Rendering에 대하여

📌 Rendering이란?

렌더링은 디지털 데이터를 사람이 인식할 수 있는 형태로 변환하는 과정이다. 즉, 입력 데이터(모델, 텍스처, 조명, 물리 법칙 등)를 출력 데이터(이미지, 영상, UI 화면, 애니매이션 등)로 변환하는 작업을 의미한다. 이 과정은 주로 컴퓨터 그래픽스, 웹 개발, 게임 개발, 영상 제작, 애니매이션, UI 렌더링 등 다양한 분야에서 활용된다. 이를 통해 사용자가 직접 보고 상호작용할 수 있는 결과물을 생성한다.

 

⭐ 예제

 ✅ 게임 엔진: 3D 모델, 조명, 물리 연산을 실시간으로 계산하여 게임 화면을 구성 (예: Unity Engine, Unreal Engine)

 ✅ 웹 페이지: 브라우저가 HTML, CSS, JavaScript를 해석하여 UI를 화면에 렌더링 (예: React, Vue.js)

 ✅ 애니메이션 및 영화: 3D 환경을 설정하고, 고품질 렌더링을 통해 현실감 있는 장면을 제작 (예: Pixar, DreamWorks)

 

⭐ 역할

  ✅ 시각적 정보 제공: 웹 UI, 게임 그래픽, 영상 등에서 화면을 구성

  ✅ 현실감 있는 표현: 색상, 조명, 질감, 반사 효과를 계산하여 사실적인 장면 연출

  ✅ 3D → 2D 변환: 3D 데이터를 2D 화면에서 자연스럽게 표현

  ✅ 실시간 반응: 사용자 입력에 따라 화면을 동적으로 렌더링

 

📌 Rendering 유형

1️⃣ 정적 렌더링(Static Rendering) vs 동적 렌더링(Dynamic Rendering)

 🔹 정적 렌더링

  - 한 번 렌더링한 후 결과물을 저장하여 다시 렌더링할 필요 없이 그대로 제공 

  - 주로 변경이 필요 없는 콘텐츠에 사용

  - 예: 정지 이미지, 정적 웹사이트(HTML/CSS), 영상 렌더링

 🔹 동적 렌더링

  - 사용자 입력이나 환경 변화에 따라 실시간으로 화면을 다시 렌더링 

  - 주로 사용자와의 상호작용이 많은 콘텐츠에 사용

  - 예: 게임, 애니메이션, SPA(Single Page Application) 웹사이트

2️⃣ CPU 렌더링(Central Processing Unit Rendering) vs GPU 렌더링(Graphics Processing Unit Rendering)

 🔹 CPU 렌더링

  - CPU에서 순차적으로 연산을 수행하여 픽셀을 계산하는 방식

  - 연산이 정확하지만 속도가 느림 (고품질 렌더링에 적합)

  - 예: CGI 영화 제작, 고해상도 사진 렌더링, 건축 시뮬레이션

 🔹 GPU 렌더링

  - GPU의 병렬 연산 기능을 활용하여 빠르게 렌더링 

  - 다량의 데이터를 동시에 처리하여 실시간 그래픽에 적합

  - 예: 실시간 게임 그래픽, VR(가상현실), 3D 모델링

3️⃣ 실시간 렌더링(Real-time Rendering) vs 오프라인 렌더링(Offline Rendering)

 🔹 실시간 렌더링

  - 초당 30~60프레임 이상을 렌더링하여 즉각적인 반응을 제공 

  - 반응 속도가 중요하므로 렌더링 최적화(LOD, Culling 등)가 필수

  - 예: Unity Engine, Unreal Engine, 게임 그래픽, VR

 🔹 오프라인 렌더링

  - 렌더링 품질이 가장 중요하기 때문에 연산 속도보다 정밀한 계산을 우선 

  - 한 프레임당 수 시간~수 일이 걸릴 수도 있음

  - 예: 영화 CG, 애니메이션, 건축 시각화, 고품질 3D 모델

 

📌 게임 개발에서의 Rendring 최적화 기법

🔹 LOD(Level of Detail)

 ~> 멀리 있는 오브젝트는 저해상도 모델을 사용하고, 가까이 있는 오브젝트는 고해상도 모델을 사용하여 렌더링 부하를 줄이는 기법

 ~> 예: 오픈월드 게임에서 먼 배경은 간략화된 모델을 사용

🔹 Culling

 ~> 보이지 않는 객체는 렌더링하지 않는 기법

 ~> Occlusion Culling: 보이지 않는 객체(예: 벽 뒤의 오브젝트)는 렌더링하지 않음

 ~> Frustum Culling: 카메라 시야 밖의 객체는 렌더링하지 않음

 ~> Backface Culling: 뒤쪽 면은 렌더링하지 않음

 ~> Animation Culling: 화면에 보이지 않는 애니매이션은 업데이트하지 않음

🔹 Draw Call Optimization

 ~> GPU가 여러 개의 개별 객체를 처리하는 대신, 비슷한 객체들을 하나의 배치로 묶어 렌더링

 ~> Instancing 기법을 활용하여 같은 오브젝트는 한 번만 렌더링하고 여러 위치에서 표시

 ~> 예: 수많은 NPC나 나무, 바위 같은 오브젝트를 최적화하는 데 활용

🔹 Dynamic Resolution Scaling

 ~> 프레임 속도에 따라 해상도를 자동으로 조절하여 성능 유지

 ~> 예: NVIDIA DLSS(Deep Learning Super Sampling) 기술

🔹 Texture Streaming & Compression

 ~> 필요한 텍스처만 메모리에 로드하거나 압축된 텍스처를 사용하여 성능 최적화

 ~> DXT, ASTC, ETC2 같은 압축 포맷 사용

🔹 Shader Optimization

 ~> 픽셀 셰이더에서 불필요한 연산을 줄이고, 프레임 단위로 연산하지 않도록 조정

 ~> 예: 쉐이더 LOD 활용, 계산량이 많은 효과를 프레임마다 업데이트하지 않도록 함