[기타] 체커보드 렌더링의 보간 성능 확인

[가재울역2번출구]

제한된 성능으로 4K 영상을 돌리기 위해 보다 적은 해상도로 렌더링을 하고

렌더링에 비해 상대적으로 부하가 덜 걸리는 보간법을 사용하게 됩니다.

체커보드 렌더 적용시 이미지 품질이 어떻게 되는지 궁금하여 프로그램으로 간단하게 구현해봤습니다.

 

좌상 : 100px 원본 소스 / 우상 : 200px 원본 소스
좌중 : x2 업스케일 / 우중 : 양선형보간법(Bilinear Interpolation) 적용 
좌하 : x2 체커보드 업스케일 / 우하 : 양선형보간법 적용 

보간법(Interpolation) : 연속적 변수 가운데 어느 간격을 둔 두 개 이상의 값을 알고,

그것들을 만족시키는 어느 함수의 값을 정하여 그 사이의 변수의 값에 대한 함수의 값을구하는 조사 계산법.

쉽게 말해서 10, 20, 30으로 증가하는 함수가 있다면 10하고 20사이 중간에 15가 있을 것이라고 예측하는 방법입니다.

영상처리에서는 이미지의 확대 시에 픽셀 사이의 공백을 매워주는 방법으로 사용되고
구현 또한 어렵지 않습니다. 이때 픽셀사이의 빈 공간에 인접 픽셀의 평균값을 적용 합니다.

 
좌 : x2 업스케일시 픽셀 공백(검은 픽셀)  우 : x2 체커보드 업스케일시 픽셀 공백

좌측의 경우 렌더를 해야 할 픽셀 수는 전체 픽셀의 1/4이고 보간 처리해야 할 픽셀은 전체의 3/4이 됩니다.

우측의 경우 렌더를 해야 할 픽셀 수는 전체 픽셀의 1/2이고 보간 처리해야 할 픽셀은 전체의 1/2이 됩니다.

하지만 실제로는 보간 처리해야할 픽셀이 전체 픽셀의 1/4이 됩니다.

왜냐하면 두 개의 렌더 픽셀을 끼고 대각선으로 마주보고 있는 픽셀 쌍의 보간 값이 동일하기 때문입니다.

체커보드가 1픽셀이 아닌 2픽셀을 기본 단위로 구성되는 이유기도 합니다.

동일한 렌더 성능에서 보간 처리 양을 절반으로 줄여 성능을 높이기 위해서입니다.

그래픽 렌더링 처리에서 임의의 한 픽셀의 색상값을 결정하기 위해서는
해당 위치의 오브젝트와 투명도, 텍스쳐, 발광여부, 외부 광원의 입사각, 반사여부, 반사재질 등
다양한 요소들을 계산하여야 하고 그 계산량 또한 만만치 않습니다.

일반적으로 해상도가 2K에서 4K로 증가하게 되면 그 계산량은 4배(가로2배 x 세로2배)로 증가하게 됩니다.

거기에 30FPS에서 60FPS로 프레임 레이트까지 두배로 올린다면 시간당 연산량은 8배까지 요구 됩니다.

2배의 업스케일을 체커보드 렌더링으로 구현할 경우 렌더에 사용되는 부하는 4배가 아닌 2배가 되고

보간에 사용되는 부하는 일반적인 양선형보간법의 1/3이 되어 빠르게 처리가 가능합니다.

이론적으로 2배의 성능에 약간의 최적화를 거치면 4K 업스케일 영상을 구현할 수 있게 됩니다.
2배가 넘는 성능 향상으로 자원의 여력이 된다면 프레임 레이트도 올라가겠지요.

테스트 결과 Real 4K 보다는 못하지만 일반적인 2배 업스케일의 보간법 적용보다는 선명도가 올라갑니다.

테스트 처럼 정지 이미지가 아닌 영상에서 모션블러 효과까지 적용 되고

디스플레이상 픽셀의 간격이 조밀하다면(혹은 충분한 시청거리가 갖춰진다면)

체커보드도 훌륭한 선택이 될 수 있습니다.

출처 : 자작

[루리웹-4048195989]

pc같은 경우는 저런 기술이 없나요??
있으면 좋을탠대

[어솨]

체커보드는 유비가 레인보우-시즈에서 최초 적용한 방식임
물론 PC판 그래픽 옵션에서 선택할수 있음

[루리웹-4048195989]

답변 감사합니다.
왜캐 비공이 많죠...??

[-_*LuKA]

음슴체라?

[#RULIWEB아미]

레인보우 식스 시즈도 현재 이 기술을 사용한 게임 중 하나죠.

[#RULIWEB아미]

심지어 개발자가 강연에서 말하기 전 까지는 다들 그냥 보통 1080p구나 했었음;;
개발자가 이 기술을 어찌 이해하느냐에 따라 결과물이 정교해진다고 생각됩니다.

[anotherW]

저게 아마 이전 프레임의 결과를 temporal filtering 으로 합성해서 사용하는 걸껄요.
( 프레임마다 체커보드가 움직여서 같은 곳을 그리는 것은 아니고 )

[히뎅뽕]

아.. 항상 이런글에 전문가님들이 많다는... 부러울 다름이지만, 전 그냥 좋은거구나 하구 끝.

[RogueMaster]

체커보드렌더는 화면을 멈춰 놓으면 네이티브랑 똑같은 선명도를 보여준다는게 특징이죠.

[치킨 요정]

전문가 글은 역시 어렵네요. 교복만 보였습니다.

[RoK TENMASP]

철컹철컹

[장검철]

PS4 프로에는 버퍼 데이타에 단순히 XYZ 만 오는게 아니라 픽셀의 이동 방향과 속도 정보까지 포함하고 있어서 보간 정확도가 매우 높음

[YAN NIDO]

앞으로 대세가 될 기술이군요. 프레임 생각하면 이걸 거쳐가는게 좋을 듯

[고도리빵]

그냥 4k를 하는 것보다 이런 식으로 하면 더 구현이 힘들지 않나요? 기술력이 필요하니 중소기업은 엄두도 못내고 대기업에서나 사용하는 그런 기술인가요?

[나태니스트]

지금 콘솔 파워로는 그냥 4k를 못 돌려서 저렇게 만드는 겁니다

[yemharc]

체커보드가 4k 전용 기술이진 않을테고 그렇다면 더 낮은 해상도에서 FHD로의 체커보드 업스케일링도 가능하겠죠?

뜬금없지만 닌텐도 스위치나 나올..나올지도 모를 비타2...에 적용할 수 있으면 이득이 많을거 같아서요

[오그레이트]

현재 레인보우 식스 시즈가 그런 식으로 FHD 체커보드 업스케일링을 구현하고 있습니다.

[속초러가자]

그리고 결과물을 보면 업스케일링보다 조금나은정도지 리얼4k에 근접하거나 구분이 불가능이라는건 그냥 만든애들이나 하는얘기죠...