Unreal Rendering Pass

이야기

참고 자료(https://unrealartoptimization.github.io/book/profiling/passes/)
참고 자료(https://interplayoflight.wordpress.com/2017/10/25/how-unreal-renders-a-frame/)
참고 자료(https://www.youtube.com/watch?v=EF0YpKHfbAw)

프로젝트 최적화를 위해 Unreal Insight를 이리저리 만져보는 중, 최적화 과정에서 Rendering Pass라는 것에 대해 알게 되었다. Unreal이 어떻게 하나의 프레임을 그리는지 그 과정을 연구한 여러 글들을 참고했다.

Unreal에서 Pass란, 여러 드로우콜의 집합이다. 하나의 프레임을 렌더링하는데 필요한 일련의 과정에서 순서대로 실행되며 반투명 메쉬를 그린다거나 포스트 프로세싱을 적용하는 등 최종 렌더링 결과를 얻기 위해 호출된다.
View Mode에서 Buffer Visualization을 선택하면 현재 어떤 버퍼(각 패스에서 렌더링된 결과들)이 그려지고 있는지 볼 수 있다.

위 링크에서 RenderDoc을 이용해서 Unreal Rendering Pass에 대해 설명한 글이 있는데, 흥미로운 정보라 한번 리뷰해봤다.

RenderDoc

RenderDoc은 오픈소스 디버거로, 게임이나 그래픽을 사용하는 프로그램에서 프레임을 분석하는데 사용할 수 있는 도구다. 각종 API를 사용하는 대부분의 프로그램에 사용할 수 있다. 프로파일링 뿐만아니라 학습 차원에서 RenderDoc을 이용해 언리얼이 한 프레임을 렌더링하기 위해 어떤 과정을 거치는지도 분석할 수 있다.

RenderDoc에서 개인적으로 흥미로웠던 점은 공부했던 렌더링 파이프라인(입력조립기, 버텍스 셰이더, 레스터라이제이션 등등)을 기준으로 어떤 일이 일어나는지 보여준다는 것이다. 우선 공부용으로 간단히 만든 DX11 프로그램으로 텍스처가 입혀진 큐브를 렌더링한다.

그리고 RenderDoc으로 캡처를 하면 이 큐브를 그리기 위한 과정을 볼 수 있다.

특히 각 EID(Event Id)를 누르면 어떤 함수가 호출되는지도 볼 수 있는데, DrawIndexed를 보면 실제로 DX를 통해 호출한 함수들이 보인다!

위 큐브들은 아래의 함수들을 거쳐서 렌더링되는데, IASetVertexBuffer 등 호출 했던 함수들이 모두 캡처된 것을 볼 수 있다.

void ModelClass::RenderBuffers(ID3D11DeviceContext* deviceContext)
{
	unsigned int stride;
	unsigned int offset;

	//Vertex Buffer stride, offset 설정
	stride = sizeof(VertexType);
	offset = 0;

	// Vertex Buffer가 렌더링될 수 있게 Input Assembler에서 활성화
	deviceContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBuffer, &stride, &offset);

	// Vertex Buffer가 렌더링될 수 있게 Input Assembler에서 활성화
	deviceContext->IASetIndexBuffer(m_indexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);

	// Vertex Buffer로부터 그려질 primitive(삼각형)을 설정
	deviceContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);

	return;
}


void ShaderClass::RenderShader(ID3D11DeviceContext* deviceContext, int indexCount)
{
	//설정한 Input Layout을 입력조립기(InputAssembler)에서 활성화
	deviceContext->IASetInputLayout(m_layout);

	//Vertex Shader, Pixel Shader 설정
	deviceContext->VSSetShader(m_vertexShader, NULL, 0);
	deviceContext->PSSetShader(m_pixelShader, NULL, 0);

	//삼각형 그리기
	deviceContext->DrawIndexed(indexCount, 0, 0);

	return;
}

이렇게 RenderDoc을 이용해 언리얼의 렌더링 패스를 분석할 수 있는 것이다.

Unreal RenderDoc

언리얼에서는 편리하게 RenderDoc 플러그인만 활성화하면 어렵지 않게 씬을 캡처하여 RenderDoc으로 보낼 수 있다.

활성화 후 에디터를 재시작 하면 우측 상단에 RenderDoc 캡처 버튼이 보인다. 이 버튼을 누르면 바로 캡처되어 RenderDoc이 실행된다.

실행하면 간단하게 DX로 렌더링하는 것보다 훨씬 많은 EID가 보인다. 여기서 EID 350~3755로 가장 많이 차지하는 Scene을 보면 렌더링 패스를 확인할 수 있다.

Scene 하위로 또 Scene이 있는데, 여기를 열면 언리얼의 Rendering Pass들, PrePass, BuildHZB, BasePass, Light 등이 보인다.

마무리

언리얼 안에서 stat GPU로도 각 패스가 현재 얼마나 시간이 걸리는지를 확인할 수 있다.

하지만 그 패스 안에서 어떤 항목에서 병목이 걸리는지는 역시 RenderDoc으로 더 자세히 볼 수 있다.(위 캡처는 루멘이 켜져 있어 루멘 관련 여러 패스가 추가되었음을 볼 수 있다.) RenderDoc은 꽤 흥미로운 툴이고, 차후 그래픽스 공부할 때 게속 써볼 예정이다. 동시에 시간 날 때마다 Rendering Pass 한 항목씩 파볼 예정이다.