2025. 9. 11. 02:00ㆍHardware/Graphics
번역가: 박성국
1장
리얼타임 렌더링은 컴퓨터에서 매우 빠르게 이미지들을 만드는 것과 관련이 있다. 리얼타임 렌더링은 컴퓨터 그래픽의 가장 인터렉티브(interactive)한 영역이다. 하나의 이미지가 화면에 등장하고, 관객(viewer)은 이에 행동하거나 반응(reaction)하며, 이러한 피드백은 다음에 생성될 이미지에 영향을 미친다. 이러한 반응의 순환(cycle)과 렌더링은 관객이 각각의 이미지를 눈으로 보지 못할 정도로 빠른 속도로 이루어지지만, 이내 해당 관객은 이러한 동적인 과정에 몰입하게 된다.
이러한 이미지들이 디스플레이되는 속도는 초당 프레임 (FPS, Frames Per Second) 또는 헤르쯔 (Hz, Hertz)로 측정된다. 1 FPS로는 인터레티비티(interactivity)의 감각이 거의 존재하지 않는다. 관객은 각 이미지가 표시되는 것을 고통스럽게 인지한다. 6 프레임쯤 되면 인터렉티비티라는 것이 조금씩 생겨난다. 비디오 게임은 30, 60, 72, 또는 그 이상의 FPS를 목표로 한다. 이러한 속도는 사용자가 행동과 반응에 집중하도록 만든다.
영화 프로젝터는 24 FPS로 각 프레임을 출력하지만 셔터 시스템(shutter system)을 활용해 각 프레임을 2번에서 3번 이상 연속으로 출력해 깜빡임(flicker)을 방지한다. 이 주사율(走査率, refresh rate)는 헤르쯔(Hz, Hertz)로 표현된다. 하나의 프레임을 세 번 그리는 셔터는 72 Hz 주사율(역주: 24 * 3)에 해당한다. LCD 모니터 또한 주사율을 디스플레이 레이트(display rate)와 구분해서 사용한다.
Refresh Rate (주사율, 走査率)
- 정의: 디스플레이 패널이 수직 동기 신호(VSync) 기준으로 1초 동안 화면 전체를 몇 번 주사(scan)하여 갱신하는가를 나타내는 값. 여기서 주사(走査, Scanning)란 디스플레이 패널이 픽셀 데이터를 일정한 순서로 읽고 표시하는 과정을 뜻하며, 크게는 왼쪽에서 오른쪽으로 한 줄의 픽셀을 표시하는 수평 주사 (Horizontal Scanning)와 위에서 아래로 여러 줄을 차례대로 표시 수직 주사(Vertical Scanning)로 나뉜다. 또한, 수직 동기 신호(Vertical Synchronization, VSync)란 한 프레임의 맨 위에서 맨 아래까지 주사를 마친 후, 다시 다음 프레임의 맨 위로 돌아갈 때 발생하는 동기 신호이다.
- 단위: Hz
- 특징:
- 이는 하드웨어 클록 기반의 물리적 주기임. 여기서 하드웨어 클록이란, 전자 회로 내에서 일정한 주기로 반복되는 클록 신호(clock signal)를 발생시키는 장치로서 이 신호는 모든 디지털 회로 동작의 시간 축 기준이 됨.
- 예: 120Hz라면, 매 8.33ms마다 한 프레임을 표시할 준비를 함 (1초는 1000ms이므로 1000 / 120 = 8.33333...).
- GPU가 새로운 프레임을 공급하지 못하면 이전 프레임을 그대로 반복 표시함.
Display Rate (표시율, Frame Rate at Display)
- 정의: 디스플레이 장치가 실제로 서로 다른 영상 프레임을 시간 단위당 몇 개 출력했는가를 나타내는 값.
- 단위: fps
- 수식적 정의:
- 설명:
- GPU가 보내는 프레임이 45fps라면, 모니터의 refresh 주기(예: 120Hz) 중 45번은 새로운 프레임으로 갱신되고, 나머지 75번은 같은 프레임을 반복 표시.
- 따라서 display rate = GPU 출력 프레임 속도와 동일하게 제한됨.
- 즉, 주사율(refresh rate)은 물리적 가능성이고, 디스플레이(display rate)는 실제 콘텐츠의 시간적 해상도임.
