CD PROJEKT RED의 사이버펑크 2077(Cyberpunk 2077)은 기술적으로 가장 진보된 게임 중의 하나로 사실적인 그래픽을 구현하기 위해 레이 트레이싱(Ray Tracing, RT)을 비롯하여 엔비디아(NVIDIA)의 딥러닝 슈퍼 샘플링(DLSS, DeepLearning Super Sampling, 인공 지능(Ai)을 이용해 그래픽스 퍼포먼스와 품질을 높이는 렌더링 기술) 등 최신 그래픽 기술을 적용하고 있다. 

사이버펑크 2077 게임의 주요 배경인 나이트 시티는 해가 있는 밝은 날과 흐리고 비오는 날 등 다양한 날씨 효과를 비롯하여 밤에는 네온 조명 환경을 통해 화려한 비주얼을 보여주며 그만큼 게임은 높은 PC 사양을 요구한다.

이와 함께 CD PROJEKT RED와 NVIDIA는 게임 성능과 그래픽 비주얼 향상을 위해 협력하고 있으며 사이퍼벙크 2077은 패치 1.62 업데이트를 통해 기존 레이 트레이싱(Ray Tracing, RT) 이상으로 비주얼과 몰입감을 높여줄 레이 트레이싱: 오버드라이브 모드의 기술 프리뷰(Ray Tracing : OverDrive Mode Preview)의 지원을 추가했다. 해당 모드는 패스 트레이싱(Path Tracing)이라고도 알려진 전체 레이 트레이싱으로 향상된 그래픽 비주얼을 표현해준다.

사이버펑크 2077(Cyberpunk 2077) 패치 1.62, RT OverDrive Mode 지원

사이버펑크 2077에 새로 적용된 패스 트레이싱(Path-Tracing)으로 불리는 풀 레이 트레이싱(Full Ray Tracing)을 도입한 레이 트레이싱 오버드라이브 모드 기술 프리뷰는 게임 렌더링의 향상된 그래픽 비주얼을 제공하며 다시 한 번 그 기준을 높였다. CD PROJEKT RED와 협력으로 엔비디아는 풀 레이 트레이싱 개선, 버그 수정, 성능 최적화를 진행하고 있으며 반사, 그림자, 앰비언트 오클루전(Ambient Occlusion) 등이 모두 개선되어 게임 그래픽의 미래 발전을 미리 엿볼 수 있다.

레이 트레이싱 오버드라이브 모드, GeForce RTX 40 시리즈(4070 Ti 이상)

엔비디아(NVIDA)는 2018년 1세대 지포스 RTX(GeForce RTX) 그래픽카드를 출시하며 실시간으로 구현하는 레이 트레이싱(Ray Tracing, RT)을 게임에서 적용 가능하게 해줬다. 그 이전까지 게임 렌더링에 사용된 조명이나 빛 등의 효과는 부자연스러웠으며 그림자와 반사 및 기타 렌더링을 위해 다양한 방법들이 적용됐다. 실시간 레이 트레이싱이 가능해지면서 게임 개발자들은 반사와 조명을 사실적으로 렌더링할 수 있게 되었고 게임을 더욱 몰입감을 높여줬다. 여기에 인공지능을 활용해 그래픽 성능과 품질을 높이는 DLSS 1.0을 공개했고 프레임 속도를 한층 높이면서 보다 원활한 게임이 가능해졌으나 이를 적용하지 않았을 때보다 그래픽 품질이 떨어지는 등의 문제도 있었고 DLSS 2와 DLSS 3로 업데이트가 진행되면서 그래픽 품질의 개선도 이루어지고 있다. 

엔비디아 에이다 러브레이스(Ada Lovelace) 아키텍처 기반의 지포스 RTX 40 시리즈의 등장으로 DLSS 3는 4세대 텐서 코어와 단순한 픽셀이 아닌 완전히 새로운 프레임을 생성해 성능을 향상하는 새로운 옵티컬 플로우 엑셀러레이터 (Optical Flow Accelerator), GPU와 CPU를 동기화하는 엔비디아 리플렉스(Reflex)를 통합해 최적의 응답성과 낮은 시스템 레이턴시를 제공해 그래픽 성능과 품질을 높여준다. DLSS 3는 DLSS가 없을 때와 비교해 프레임 속도는 최대 4배 향상, 지포스 RTX 40 시리즈 GPU가 CPU가 게임을 계산할 수 있는 것보다 최대 2배의 프레임 속도로 게임을 렌더링할 수 있다.

2018년 RTX 게임은 4개가 있었으나 GeForce RTX 게이머의 37%가 레이 트레이싱 활성화, 26%가 DLSS 1.0을 활성화했다. 5년이 지난 현재는 지포스 RTX 40 시리즈 그래픽 카드 출시로 3세대 RTX로 접어들었고 DLSS 3는 30개의 게임, DLSS 2는 280개 이상의 게임 및 앱에서 지원하고 이를 늘려가고 있다.엔비디아 리플렉스(NVIDIA Reflex)는 시스템 대기 시간을 줄여 70개 이상의 게임에서 이용 가능하다. 그 외에도 SER(Shader Execution Reordering) , OMM( Opacity Micromaps ), NVIDIA RTX 다이렉트 일루미네이션 (RTXDI) 및 RTX 글로벌 일루미네이션 과 같은 새로운 기술(RTXGI)를 사용하면 개발자가 성능 프레임 속도와 훨씬 적은 노력으로 향상된 광선 추적 효과를 만들 수 있다.

레이 트레이싱 구현 방법(RT Off/ RT Ultra/ RT OverDrive Mode)

이어 엔비디아는 패스 트레이싱(Path Tracing)으로 불리는 풀 레이 트레이싱을 Cyberpunk 2077 게임을 통해 구현 가능하도록 업데이트가 이루어졌다. 일반적인 그래픽 렌더링에서는 래스터화(Raster) 기반으로 처리되며 조명 파이프라인은 많은 독립 하위 시스템에 의존하며 더 복잡한 시나리오에서는 불균형 조명을 만들 수 있다. RT 코어를 탑재한 지포스 RTX GPU와 인공지능(Ai) 기반의 엔비디아 DLSS의 등장 전까지 풀 레이 트레이싱은 GPU 하드웨어의 한계로 적용이 어려웠다. 이전까지의 렌더링은  소수의 광원에 대한 광선 추척 그림자와 반사 및 전역 조명을 개별적으로 다루었다.

광선 추적(Ray Tracing)은 기존 래스터화 기반으로 처리되던 렌더링을 발전시켜 보다 사실적인 그래픽 표현이 가능해졌으며 전반적인 품질과 각 하위 시스템의 일부 주요 문제를 크게 개선했다. 완전히 통합된 레이 트레이싱 파이프라인(레이 트레이싱: 오버드라이브, RT OverDrive, Path Tracing, Full Ray Tracing)은 기존의 래스터화와 레이 트레이싱의 발전을 기반으로 장면별 광범위한 조정의 필요성을 완전히 제거하여 매번 놀랍고 예측 가능한 결과를 제공하는 동시에 이미지 품질과 몰입감 및 현실감을 향상시켜준다. 풀 레이 트레이싱은 거의 무제한의 광원 소스에서 나오는 빛의 속성을 모델링해 물리적으로 정확한 그림자와 반사 및 전역 조명을 모든 개체에 제공할 수 있다.

레이 트레이싱: 오버드라이브 모드 기술 프리뷰에서 가장 영향력 있는 추가 기능 중 하나인 NVIDIA RTX 다이렉트 일루미네이션 (RTXDI)은 개발자가 수많은 광원이 있는 장면에서 빛의 모양을 근접하게 복제할 수 있는 무료 SDK로 RTXDI를 사용하면 수천 개의 개체가 광선 추적 조명을 적용할 수 있다. 사이버펑크 2077에서는 각각의 네온사인, 가로등, LED 광고판, 자동차 헤드라이트 및 기타 광원은 이제 광선 추적되어 물체, 벽, 지나가는 자동차 및 보행자를 정확한 조명으로 비춰준다.

레이 트레이싱: 오버드라이브 기술 프리뷰는 GPU 집약적으로 기본적으로 꺼짐으로 설정되며 최신 그래픽 비주얼 렌더링으로 높은 사양의 하드웨어를 필요로 한다. 엔비디아 지포스 RTX 40 시리즈(GeForce RTX 40 Series, RTX 4070 Ti 이상)의 그래픽 카드를 권장한다. 레이 트레이싱: 오버드라이브는 사전 설정을 추가했으며 설정 > 그래픽 > 빠른 사전 설정에서 레이 트레이싱: 오버드라이브 사전 설정을 활성화하거나 레이 트레이싱 섹션의 설정 > 그래픽에서 개별적으로 경로 추적만 활성화할 수도 있다. 

이와 함께 엔비디아 지포스 게임 레디 드라이버(GeForce Game Ready) 531.41 WHQL 이상의 드라이버가 필요하다. 또한 최소 8GB VRAM이 있는 레이 트레이싱 지원 그래픽 카드에 대해 사진 모드에서 경로 추적 스크린샷을 렌더링하는 옵션을 포함힌다. 그래픽 카드에 8GB 이상의 VRAM이 있고 이 옵션이 여전히 회색으로 표시되면 게임 내 해상도를 낮춰야 한다. 해상도가 높고 GPU 성능이 낮을수록 스크린샷을 찍는 데 더 오래 걸린다(몇 초에서 몇 분 사이). 광선 추적 섹션의 설정 > 그래픽에서 사진 모드에 대한 경로 추적을 활성화할 수 있다.

사이버펑크 2077에서는 네온사인, 가로등, LED 광고판, 자동차 헤드라이트 및 기타 광원의 광선 추적과 부드러운 그림자 표현, 파이프와 난간,계단 및 기타 물체의 그림자, 낮과 밤의 변경에 따라 태양과 달 등의 표현 등은 더욱 깊이 있고 디테일 및 사실감이 향상된 그림자를 표현해준다. 레이 트레이싱 오버드라이브 모드의 활성화로 보다 자연스러운 색상의 조명으로 보다 사실적인 간접 조명과 차폐를 생성하고 햇빛은 바닥에 반사되어 사실적인 조명과 폐색을 구현한다. 

패스 트레이싱으로 빛의 확산과 반사도 훨씬 더 사실적으로 표현이 가능해졌다. 다이렉트 일루미네이션과 글로벌 일루미네이션이 결합되어 진보된 실시간 조명을 구현해 미래의 게임을 미리 엿볼 수 있다. 이러한 렌더링 효고오 프레임 속도를 구현하기 위해 완전히 새로운 광선 추적 파이프라인에 대한 새로운 최적화를 도입했다. NVIDIA Shader Execution Reordering(SER)은 GPU가 일관되지 않은 워크로드를 실행하여 성능을 향상시키는 데 도움을 주며, NVIDIA NRD(Real-Time Denoisers)는 성능과 이미지 품질을 더욱 향상시키기 위해 활용되었다. NVIDIA 드라이버는 프레임 속도를 최적화하도록 특별히 조정되어 지포스 게임 레디 드라이버가 필요하다.

레이 트레이싱 오버드라이브 모드 기술 프리뷰 성능

사이버펑크 2077 패치 1.62 버전에 적용된 레이 트레이싱: 오버드라이브 모드 기술 프리뷰를 적용하지 않았을 때와 적용했을 때를 비교하기 위해 PC 시스템을 구성하고 앞서 살펴본 게임 영상과 벤치마크를 기준으로 성능을 살펴봤다.

인텔 13세대 코어 프로세서, 코어 i9 13900K CPU

ASRock Z790 Steel Legend WiFi(Z790) 디앤디컴

에이다 러브레이스 아키텍처, 지포스 RTX 4090 파운더스 에디션(Founders Edition)

사이버펑크 2077 테스트에는 인텔 데스크탑용 13세대 코어 프로세서 코어 i9 13900K(3.0GHz) CPU, 메인보드는 ASRock Z790 Steel Legend WiFi(Z790) 디앤디컴, SK하이닉스 DDR5-4800 16GB x 2, 메모리 클럭은 DDR5-5600MHz(CL40-39-39, 2T, 1.25V), 그래픽카드는 NVIDIA 지포스 RTX 4090 24GB 파운더스 에디션(FE Clock, Boost 2520MHz), Seasonic Prime Gold GX-1300W Full Modular, 쿨러는 EVGA CLC280 일체형 수냉 쿨러, Intel 칩셋 드라이버 v10.1.18838.8284, 지포스 게임 레디(GeForce Game Ready) 531.68 WHQL 드라이버, MS 윈도우 11 Pro K 64bit를 이용했다.

사이버펑크 2077 레이 트레이싱: 오버드라이브 모드 기술 프리뷰는 패치 1.62 버전 업데이트로 지원되며 지포스 RTX 40 시리즈(RTX 4070/ 4070 Ti/ 4080/ 4090)와 지포스 게임 레디 드라이버 531.41 WHQL 이상의 드라이버가 필요하다.

4K UHD(3840x2160) 해상도와 그래픽 품질 울트라(Ultra) 설정에서 레이 트레이싱(Ray Tracing)과 레이 트레이싱: 오버드라이브 기술 프리뷰는 프레임 일반 레이 트레이싱보다 패스 트레이싱(풀 레이 트레이싱)을 적용한 오버드라이브 모드를 적용했을 때 게임 내의 빛 반사나 물 웅덩이에 비친 배경, 건물 등 보다 사실적인 렌더링이 이루어진다. 그래픽 품질 향상에 따라 오버드라이브 모드는 그만큼 프레임도 하락해 더욱 높은 성능의 그래픽카드가 필요해진다.

이번에는 게임 중 진행되는 이벤트씬을 통해 벤치마크를 진행하고 성능을 살펴봤다. 4K UHD(3840x2160) 해상도에서 오버드라이브 모드를 적용하면 앞서와 같이 프레임이 하락되는데 이때 엔비디아 DLSS 3 슈퍼 샘플링을 적용하면 사실적인 그래픽 품질을 위한 렌더링에서도 프레임 하락을 어느 정도 보완해 게임을 보다 원활하게 진행할 수 있다.

풀 레이 트레이싱으로 사실적인 그래픽 구현한 나이트 시티

CD PROJEKT RED의 사이버펑크 2077은 레이 트레이싱 기술 도입에 이어 다른 게임들보다 빠르게 기존 레이 트레이싱을 뛰어넘어 보다 사실적인 게임 그래픽을 구현한 레이 트레이싱: 오버드라이브 기술 프리뷰를 적용했다.

패스 트레이싱(Path-Tracing)으로 불리는 풀(Full) 레이 트레이싱 기술을 적용한 레이 트레이싱 오버드라이브 모드는 그래픽 비주얼과 게이밍 경험을 그만큼 향상해주지만 그만큼 PC 요구 사양, 그중에서도 고성능 그래픽카드의 필요성이 높아진다. 이때 엔비디아 DLSS 3 기술과 조합하면 안정적인 프레임 확보를 통해 성능 부족을 보완할 수 있으며 이후 등장할 그래픽카드에서는 지금 세대 이상의 게이밍 경험을 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 물론 비주얼적으로 이를 넘어서는 게임의 등장도 기대할 수 있다.

레이 트레이싱 오버드라이브 모드로 표현되는 사이버펑크 2077 나이트 시티

사이버펑크 2077의 나이트 시티는 게임의 주요 배경으로 해가 있는 밝은 날과 흐리고 비오는 날 등 다양한 날씨 효과를 비롯하여 밤에는 네온 조명 환경을 통해 화려한 비주얼을 보여주는 만큼 레이 트레이싱을 넘어 레이 트레이싱 오버드라이브 모드를 통해 보다 사실적인 렌더링을 바탕으로 게이밍 경험을 향상한다.

뛰어난 게임 그래픽과 성능으로 최신 고사양 하드웨어를 요구하는 것이 단점이기도 하지만 그만큼 최신 그래픽 기술의 도입도 빠른 만큼 비주얼적인 만족감을 느끼고 싶다면 사이버펑크 2077는 놓치지 않아야할 게임 중의 하나다.

엔비디아의 최신 지포스 RTX 40 시리즈 그래픽카드를 보유하고 있다면 사이버펑크 2077 레이 트레이싱 오버드라이브 모드 등 최신 그래픽 기술이 적용된 나이트 시티에서 사실적인 게임 그래픽을 즐기면서 게임을 진행해보는 것도 좋을 것이다.