【Game Developers Conference 2004】리포트

GDC 전시회장의 NVIDIA 부스는 신재료 없음.NV40의 그림자도 형태도 없음

NVIDIA제이지만, 필자의 RADEON9600PRO 탑재 노트에서도 분명하게 동작시킬 수 있었다. ATI의 「RENDER MONKEY」보다 사용하기 쉽다.실제 3 D게임에, 여기서 만든 쉐이더를 간단하게 export 할 수 있게 되면 재미있어질 것 같지만……

손가락의 업의 사진으로부터“가짜”스킨시다를 만들어 내 본 예

　ATI의 「RENDER MONKEY」가 시더 프로그래머 전용의 시다프로그라밍 실험 소프트인데 대하고, NVIDIA의 「FX COMPOSER」는 3 D그래픽스의 지식이 깊지 않아도 사용할 수 있다……라고 하는 부분에 차이점이 있다.

　예를 들어, 촬영한 사진 데이터를 기본적인 음영 처리의 모식 맵으로서 지정하면, 이것을 이용한 음영 처리를 곧 바로 3 D모델에 대해서 적용하고, 그 효과를 시인할 수 있다.

　세션내에서 나타난 것은, 페인트 소프트로 애매하게 한 손가락의 끝의 사진 화상을 음영 맵으로서 지정.이것으로 3 D모델의 쉐이딩을 행하는 데모였다.이것을 스킨시다라고 부르려면 물리 현상의 재현으로서 보면 우습지만, 결과적으로 그것 같게 보여 GPU 부하는 낮기 때문에, 3 D게임 그래픽스의 표현으로서는 사용할 수 있는 국면이 있을 지도 모르다.

　이러한 느낌으로, 「FX COMPOSER」를 사용하면, 신변의 것, Web 사이트에 있는 소재등을 활용해 독자적인 쉐이더를 만들어 낼 수 있다.pre-set 되고 있는 복수의 시다의 합성이나 개조도 간단하게 행할 수 있으므로, 일반 유저의 한 명 놀이 소프트라고 해도 재미있을 것 같다.

　계속 되는 세션에서는, NVIDIA의 소프트웨어 그룹의 기술자가 개발한, 실제의 게임에 사용할 수 있을지도 모르는 유니크시다의 소개가 행해졌다.그 중에서도 특히 독특하다고 생각된 것을 소개하자.

● BloodShader~스프래터 표현에는 빠뜨릴 수 없게 될까!? 유혈 쉐이더

폴리곤을 기울이면, 돌층계의 도랑을 따라서 피가 흐른다.점착도에 배려한 형태로 흘러 궤적에는 혈호가 붙는다

　범프 맵핑은, 아시는 바의 사람도 많다고 생각하지만, 요철이 있는 것 같게 픽셀 단위로 라이팅을 행하는 기술이다.이 실현에는 요철을 구성하는 1개1개의 면의 방향(법선 벡터)을 texture화한 법선 맵을 프로그라마브르피크세르시다로 음영 처리하는 수법으로 실행된다.

　유혈 시다에서는, 이 핏자국의 고조에는 범프 맵핑 그 자체를 사용하므로, 기본적인 음영 처리 개념은 범프 맵핑 그 자체가 된다.다른 것은, 그 핏자국이 흐르는 님을 시뮬레이트 하기 위해서, 픽셀 단위에 중력 의 것인지 빌리는 상태를 적용해 이 법선 맵에 대해서 동적인 가공을 행해 가는 점이다.이러한 픽셀 단위에 물리 연산을 행하는 테크놀로지를, Myers씨는 특히 「픽셀 단위의 물리」의 의미를 담은 Per-Pixel Physics라고 불렀다.

　발표된 유혈 시다에서는, 그 핏자국이 타고 있는 폴리곤의 기울기 상태, 그 핏자국의 점착성에 배려한 형태로 유속이 변화하도록 Per-Pixel Physics가 배려된다.그 만큼이 아니고, 그 핏자국이 타고 있는 다각형 측에 요철이 있는(범프 맵핑 되고 있다) 경우에는, 그 요철에도 배려하고 있어, 예를 들어 돌층계의 도랑에 핏자국이 스며들어 말하거나 다각형의 기울기를 힘들게 하면 그 도랑을 따라서 한층 더 피가 흐르거나……라고 하는 님이 재현되고 있었다.물론 그 핏자국 자체에도 요철이 있어, 핏자국이 흐르면 그 궤적에 흠뻑혈호가 붙어, 혈호가 붙은 만큼만 핏자국의 두께 자체는 줄어 들어 간다.

　현재는, texture의 2 D애니메이션으로 밖에 표현될리가 없는 유혈 표현이, 이러한 기술을 사용하는 것에 의해서 보다 리얼하게 되어 갈지도 모른다.덧붙여 이 유혈 시다는 프로그래머블 쉐이더 2.0 상당으로 실현되고 있었다.

제작자의 Myers씨는 이 시다를 「현재의 3 D게임에서 가장 사용해하고 많은 쉐이더가 그런게 아닌가.피가 나오는 폭력 게임이 많기 때문에 (웃음)」이라고 농담 같고 이 유혈 시다의 데모를 보인	각 픽셀(덱셀)에 대해 중력이 어떻게 적용 있는지를 계산해 나간다.프레임으로부터 프레임으로 계산 결과가 이어져서  그것이 결과적으로 애니메이션으로 보인다.Per-Pixel 물리라고 하는 생각은 3 D그래픽스 표현으로서 흥미로운 것은 물론, GPU의 활용 테마라고 해도 재미있을 것 같다

레인 보우 쉐이더를 발표한 NVIDIA Developer Technology Group Clint Brewer씨

　무지개라고 하는 것은, 관측자의 뒤로 광원이 되는 태양이 있을 때, 이것이 공기중의 물방울에 해당되어 색분산한 빛의 상을 말한다.현실 세계에서는 비가 갠 뒤나 소나기가 낼리 때에도 보여지는 현상이다.

　단순하게 천구로서 설정한 하늘에 「획으로서」묘화 하면 좋지 않은가라고 하는 이야기도 있지만, 옥외 신등을 소재로 한 3 D게임에서, 그러한 기후 상황이 있었을 때에, 어느 정도 현실적인 광학 물리로서 재현해 주면 리얼리티는 늘어날 것이다.이 쉐이더의 개발 이유는 그런 곳에 있다.

　빛이 스펙트럼 분리한 texture를 준비해, 이 texture로부터, 물방울의 반경, 시선 벡터와 광원 벡터의 편차각을 패러미터로 하고 덱셀를 꺼내 붙여 간다……라고 하는 개념이 된다.공기중의 물방울에 대해서는 비가 내리쏟아지는 모습을 그린 노이즈 texture를 준비하게 된다.이 비texture를 애니메이션 시키거나 하면, 나오는 무지개에 재미있는 요동이 나올 것 같다.

　이야기는 어려운 느끼기도 하지만, 시다 자체는 단순한 종속 texture 읽기이므로, 프로그라마브르피크세르시다 1.x에서도 실현될 수 있을 것이다.사용 어디는 꽤 한정되는 테크놀로지이지만, 처리적으로도 용이하기 때문에, 「Medal of Honor」등의 옥외를 무대로 한 「전쟁의」3 D게임등에서는, 적극적으로 채용되게 될지도 모른다.

무지개라고 하는 현상의 모식도	광산란 현상의 연구자인 Raymond L. Lee가 고안 한 Lee 다이어그램을 texture로 재현.여기로부터“a”, “r”의 패러미터로 덱셀를 꺼낸다
“r”는 비나 안개의 입자의 반경.이것은 비나 안개를 표현한 노이즈 texture로 대용.Lee 다이어그램과 노이즈 texture를 접는 이미지	최종 렌더링 결과.시다 자체는 가볍다.당장이라도 게임에 활용할수 있을 것으로 보인다

차기 GeForce(NV40)를 사용해 프로그래머블 정점 시다 3.0 데모를 피로한 NVIDIA Jeremy Zelsnack씨

이것이 프로그래머블 정점 시다 3.0을 활용한 「물결이 치는」데모.언뜻 본 것 만으로는 어디가 대단한 것인지 모를 것이다.NVIDIA 유익뜻인 화려한 데모는, NV40 정식 발표시에 공개될 예정.이것은 어디까지나 기능의 실험 프로그램적인 위치설정

　단상에 선 Jeremy Zelsnack씨는, 「이 쉐이더는 프로그라마브르시다 3.0 베이스로, NV40로 움직이고 있다」라고 끊은 다음 영상을 공개했다.이 발언은, NV40가 프로그래머블 쉐이더 3.0 아키텍쳐인 것을 선언했던 것에 상당한다.

　그 데모는, 언뜻 본 것 만으로는 극히 보통, 최근에는 외형적으로 조금도 드물지 않은 수면의 표현의 데모와 같이 보인다.그러나, 잘 보면 물결의 이는 화면이 자연스럽다.범프 맵핑에서의 것과는 달리, 물결이  문자 그대로 「물결“치고 있다”」.

　이것은 프로그라마브르시다 3.0의 최대의 특징이라고도 말하고 있는, 프로그래머블 정점 시다의 texture 액세스 기능을 활용한 데모인 것에서 만났다.

　프로그래머블 정점 쉐이더가 texture에 액세스 한다……라고 하는 발상은 일반 유저에게는 조금 이해하기 어려울지도 모른다.DirectX 8이 등장해 GPU가 프로그래머블 쉐이더 ·아키텍쳐 베이스가 되고 나서, texture는 화상 뿐만이 아니라, 법선 벡터를 시작으로 한 각종 벡터 데이터, 각종 수열 데이터를 격납하기 위해서도 활용되게 되었다.계속 되는 DirectX 9에서는, texture가 부동 소수점 실수를 서포트하게 되어( 실은 GeForce FX계는 DirectX 환경하에서는 미서포트였던 것이지만!), texture에 고정밀의 벡터 데이터를 넣을 수 있게 되었다.

　texture에 벡터 데이터를 넣고 무엇을 하는가 하면, 그 예의 필두로 들고 있는 것은, 법선 벡터를 넣은 texture(법선 맵)를 사용해, 피크세르시다로 음영 처리를 행하는 것으로 실현되는 범프 맵핑이다.

　모처럼 고정밀의 벡터를 texture에 넣어지게 되었으니까, 이것을 픽셀 쉐이더에서만 활용할 수 없는 것은 아깝다.정점 시다로 활용할 수 있으면 할 수 있는 것의 폭이 넓어질 것이다.숨기고, 이 아이디어가 채용되었던 것이 프로그래머블 쉐이더 3.0의 정점 시다라고 하는 것이다.

　이 아이디어가 채용되는 것에 의해서, 매우 재미있는 일이 가능하게 된다.픽셀 쉐이더로 벡터 데이터를 렌더링 해 주어, 이것을 정점 시다에 되돌려 처리해 주는 처리계가 가능하게 된다.

　구체적으로, 어떤 일이 생기는 것인가.예를 들어, 전출의 Per-Pixel 물리.광범위한 영역의 물리 계산을 피크세르시다로 행해, 그것을 texture에 출력해, 그 결과를 이용해 다각형 모델을 변형시킨다, 라고 했던 것이 있게 된다.

　더 구체적으로 말하면, 예를 들어 지형의 변형, 캐릭터의 변신(사람으로부터 개에등의 morphing)등을 할 수 있을 것이다.이번, Zelsnack씨가 발표했던 것도 이 기능을 활용한 것으로, 씹어서 으깨어 해설하면,

(1) 수면의 움직임을 픽셀 쉐이더에서 Per-Pixel 물리 연산 처리해 texture에 출력하는
(2) 이 texture를 정점 시다로 읽어내고, 지오메트리에 반영시킨다(다각형의 정점을 섭동 시킨다)

　라고 하는 흐름이 된다.

정점 시다로 texture를 읽어내고, 수면의 지오메트리를 섭동 시킨 후의, 수면의 굴절, 반사, 후레넬 효과(굴절과 반사의 비율의 조작)라고 하는 표현 자체는, 지금까지의 동적인 범프 맵핑으로 하고 있던 수면 표현과 하는 것에 큰 차이는 없다	이 2개의 그림은 후레넬항을 가시화한 것.수면이 희면 흴수록 최종 렌더링 결과로 외계의 영상 포함을 반영시키게 되어, 검으면 검을수록 물밑의 경치가 보이게 된다

texture에 렌더링 한 수면의 요철 상황을, 프로그래머블 정점 시다 3.0의 texture 액세스 기능을 사용하고, 실제의 지오메트리 정보로서 읽어내 다각형을 가공.의미적으로는 픽셀 쉐이더가 정점 시다에 데이터를 주고 받는 처리계가 확립한 것이다

　그런데 NV40에서는, 프로그래머블 쉐이도 2.0세대의 GPU, 즉 GeForce FX(NV3x) 세대, RADEON9500 이상(R3x0) 세대로는 서포트되어 있지 않았다, 부동 소수점 실수 texture의 필터링이나α브렌딘그가 서포트되기 위해, 그러한 문제는 표면화하지 않는다.이것은 이번 세션으로 정식으로 아나운스 되었던 것이다.

　프로그래머블 쉐이더 2.0세대 GPU에서는, 사실상 사용 그런데 한정되고 있던 부동 소수점 실수 버퍼가, NV40로 마침내 범용 버퍼로서 이용 가능하게 된다.

　프로그래머블 쉐이더 2.0 feature에 대하고, 사실상, RADEON계에 빚을 느끼고 있던 GeForce 시리즈이지만, NV40 세대로서는 반격을 기대할 수 있을 것이다.

□「Game Developers Conference 2004」의 홈 페이지
http://www.gdconf.com/
□NVIDIA의 홈 페이지
http://www.nvidia.com/
□「FX COMPOSER」의 페이지
http://www.fxcomposer.com/