 FSR을 사용하여 프레임을 업스케일링하여 더욱 부드러운 게임 플레이를 구현하는 것(DLSS는 매우 부드럽고 선명한 게임 플레이를 제공하며, FSR은 대부분의 설정에서 잘 작동하는 훌륭한 범용 옵션입니다), 그리고 글로벌 일루미네이션과 같은 주요 라이팅 효과를 우선시하여 시각적 효과를 극대화하는 것이 포함됩니다.
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