DrawCall, Batching, Occlusion Culling

서론

Drawcall이란 무엇이고 최적화를 진행할 때 왜 이것을 줄여야 하나요?

이때 쓰일 수 있는 Batching이란 무엇인가요?

Occlusion Culling을 위의 서술한 내용을 바탕으로 어떤 것인지 설명해 주세요

 

개요

게임을 만드는 개발자가 되기 위해서 게임을 개발하거나 최적화를 할 때 위는 drawcall이라는 단어를 많이 들어보았다. 또한 이것은 최적화를 하기 위해 큰 도움이 될 수 있다. drawcall은 무엇이고 batching, occlusion culling은 무엇일까?

 

본론

DrawCall은 말 그대로 draw 하라는 명령이라고 볼 수 있다. 더 자세히 말하자면 CPU에서 GPU에게 draw를 하기 위해 정보를 전달하는 것이 drawcall이다. 즉, CPU에서 vertex shader에 주어진 정보들을 전달해 주는 것이고, GPU는 이 정보를 바탕으로 여러 가지 계산을 한 뒤 실제 우리가 보는 스크린에 계산된 픽셀에 대한 color값을 그린다. 이 과정을 최대한 줄일 수 있으면 그만큼 최적화를 진행할 수 있다.

 

예를 들어, 우리가 달리는 GIF를 만들고 싶어서 가만히 서있는 그림, 왼발 오른손이 앞선 그림, 오른발 왼손이 앞선 그림, 이 동작을 자연스레 연결하는 그림 총 4장을 반복적으로 그려서 달리는 소년을 표현하고 싶다. 이러한 소년을 총 4명 그리고 싶다고 해보자. 그러면 4장의 그림 x 4 해서 총 16장의 그림이 필요하고 우리는 각각의 그림을 위한 vertex buffer를 생성하고 vertex shader 및 fragmet shader에 각각의 정보들을 전달할 수 있다.

즉 16번의 DrawCall이 발생하는 것이다. 이때 조금의 발상 전환을 해서 하나의 그림판에 네 개의 그림을 가진 이미지를 그릴 수 있다. 즉 4가지의 그림을 가진 이미지 4장만 draw 하면 되는 것이다 이런 식으로 16번의 drawcall에서 4번의 drawcall로 줄일 수 있다. 여기서 끝이 아니라 이제는 그냥 한 장의 그림에 16가지의 그림을 모두 그려서 GPU에서 UV 조정만으로 4가지의 GIF를 표현할 수도 있다.

즉, 단 한 번만의 drawcall로도 4가지의 GIF를 표현 할 수 있는 것이다. 항상 이렇게 할 수는 없는데 비슷한 vertex shader의 종류를 가진 데이터 들이라면 충분히 가능하다.

이렇게 drawcall을 줄이는 방법을 Batching이라고 부른다. Unity엔진은 이러한 Batching기술을 편히 쓸 수 있게 가이드를 제공한다.

 

다음으로 Occlusion Culling은 무엇일까?

OC는 카메라의 입장으로 보았을 때 어떠한 사물에 가려서 보이지 않는 것은 렌더링 하지 않는 기법을 말한다. 즉 Camera View에서 보이는 것만 rendering 하는 것이다. 이를 위해서 Bounding Volume Heirachy나 AABB, Oct Tree와 같은 계산법을 통해서 실현할 수 있다. Camera View의 입장에서 앞의 사물들이 보이는지 안 보이는지 계산하는 방법이다.

BVH는 말 그대로 Bounding Volume들을 트리 구조화 시켜 점점 세분화시키고 보이지 않는 부분들의 폴리곤들을 계산해 나가는 방법이다.

OctTree를 구현한 모습

위 사진처럼 하나의 가장 큰 큐브를 8 등분하고 그 조각에서 다시 8등분... 계속 진행해 나가는 과정이다. 만약 이 과정을 거치지 않고 Occlusion Culling을 진행한다면 다음과 같은 상황이 발생할 수 있다. 만약 카메라의 관점에서 A오브젝트가 B오브젝트에 의해 아주 약간 가려졌다. 그러면 아주 약간 가려졌음에도 불구하고 그 부분만 렌더링 하지 않는 것이 아닌 A오브젝트 전체가 나오지 않는 상황이 발생할 수 있는 것이다. 따라서 정말 가려진 부분만 렌더링 하지 않게 하려면 가려진 부분이 정확히 어디인지 위와 같은 세분화를 통해서 그 부분만 렌더링 하지 않게 계산하는 것이다.

위 사진만 보아도 상당히 복잡한 계산이 수백 번 이상 일어날 수 있다. 따라서 많은 수의 폴리곤이나 오브젝트를 갖는 장면에서는 오히려 이런 복잡한 계산 과정이 최적화에 악영향을 끼칠 수 있어서 Occlusion Culling을 실행만 하면 최적화가 된다는 생각은 금물이다. 

결론

최적화의 길을 멀고도 험하다. 각자의 상황에 맞는 최적화 기법을 생각해 내고 그 안에서도 적절한 방법을 취하자.

 

마무리

위의 내용을 바탕으로 개발자 면접간

1. DrawCall이란 무엇인가요?

2.이를 줄이려면 어떻게 해야하나요?

3.Batching이란 무엇인가요?

4.Ocllusion Culling이란? 장단점은 무엇인가요?

5.Backface Culling이란?

등에 대한 질문을 생각해 볼 수 있겠다. 스스로에게 질문을 해보고 답해보자.

 

헷갈리는 부분은 보완하기! 찡긋 O.<

 

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