3D Engine (ICON 2007)

Introduction to Introduction to 3D Graphics 3D Graphics

EngineEngine김 성완김 성완

동의대학교 게임공학과동의대학교 게임공학과부산게임아카데미부산게임아카데미

ContentsContents Computer GraphicsComputer Graphics 3D Rendering Pipeline3D Rendering Pipeline 3D API3D API 3D Hardware3D Hardware 3D Engines3D Engines

Computer GraphicsComputer Graphics Pre-Rendered Pre-Rendered

Computer GraphicsComputer Graphics• CG AnimationCG Animation

Toy StoryToy Story ShrekShrek

Real-Time Real-Time Computer GraphicsComputer Graphics• Interactive Interactive

Computer GraphicsComputer Graphics• GamesGames

Pre-Rendered vs Real-TimePre-Rendered vs Real-Time 장점장점

• 최상의 영상 품질최상의 영상 품질 단점단점

• 장시간의 렌더링 시간장시간의 렌더링 시간 , , Toy Story Toy Story 의 경우 의 경우 심지어 한 프레임 심지어 한 프레임 렌더링에 렌더링에 4848 시간 시간 소요소요

• Interaction Interaction 불가능불가능

장점장점• 고속의 영상처리고속의 영상처리• Interaction Interaction 가능가능

단점단점• 상대적으로 조악한 상대적으로 조악한

영상 영상 (???)(???)

Pre-RenderedPre-Rendered

Real-TimeReal-Time

Real-Time RenderingReal-Time Rendering1998 vs 20031998 vs 2003

Real-Time RenderingReal-Time Rendering1998 vs 20031998 vs 2003

Age of Real-Time RenderingAge of Real-Time Rendering 19951995 년 년 3D 3D

Accelerator chipAccelerator chip 20072007 년경이면 년경이면 a Bug’s a Bug’s

Life Life 정도의 영상이 정도의 영상이 실시간으로 구현가능 실시간으로 구현가능 (Book : Real-Time (Book : Real-Time Rendering 2Rendering 2ndnd Ed) Ed)

Siggraph 2003 Siggraph 2003 에서 에서 Final Fantasy Movie Final Fantasy Movie 의 의 일부 영상이 실시간으로 일부 영상이 실시간으로 재현재현

Age of Real-Time RenderingAge of Real-Time Rendering

Real-Time RenderingReal-Time Rendering Real-Time (Real-Time ( 실시간실시간 )) 이란이란 ??

• 최소 초당 최소 초당 1010 회 이상 화면을 갱신할 수 있을 정도의 회 이상 화면을 갱신할 수 있을 정도의 빠른 속도로 빠른 속도로 3D 3D 영상을 그려낼 수 있어야 한다영상을 그려낼 수 있어야 한다 . .

• Interactivity Interactivity 상호작용 가능상호작용 가능• 통상 초당 통상 초당 30Hz 30Hz 정도의 화면 갱신율 기대정도의 화면 갱신율 기대• 콘솔 게임기용 액션 게임인 경우는 콘솔 게임기용 액션 게임인 경우는 60Hz 60Hz 까지도 까지도

요구요구 Real-Time Rendering 2Real-Time Rendering 2nd Editionnd Edition

http://www.realtimerendering.com/http://www.realtimerendering.com/

3D Rendering Pipeline3D Rendering Pipeline

3D Pipeline High-Level 3D Pipeline High-Level OverviewOverview

Application / SceneApplication / Scene• Scene/Geometry DataScene/Geometry Data• AnimationAnimation• Select Level of Detail (LOD)Select Level of Detail (LOD)

GeometryGeometry• Transform & Lighting, Trivial Culling, Clipping Transform & Lighting, Trivial Culling, Clipping

Triangle SetupTriangle Setup• Slop/Delta Calculation, Scan-Line ConversionSlop/Delta Calculation, Scan-Line Conversion

Rendering / RasterizationRendering / Rasterization• Shading, Texturing, Fog, Alpha test, Depth Shading, Texturing, Fog, Alpha test, Depth

BufferingBuffering

Transform PipelineTransform Pipeline

Transform MatricesTransform Matrices

3D Pipeline Tutorial3D Pipeline Tutorial http://www.extremetech.com/http://www.extremetech.com/

article2/0,1558,9722,00.asparticle2/0,1558,9722,00.asp

3D API3D API OpenGLOpenGL

• Khronos GroupKhronos Group OpenGL ARB Working GroupOpenGL ARB Working Group• 19911991 년 년 1.0 spec1.0 spec• OpenGL 1.5 OpenGL 1.5 • OpenGL 2.1 (August 2006)OpenGL 2.1 (August 2006)• OpenGL ES OpenGL ES • http://www.opengl.org/http://www.opengl.org/

DirectX (Direct3D)DirectX (Direct3D)• MicrosoftMicrosoft• 19961996 년 년 DirectX 2 DirectX 2 • DirectX 9 (December 2002 - August 2007)DirectX 9 (December 2002 - August 2007)• DirectX 10 (November 2006)DirectX 10 (November 2006)• http://msdn.microsoft.com/directx/http://msdn.microsoft.com/directx/

Khronos group membersKhronos group members

MicrosoftMicrosoft

OpenGL State MachineOpenGL State Machine

Direct3D Graphics PipelineDirect3D Graphics Pipeline

3D API & Data3D API & Data 범용성을 위해 통상 특별한 범용성을 위해 통상 특별한 3D Data 3D Data

Structure Structure 를 지원하지 않음를 지원하지 않음 Direct3D Direct3D 의 경우는 예외적으로 의 경우는 예외적으로 X file X file

포맷 지원포맷 지원 , , 하지만 모델과 애니메이션 하지만 모델과 애니메이션 정보만 저장정보만 저장

3D 3D 장면을 관리하는 장면을 관리하는 Scene Graph Scene Graph (Scene data management) (Scene data management) 는 는 지원하지 않음 지원하지 않음

3D data Authoring & Editing3D data Authoring & Editing 일반적인 게임들은 일반적인 게임들은 3D 3D 물체 제작에는 물체 제작에는

3DS Max, Maya 3DS Max, Maya 등의 범용 툴에 주로 등의 범용 툴에 주로 의존의존 , Export Plug-In , Export Plug-In 이용이용

3D 3D 장면 구성에는 주로 자체 툴을 사용장면 구성에는 주로 자체 툴을 사용• Quake Engine Quake Engine 의 의 RadiantRadiant• Unreal Engine Unreal Engine 의 의 UnrealEdUnrealEd

3D Accelerator Hardware3D Accelerator Hardware

NVIDIA GeForce 8800 GTX

Geforce 8800 UltraGeforce 8800 Ultra

SLISLI

ATI Radeon HD 2900 ATI Radeon HD 2900

CrossFire CrossFire

3D Hardware History Overview3D Hardware History Overview

3D Hardware Pipeline3D Hardware Pipeline

GeForce MicroprocessorGeForce Microprocessor

Geforce 8800Geforce 8800

G80 WaferG80 Wafer

Mac OS XMac OS X

Windows VistaWindows Vista

3D Game Engines3D Game Engines 3D Engines List3D Engines List

• http://www.3dengines.net/http://www.3dengines.net/• http://cg.cs.tu-berlin.de/~ki/engines.htmlhttp://cg.cs.tu-berlin.de/~ki/engines.html

대표적인 상업용 대표적인 상업용 3D game engine3D game engine• FPS FPS 게임게임

Unreal Engine 3 $300,000 ~ $600,000Unreal Engine 3 $300,000 ~ $600,000 Crysis Crysis Doom3 $600,000Doom3 $600,000 Source (Half Life 2) $350,000Source (Half Life 2) $350,000 Jupiter (Lithtech) $250,000Jupiter (Lithtech) $250,000

• 범용적범용적 Renderware $250,000Renderware $250,000 GameBryo (NDL) $75,000 ~ $200,000 GameBryo (NDL) $75,000 ~ $200,000 Torque $995 (Programmer 1Torque $995 (Programmer 1 인당인당 ))

Free 3D EnginesFree 3D Engines 대개 대개 Open Source Project Open Source Project 로 개발로 개발 OGRE 3D http://www.ogre3d.org/OGRE 3D http://www.ogre3d.org/ Crystal Space 3D Crystal Space 3D

http://www.crystalspace3d.org/http://www.crystalspace3d.org/ Genesis3D Genesis3D

http://www.genesis3d.com/http://www.genesis3d.com/

Reality EngineReality Engine Unreal Engine Unreal Engine 의 개발사인 의 개발사인 Epic Epic

Games Games 에서 모든 권리를 인수에서 모든 권리를 인수 Xbox 360Xbox 360 에 대응하는 최고 수준의 엔진에 대응하는 최고 수준의 엔진 HDR (High Dynamic Range) HDR (High Dynamic Range)

RenderingRendering PRT (Pre-computed Radiance PRT (Pre-computed Radiance

Transfer) RenderingTransfer) Rendering Full Scene Dynamic Soft ShadowsFull Scene Dynamic Soft Shadows http://www.artificialstudios.com/http://www.artificialstudios.com/

Future?Future?

SIGGRAPH 2007

Bubbling and Frothing Bubbling and Frothing LiquidsLiquids

Real-Time RenderingReal-Time Rendering

Real-Time PhysicsReal-Time Physics

Real-Time FluidReal-Time Fluid

Q & AQ & A 궁금하신 점이 있으면 질문하세요궁금하신 점이 있으면 질문하세요 ..