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전송 2005-06-07 12:00
[테크닉]

물리 엔진을 가속한다! AGEIA PhysX Physics Precessor

1. 처음 2. AGEIA PhysX PPU와 작동 방식
3. AGEIA PhysX PPU 앞으로의 가능성

 

PC 게임에서 물리 엔진이라는 말을 익히 들어본 적이 있을 것이다. FPS 게임으로 대표되는 게임들에서 주로 언급되고 있고 전략 시뮬레이션 장르 등에도 적용되고 있는 말이다. 대표적으로 EPIC의 Unreal 3에 사용된 물리 엔진이나 Valve의 Half Life2에 사용된 Havok을 개선한 Havok2 물리 엔진이 많이 알려져 있다.

현재는 전략 시뮬레이션이나 1인칭 액션 게임들에도 이들과 같은 물리 엔진이 채용되어 게임 개발자들 사이에서 많이 사용되고 있다. 이런 물리 엔진들은 과거의 단순하던 움직임 등을 표현하는 것이 아니라 현실에서 일어날 수 있는 물리학적인 접근법을 통하여 게임자가 마치 현실에서 일어나는 일처럼 착각이 들 정도로 사실적인 느낌을 갖게 해준다.

FPS 게임에 주로 사용되었던 물리 엔진들은 서서히 전략 시뮬레이션이나 비행 시뮬레이션 등 기타 다양한 장르의 게임들에도 서서히 적용되어 그 범위가 넓어지고 있는 추세이다. 이런 물리 엔진 부분의 연산은 주로 CPU에 의존하고 있지만 CPU는 다른 작업들도 함께 하고 있기 때문에 과부하가 걸리고 성능 저하가 발생하게 된다. CPU의 부담을 줄여 주는 그래픽 카드가 등장하였듯이 현재 CPU의 의존도가 높은 물리 엔진의 연산을 담당할 프로세서의 등장은 필연적이라 할 수 있다.

 

AGEIA PhysX Physics Processing Unit (이하 PPU) 등장 배경

기존 그래픽 카드들은 CPU와 비슷한 방식으로 성능을 향상시키고 있다. 그것은 익히 알다시피 GPU의 클럭을 올려주고 메모리의 클럭 또한 상승하는 방법이다. 여기에 256bit의 메모리 인터페이스나 파이프라인의 증가, 그리고 기존의 기술을 업그레이드 하거나 새로운 기술들을 추가한다. 그러면서 온도를 낮추고 클럭을 높히기 위하여 제조 공정을 개선하는 등의 노력을 통해 고클럭, 고성능의 제품을 내놓으면서 발전해오고 있다.

반면, 실제 게임들에서는 그래픽 카드의 발전되는 만큼 그래픽 카드가 지원되는 기술들을 충분히 활용하지는 못하고  있는 것이 현실이다. 과거에 비하여 엄청나게 발전한 것도 사실이지만 그래픽 카드의 기술이나 성능을 100% 발휘하는 그런 게임은 거의 없다고 봐도 무리가 아니다. 현재까지의 게임들을 바라보면 과거에 비해 뛰어나진 3D 효과들이 적용되고 보다 사실적인 표현이 가능해졌다. 그러나, 아직도 실사와 같은 멋진 화면을 게임으로 즐기기에는 아직 가야할 길이 멀다.

그것은 그래픽 카드와 CPU 등의 하드웨어적인 부분만이 아니라 게임 개발자들이나 디자이너들의 노력이 함께 필요한 부분이다. 또한, 현재의 게임 개발을 위한 다양한 프로그램이나 개발 툴들의 활용으로 보다 사실적인 화면의 구현과 작동을 보장하지 못하는 부분도 일정 부분을 차지하고 있다.

이런 계속되는 노력을 통해 3D 게임 환경도 많이 변화되어 온것도 사실이다. 그리고 얼마전 E3를 통해 물리 연산을 담당하는 프로세서가 선보였다. 기존의 게임들은 물리 연산의 대부분을 CPU에서 담당하여 왔지만 이 부분을 효과적으로 처리할 수 있는 AGEIA의 PhysX Physics Processing Unit (PPU)이라는 제품이 등장하게된 것이다. 기존의 게임들에서는 물리 연산 부분을 대부분 CPU에 의존하기 때문에 그래픽 카드의 성능이 뛰어나더라도 한계가 있어 보다 사실적인 화면 묘사나 동작 등을 표현하기에는 무리가 있었다.

CPU에 많은 양을 의존하기 때문에 그래픽 카드의 성능이 좋더라도 어느 정도 이상의 화면 표현이나 동작의 한계에 직면할 수밖에 없다. CPU는 물리 연산 부분을 비롯하여 아총체적인 작업들을 담담하게 되어 결국에는 그래픽 카드의 성능이 뛰어나도 게임에서 표현하고자 하는 부분을 제대로 표현하기가 힘들어지는 것이다. 그런데 PhysX PPU가 이 물리 연산 부분을 담당하게 되면 기존 그래픽 카드가 과거 CPU가 담당했던 많은 부분을 넘겨 받아 보다 뛰어난 화면 표현을 가능하게 해주었듯이 CPU의 부하를 줄이고 기존의 화면 묘사나 동작들을 보완하여 많은 프레임과 보다 세밀해진 화면 묘사, 동작들을 가능하게 해줄 수 있는 것이다.

그러면 이번 기사를 통해 AGEIA의 PhysX PPU가 무엇이고 어떻게 동작하며 앞으로 어떻게 진행될 것인지를 살펴보도록 하자.

 

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  권경욱 前 기자 / 필명 바이퍼투 / 바이퍼투님에게 문의하기 press@bodnara.co.kr
남들은 스마트폰이나 타블렛 PC에 관심을 갖고 있지만, 여전히 PC가 좋다. 새로운 것, 독특한 것을 좋아하지만, 남앞에 나서거나 사진찍히는 것을 싫어해 기자에는 제일 어울리지 않는 성격. 누구보다 빠르게 PC 하드웨어 정보를 전달하기 위해 노력하고 있으며, PC 하드웨어에 대한 열정은 현재진행형이다.
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기자의 시각이 항상 옳은것은 아닙니다. 나머지는 여러분들이 채워 주십시요.

2014년부터 어려운 이야기를 쉽게 하는 것으로 편집방침을 바꿉니다.
민 / 05-06-07 14:08/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
흐음 궁금해 하고 있었는데... (뭐 그렇게 속시원한 정보는 아니군요.. -_-)

왕창 뽀개지는 장면이 많은 RTS쪽에도 활용 가치가 높아 보이는군요.. 빨리 나와 줬으면...
용 / 05-06-07 18:35/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
후에 그래픽칩에 합쳐질거 같습니다.
-_- / 05-06-08 9:16/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
합체하지 않는 것이 소비자에게 이익이죠.
그래픽 카드의 경우는 계속적으로 업글이 필요하지만은
물리가속기의 경우는 사운드 카드와 비슷한 길을 가지 않을까요?
현재는 가격이 높지만은 여러 업체들에서 나오기 시작한다면 가격이 10만원 이하로 현성이 가능하지 않을까요?

whoru (deathesp) deathesp님의 미디어로그 가기  / 05-06-08 16:48/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
너무 비싸군요. 결국 합쳐질겁니다. 6년전만해도 3D카드가 기본이될지 아무도 몰랏죠. 카드한장으로

골드부엉 (wowl95) / 05-06-08 20:15/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
아직까지는 듀얼코어 프로세서 보다 더 괜찮은지 모르겠군요.. 듀얼 코어도 그것보다 성능좋은 싱글코어가 결국 더 괜찮을거 같은데...
배용현 (coach) / 05-06-09 0:05/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
현재 게임플레이시에 듀얼코어의 효과를 못보고 있는데, 남는(?)코어하나를 PPU 역활을 하게 하는게 더 효율적이고 현실적인것 아닌가요? 물론 경제적인 추가부담도 안들겠죠. 잘 몰라서 하는말인지 모르겠으나, 듀얼코어 환경에서는 필요없는 제품 같습니다. 게임을 하면서 CPU부하가 많은 다른 작업을 하는 사람은 드문 만큼 듀얼코어를 모두 사용할 수 있는 게임이 나올 가능성도 충분하다고 봅니다.
roach / 05-06-09 20:59/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
음.. 저는 나름대로 유용하다고 생각합니다. 범용으로 설계된 CPU와 PPU같이 특정 분야에 최적화된 프로세서는 성능 레벨이 다르죠. 그리고 듀얼 코어에서 하나의 코어가 PPU 역할을 해야한다면 운영체제에서도 이를 지원해야 한다는 소리가 되는데 이렇게 되면 PPU를 다는게 비용이 적게 들거라고 생각됩니다.
배용현 (coach) / 05-06-10 11:29/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
현재의 CPU가 PPU보다 물리엔진 연산능력이 떨어지지는 않는다고 봅니다. 지금까지는 CPU가 물리엔진 연산 뿐아니라, 다른 작업을 동시했기때문에 전용 물리엔진 연산 유닛인 PPU가 필요하겠지만, 앞으로 나올 듀얼 CPU에서는 게임시 하나의 CPU가 놀기 때문에, 이것을 물리엔진 연산을 시키는게 낫지 않을까 하는 이야기입니다. 듀얼CPU를 사용하면서 CPU하나를 놀릴 필요는 없으니까요. 이런건 운영체제에서 지원해줄 일이 아니라, 게임에서 지원해줄 문제로 보입니다.
배용현 (coach) / 05-06-10 11:49/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
더욱이, 차세대 게임기인 XBOX2나 플스3에 PPU 카드가 내장되지 않고, 멀티코어 CPU 가 들어가는것을 보면 대세를 알수가 있죠.
ㅋㅋㅋ / 05-06-10 14:16/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
GP(general purpose)GPU라고 openGL 계열 에서 만들구 있답니다. 통합GPU 네요.

위에 PPU는 DIRECTX 계열에서 임시로 사용할것 같습니다....
-_- / 05-06-10 22:52/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
고급형 메인보드칩셋에 통합될가능성도...
ㅋㅋㅋ / 05-06-11 0:06/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
칩셋 통합이 아닌 s/w적인 거라네여.
현재의 gpu 성능을 최대로 살려 프로그래머블화 하는거라네요.
gpu=cpu이므로 위에 ppu가 하는 일을 프로그램 처리 하는 방식 이라는데...나중에 cpu가 많아지면 또 어케 변할지 궁금...gpu에다 오다를 줄까 cpu에 줄까???
멀티 코어 / 05-06-12 15:39/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
멀티 코어와 멀티 쓰레드에 대한 환상이 심하군요...
멀티 코어라 해서 CPU 2개가 서로 독립적으로 작동 하지는 않습니다.

멀티코어는 부모 와 자식 으로 나뉘는 종속적인 개념으로 작동 합니다. 코어 두개가 별도로 2가지 작업을 하는 것은 최고의 성능을 꿈꾸는 유저의 입장일 뿐이구요

멀티쓰레드 역시 동시에 2 가지 혹은 수 개의 쓰레드가 독립적 작동을 하는 것이 아닙니다.

윈도우에서 사용하는 쓰레드는 우선순위에 따른 순차 진행입니다.

우선순위 1
우선순위 2
우선순위 3

이렇게 3개 의 쓰레드가 주어진다면

1번은 무조건 연산을 하지만 2번과 3번은 할지 말지 결정해서 꼭 필요치 않다면 생략 하고 1번을 연산합니다.

멀티 코어도 CPU의 하나는 분기 처리를 합니다.
2번째 CPU 로 어떤 작업을 보내고 자신은 어떤작업을
할지 결정 합니다

그래서 윈도우 체제하의 현재의 멀티코어는 항상 2배가 아닌 곱배기 정도의 속도를 낼수밖에없는 태생적인 한게를 지니게 되었습니다.
배용현 (coach) / 05-06-13 0:11/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
저도 전공자로 멀티코어나 OS의 스케줄링은 나름대로 이해를 하고 있습니다. 오히려 멀티 코어님이 제 이야기를 제대로 이해못하고 계신듯하군요. 마지막 부분에서 2배의 속도..이런 표현을 쓰셨는데, 제가 말하는건 속도향상이 아니라 병렬처리를 말하는겁니다. 아시겠지만, 멀티 코어의 주목적은 연산능력 향상보다 멀티쓰레드에 있습니다. 이것은 환상이 아닌 사실입니다. 차세대 게임기에서 트리플 코어를 채용한 이유가 다 있겠죠.
fmsoul / 06-04-22 12:10/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
coach님의 생각과는 조금 다릅니다.
CPU는 범용적 연산에 최적화 되어 있어서

GPU나 PPU에 비해 각각의 영역에서는 현저하게
성능이 떨어집니다.

coach님의 논리는 마치
듀얼 코어(혹은 튜얼 CPU)에서 CPU가 하나 노니
노는 CPU를 그래픽 렌더링에 쓰겠다.
라는 말과 같게 들립니다.
(여기서 렌더링은 GPU의 일을 한다라는 의미로
PPU의 일을 CPU가 대신 한다라는 것과 비유됩니다.)

과연... GPU를 사용안해도 될 정도로 성능이 나올까요?
아닙니다. 절대로 아닙니다. 어느정도 복잡한 랜더링일 경우
엄청나게 버벅되는 화면을 보실 수 있으실겁니다.
(예로 어느 벤치마크 프로그램에선 GPU를 사용한것과
CPU를 사용한 것과의 프레임을 확인할 수 있습니다.)
과연 듀얼 CPU여서 CPU쪽 벤치 때 플레임이 잘
나왔나요? 아닙니다.
PPU도 비슷하게 이해하시면 됩니다.
PPU는 물리적 연산에 최적화 되어있고
CPU와의 영역과는 다릅니다.

멀지않아 게임기에서도 발전하는 게임환경에
적응하기 위해 PPU를 도입하리라 생각합니다.
(어쩌면 원칩으로 듀얼코어와 PPU를 같이 집적
한다던지요..)
chucky / 06-05-05 10:02/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
물리엔진이라. ^^ 작년에 이 제품에 대해 관심있게 보았는데.. 아직 시제품은 만나보질 못했습니다.
다만.. 물리엔진을 소프트웨어가 아닌 하드웨어로 처리하는 부분에 있어서 성능향상이 기대되는군요..

처음 부두라는 카드가 나왔을때 아주 인상적인 성능으로 사용자들의 사랑을 받았죠..
역시 비슷한 맥락에서 이 물리엔진카드 또한 그때(부두가 처음나왔을때)처럼 엄청난 성능으로 사용자들에게 어필한다면....
국내에서 구할수 있으면 그냥 질러보고 싶다는 생각이 드네요..

그리고 저도 위의 coach 님과는 조금 다른 의견입니다. fmsoul 님과 비슷한 의견이라고 할까요? ^^;
물론 전체적인 연산성능은 CPU가 앞서고 있지만 특정 부분의 연산에서는 GPU나 이런류의 하드웨어 엔진보다 연산능력이 떨어지는게 정설이고 또한 입증까지 된 사실이죠.

물론 CPU자체를 100% 물리엔진에 사용한다면 또 결과는 다르겠지만 명령 체계라던지.. 머 그런것에 문제가 있지 않겠나. 라고 생각해봅니다. 처리하는 방식도 다를꺼 같구요.. 정확한 스펙을 구하지 못해 비교는 해보지 못했지만 적어도 CPU의 부담을 줄여서 전체적인 성능향상이 가능하단것은 지금의 정보만 보아도 어느정도 예상이 가능하네요.

제 2의 부두..카드(?)가 어느정도 실력발휘를 해줄지.. 기대됩니다.. 그러나 이제품이 작년 하반기에 예고되었는데 아직 한국시장에서는 구할수 조차 없으니.. 고스트 리콘 설치하면 이 제품의 드라이버가 설치되죠.. 참 갑갑합니다.. 실제 성능을 확인할 좋은 기회인데.. ^^;; 물론 게임사들의 지원이 필요한 부분이지만 현재 출시되는 게임들중 이 엔진에 최적화 시킨 옵션을 제공하는 게임들이 있다는것은 충분히 성능향상이 있다는 것의 반증이 아닐지요.. ? ^^
MuMbi준환 / 06-12-31 2:59/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
ppu 를 잘못이해하고 계신분이 계신거 같아서 서핑하다가 글남깁니다.

현재 3D 게임 연산으로 cpu 와 gpu 가 역할 분담하여 처리합니다.

일단 gpu 는 그래픽 렌더링 작업을 맡아서 합니다.

cpu 는 gpu 가 하는 일 외의 모든일을 합니다.

3D 그래픽 렌더링 작업이 무엇을 의미하는지가 중요합니다.

3D 그래픽은 현실성이 중요하므로 현실의 물리연산을 필요로 합니다.

현재는 gpu 에서 렌더링에 필요한 물리연산을 모두 처리하고 있습니다.

점점 더 현실에 가까운 물리연산을 위해 엄청난 연산을 해댑니다. 물리 공부해보신분들 아시겟지만 연산식이 장난 아닙니다.

gpu는 오직 렌더링만 하면 얼마나 좋겠느냐 해서 나온게 ppu 입니다.

gpu 가 하는 물리연산을 ppu 로 넘겨서 렌더링을 좀더 부드럽게 도와줍니다.

ppu 가 추가되므로써 cpu, gpu, ppu 각자 맡은일에 최적화되어있으니 얼마나 부드럽겠습니까

현재 xbox360, ps3 가 곧 출시되지만 이건 ppu 도입시기를 못맞춰서 그런거 같습니다. ppu가 필요없어서 도입되지 않은게 아닐껍니다.

ppu가 있느냐 없느냐에 벤치마킹 동영상이 있습니다. 한번 확인해보시기 바랍니다.
1111111 / 07-05-06 17:23/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
어떤분이 위에서 cpu나 그래픽카드에 ppu가 통합될거라고 하셨는데 통합되면 ppu를 사용하지않아도 되는 소비자층들은 부담만 커지지 않을까요?

기본적으로는 ppu가 통합되지 않았으면하네요



PsyDragon (psydragon) psydragon님의 미디어로그 가기  / 08-07-25 22:24/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
그러니까... 피직스란게... 이런거였군요. 음...
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