최신 AAA 게임에서 쓰이는 렌더링 기법 짧은 목록

글: Oleg Sidorkin, Cinevva CTO 겸 공동 창업자

2026년 AAA 게임의 렌더링 파이프라인을 열어보면, 거기 들어있는 것들 대부분은 여러 스튜디오에 두루 쓰이는 한 줌의 기법으로 거슬러 올라갑니다. 엔진마다 이름은 달라도 아이디어는 같습니다. 화면에서 실제로 일을 하고 있는 기법들을 짧게 정리하고, 항목마다 그림 한 장과 깊이 있는 기술 레퍼런스 몇 개를 붙였습니다.

1. 물리 기반 렌더링 (PBR)

머티리얼은 albedo, roughness, metallic, normal, ambient occlusion 텍스처로 기술되고, 에너지 보존 셰이더(Cook-Torrance specular, Lambertian 또는 Disney diffuse)로 조명됩니다. 모든 최신 AAA 엔진이 전제로 깔고 가는 기준선입니다. 표면 하나가 햇빛 아래에서도, 램프 빛 아래에서도, 손전등 아래에서도 일관되게 보인다면 그건 PBR 덕분입니다.

더 깊이 보기:

• Burley, Physically-Based Shading at Disney (최초의 "Disney BRDF" 강의 노트, SIGGRAPH 2012).
• Karis, Real Shading in Unreal Engine 4 (SIGGRAPH 2013, UE4 PBR의 정석 같은 발표).
• Lagarde and de Rousiers, Moving Frostbite to Physically Based Rendering 3.0 (SIGGRAPH 2014, Frostbite 파이프라인 전체).
• Real-Time Rendering, 4th edition, chapter 9 (교과서 수준의 참고서).

2. 디퍼드 셰이딩과 비저빌리티 버퍼 셰이딩

지오메트리 단계가 먼저 속성(노멀, 머티리얼 ID, 깊이)을 G-buffer나 visibility buffer에 씁니다. 조명은 그 버퍼들을 읽어 각 픽셀을 한 번만 셰이딩하는 풀스크린 패스로 돌아갑니다. Visibility buffer(Nanite 등이 쓰는 방식)는 여기서 한 발 더 나아가, 삼각형 ID만 저장하고 머티리얼 파라미터는 나중에 픽셀별로 풀어냅니다. 덕분에 밀도 높은 지오메트리에서도 오버드로 비용이 저렴하게 유지됩니다.

더 깊이 보기:

• Engel, Deferred Shading (NVIDIA, 토대가 된 발표).
• Burns and Hunt, The Visibility Buffer: A Cache-Friendly Approach to Deferred Shading (JCGT 2013, 최초의 visibility buffer 논문).
• Wihlidal, "Optimizing the Graphics Pipeline with Compute" (GDC 2016, Frostbite의 compute 기반 디퍼드 경로).
• Karis, Stubbe, Wihlidal, A Deep Dive into Nanite Virtualized Geometry (SIGGRAPH 2021, Nanite의 visibility buffer를 상세히 다룸).

3. 가상화 지오메트리 (Nanite 스타일)

메시는 클러스터 계층으로 미리 빌드됩니다. 런타임에 GPU가 각 픽셀에 맞는 해상도로 클러스터를 스트리밍하고 선택하기 때문에, 수동 LOD 없이도 서브픽셀 정밀도의 디테일을 얻습니다. Unreal의 Nanite가 가장 눈에 띄는 예입니다. 다른 엔진들도 이제 자체 변형판을 내놓고 있습니다. 실제 결과는 LOD 작업 없이도 영화 품질의 에셋을 실시간으로 돌리는 것입니다.

더 깊이 보기:

• Karis, Stubbe, Wihlidal, A Deep Dive into Nanite Virtualized Geometry (SIGGRAPH 2021).
• Brian Karis, Nanite GDC 2021 talk (이해하기 쉬운 영상 설명).
• Liktor, Geometry Rendering Pipeline Architecture at Activision (클러스터 기반 렌더링, 2021).
• Schied et al., Spatiotemporal Variance-Guided Filtering (관련된 클러스터 컬링 기법).

4. 그림자, 반사, AO를 위한 실시간 레이 트레이싱

하드웨어 레이 트레이싱(DXR, Vulkan RT)은 매 프레임 빌드되는 BVH에 대해 그림자 광선, 미러 및 글로시 반사 광선, ambient occlusion 광선을 쏩니다. 픽셀당 광선이 몇 개에 불과해도 스크린 스페이스 기법이 할 수 있는 것보다 낫습니다. 특히 화면 밖 반사와 접촉 그림자에서 그렇습니다. 대부분의 게임은 이걸 모든 곳에 쓰지 않고 꼭 필요한 데만 외과적으로 씁니다.

더 깊이 보기:

• Microsoft, DirectX Raytracing (DXR) Functional Spec (API 레퍼런스).
• Wyman, Introduction to DirectX Raytracing (SIGGRAPH 강의 노트, 아주 접근하기 쉬움).
• Boksansky and Marrs, Ray Tracing Gems II, chapters 17-19 (무료 PDF, 최신 DXR 기법).
• Stachowiak, Stochastic Screen-Space Reflections (Frostbite, SSR에서 RT로 넘어가는 다리).

5. 소프트웨어 레이 트레이싱 (Lumen 스타일)

모든 플레이어가 RTX 카드를 가진 건 아니기 때문에, 엔진은 distance field나 surface cache 폴백도 함께 제공합니다. 예를 들어 Unreal의 Lumen은 signed distance field와 surface cache에 대해 트레이싱해 저렴한 diffuse GI를 얻고, 필요할 때만 하드웨어 광선으로 격상합니다. AAA 게임이 콘솔에서 "레이 트레이싱 같은 모습"을 내는 방식이 바로 이것입니다.

더 깊이 보기:

• Wright et al., Lumen: Real-Time Global Illumination in Unreal Engine 5 (SIGGRAPH 2022, Lumen 논문).
• Epic Games, Lumen Technical Details (공식 엔진 문서).
• Wright, Radiance Caching for Real-Time Global Illumination (SIGGRAPH 2021).
• Wright, Lumen GDC 2022 talk (영상 버전).

6. ReSTIR과 reservoir 샘플링

수천 개의 광원이 있는 직접 및 간접 조명에서는 ReSTIR(Reservoir Spatio-Temporal Importance Resampling)이 픽셀과 프레임 사이에서 광원 샘플을 재사용합니다. Cyberpunk 2077의 패스 트레이싱 같은 게임이 픽셀당 광선 한두 개로도 노이즈를 낮게 유지하는 방법입니다. 패스 트레이싱이 고사양 목표가 되면서 더 많은 엔진에서 보게 될 겁니다.

더 깊이 보기:

• Bitterli et al., Spatiotemporal Reservoir Resampling for Real-Time Ray Tracing with Dynamic Direct Lighting (SIGGRAPH 2020, 최초의 ReSTIR 논문).
• Ouyang et al., ReSTIR GI: Path Resampling for Real-Time Path Tracing (HPG 2021, 간접 조명용 ReSTIR).
• Lin et al., Generalized Resampled Importance Sampling (SIGGRAPH 2022, 수학적 토대).
• NVIDIA, Cyberpunk 2077 Path Tracing Tech Deep Dive (엔지니어링 블로그).

7. 볼류메트릭 구름, 안개, 대기

하늘은 3D 노이즈와 밀도 볼륨을 통과하며 ray march됩니다. 대기는 미리 계산한 산란 테이블(Bruneton 스타일)로 태양과 달의 전환을 처리합니다. 안개는 froxel 그리드(뷰 프러스텀에 정렬된 3D 텍스처라고 생각하면 됩니다)로, 국소 조명을 담아냅니다. 이 셋이 합쳐지면 skybox 한 장이 아니라 "하나의 시스템으로서의 날씨"가 됩니다.

더 깊이 보기:

• Schneider, The Real-Time Volumetric Cloudscapes of Horizon Zero Dawn (SIGGRAPH 2015, 구름의 정석 같은 레퍼런스).
• Hillaire, A Scalable and Production Ready Sky and Atmosphere Rendering Technique (EGSR 2020, UE5에서 쓰는 현대판 Bruneton 후계작).
• Wronski, Volumetric Fog: Unified Compute Shader Based Solution to Atmospheric Scattering (SIGGRAPH 2014, Assassin's Creed 4의 froxel 안개).
• Hillaire, Physically Based and Unified Volumetric Rendering in Frostbite (SIGGRAPH 2015).

8. 캐스케이드 섀도 맵과 가상 섀도 맵

태양 그림자의 경우, 캐스케이드 섀도 맵은 프러스텀을 여러 구간으로 나누고 각 구간을 적절한 해상도로 렌더링합니다. 가상 섀도 맵은 한 발 더 나아갑니다. 하나의 거대한 섀도 맵을 페이지로 쪼개고, 카메라에서 보이는 페이지만 렌더링합니다. AAA 게임이 막대한 메모리 비용 없이 플레이어 근처에서 또렷한 그림자를 유지하는 방법입니다.

더 깊이 보기:

• Dimitrov, Cascaded Shadow Maps (NVIDIA 백서, 표준 레퍼런스).
• Microsoft, Common Techniques to Improve Shadow Depth Maps (DirectX 문서).
• Wright, Virtual Shadow Maps in Fortnite Battle Royale Chapter 4 (SIGGRAPH 2023, UE5 VSM 발표).
• Epic Games, Virtual Shadow Maps documentation.

9. 스크린 스페이스 효과 (SSAO, SSR, SSGI, SSSSS)

깊이와 노멀 버퍼를 저렴하게 읽으면 ambient occlusion(SSAO), 반사(SSR), 한 번 반사하는 글로벌 일루미네이션(SSGI), 피부의 서브서피스 스캐터링(SSSSS)을 얻을 수 있습니다. 화면 밖 디테일을 놓치기 때문에 레이 트레이싱이 자리를 넘겨받고 있지만, 빠른 기준선으로는 여전히 어디에나 쓰입니다.

더 깊이 보기:

• Mittring, Finding Next Gen: CryENGINE 2 (SIGGRAPH 2007, 최초의 SSAO 논문).
• McGuire et al., Scalable Ambient Obscurance (HPG 2012, 현대판 SSAO).
• Stachowiak and Uludag, Stochastic Screen-Space Reflections (Frostbite, SSR 레퍼런스).
• Jimenez, Separable Subsurface Scattering (대부분의 AAA 엔진에서 피부에 쓰는 기법).
• Mara et al., Deep Screen Space (Activision, SSGI 계보의 하나).

10. 시간적 안티앨리어싱과 ML 업스케일링 (DLSS, FSR, XeSS)

프레임은 더 낮은 내부 해상도로 렌더링되고, 모션 벡터와 깊이, 히스토리를 이용해 재구성됩니다. ML 기반 업스케일러(DLSS 3/4, FSR 3, XeSS)는 그 위에 프레임 생성을 더해, 옵티컬 플로우로부터 중간 프레임을 보간합니다. 대부분의 AAA 타이틀은 이제 업스케일러가 켜져 있다고 전제하고 출시하며, 이는 프레임의 나머지 예산을 짜는 방식을 바꿔놓습니다.

더 깊이 보기:

• Karis, High Quality Temporal Supersampling (SIGGRAPH 2014, TAA의 정석 같은 발표).
• Salvi, An Excursion in Temporal Supersampling (NVIDIA, DLSS로 가는 길목).
• Edelsten, Truly Next-Gen: Adding Deep Learning to Games and Graphics (GDC 2019, DLSS 아키텍처).
• AMD, FidelityFX Super Resolution 3 technical details and Intel, XeSS technical paper.

11. GPU 주도 렌더링과 mesh shader

컬링, LOD 선택, 드로 제출이 모두 GPU에서 돌아갑니다. Mesh shader는 vertex/geometry/tessellation 파이프라인을, meshlet을 내보내는 더 유연한 compute 스타일 단계로 대체합니다. multi-draw indirect와 결합하면 오브젝트별 핫 루프에서 CPU를 완전히 빼낼 수 있습니다.

더 깊이 보기:

• Haar and Aaltonen, GPU-Driven Rendering Pipelines (SIGGRAPH 2015, 토대가 된 Assassin's Creed Unity 발표).
• Wihlidal, Optimizing the Graphics Pipeline with Compute (GDC 2016, Frostbite의 GPU 주도 컬링).
• Kubisch, Introduction to Turing Mesh Shaders (NVIDIA, mesh shader 입문서).
• Pesce, A Whirlwind Tour of Mesh Shaders (그리고 Adrian Courrèges의 RenderDoc 분해에 모인 비슷한 엔지니어링 블로그들).

12. 머리카락, 옷감, 피부 렌더링

머리카락은 strand 기반 지오메트리에 Marschner 스타일의 이방성 셰이딩을 씁니다(NVIDIA HairWorks, AMD TressFX, 또는 엔진 자체 시스템). 옷감은 GPU에서 position-based dynamics로 시뮬레이션되고 이방성 스페큘러로 렌더링됩니다. 피부는 스크린 스페이스 서브서피스 스캐터링에 사전 적분된 wrap lighting을 더합니다. AAA와 인디 사이의 예산 격차가 드러나는 곳은 보통 이 세 가지입니다.

더 깊이 보기:

• Marschner et al., Light Scattering from Human Hair Fibers (SIGGRAPH 2003, 토대가 된 머리카락 모델).
• Chiang et al., A Practical and Controllable Hair and Fur Model for Production Path Tracing (Disney 2016, 실시간 근사에 널리 쓰임).
• Müller et al., Position Based Dynamics (옷감 시뮬레이션의 표준 레퍼런스).
• Jimenez et al., Separable Subsurface Scattering and Real-Time Realistic Skin Translucency.

13. 데칼, 가상 텍스처링, 머티리얼 레이어링

표면 변화는 깊이 버퍼에 투영되는 레이어드 데칼(탄흔, 먼지, 핏자국, 때)과, 고해상도 디테일을 적시에 스트리밍하는 가상 텍스처에서 나옵니다. 머티리얼 레이어링은 마스크와 triplanar 투영을 써서 픽셀마다 여러 PBR 세트를 블렌딩합니다. 바위 하나가 다섯 개처럼 보이는 이유입니다.

더 깊이 보기:

• Pranckevičius, Deferred Decals와 후속편들 (Aras의 고전 블로그 시리즈).
• Mittring, The Technology Behind the "Unreal Engine 4 Elemental Demo" (SIGGRAPH 2012, 가상 텍스처링 세부 내용 포함).
• van Waveren, id Tech 5 Challenges: From Texture Virtualization to Massive Parallelization (SIGGRAPH 2009, MegaTexture 발표).
• Williams, Material Layering in The Order: 1886 (GDC 2014, 레이어드 PBR 머티리얼).

14. 순서 무관 투명 (OIT)

머리카락, 식생, 파티클, 유리는 깔끔하게 정렬되지 않습니다. AAA 엔진은 weighted blended OIT, depth peeling, per-pixel linked list 같은 기법으로 CPU 정렬 단계 없이도 이들을 올바르게 렌더링합니다. 식생이 많은 장면에서는 한 프레임에서 조용히 가장 비싼 부분 중 하나입니다.

더 깊이 보기:

• McGuire and Bavoil, Weighted Blended Order-Independent Transparency (JCGT 2013, WBOIT 논문).
• Bavoil and Myers, Order Independent Transparency with Dual Depth Peeling (NVIDIA 백서).
• Yang et al., Real-Time Concurrent Linked List Construction on the GPU (per-pixel linked list 레퍼런스).
• Wyman, Exploring and Expanding the Continuum of OIT Algorithms (HPG 2016, 비교 서베이).

15. 뉴럴 래디언스 캐싱과 ML 디노이저

가장 최신의 레이어입니다. NVIDIA의 neural radiance cache는 장면별로 간접 조명을 학습하고, 광선을 더 쏘는 대신 그것을 조회합니다. ML 디노이저(OptiX, Intel Open Image Denoise, 자체 개발판)는 희소한 레이 트레이싱 신호를 밀리초 단위로 정리합니다. 이 범주는 앞으로 2년 동안 빠르게 커질 겁니다.

더 깊이 보기:

• Müller et al., Real-Time Neural Radiance Caching for Path Tracing (SIGGRAPH 2021, NRC 논문).
• Schied et al., Spatiotemporal Variance-Guided Filtering: Real-Time Reconstruction for Path-Traced Global Illumination (HPG 2017, SVGF).
• Chaitanya et al., Interactive Reconstruction of Monte Carlo Image Sequences using a Recurrent Denoising Autoencoder (SIGGRAPH 2017, 최초의 순환형 ML 디노이저).
• Intel, Open Image Denoise documentation (오픈소스 프로덕션 디노이저).

이것이 브라우저에 의미하는 것

우리는 이 기법들 중 몇 가지를 WebGPU로 우리의 브라우저 오픈 월드 엔진에 이미 적용했습니다. 캐스케이드 섀도 맵, GPU 주도 인스턴싱, triplanar PBR, 스크린 스페이스 안개, clipmap 기반 가상화 지형이 모두 탭 안에서 120 FPS로 돌아갑니다. 나머지(하드웨어 레이 트레이싱, mesh shader, ML 업스케일링)는 WebGPU 스펙이 따라잡으면서 웹으로 오고 있습니다. 더 깊이 보려면 브라우저 오픈 월드 기술과 지형 생성에 관한 가이드를 참고하세요.

전체 스택을 아우르는 더 읽을거리

책 한 권만 읽는다면, Real-Time Rendering, 4th edition이 위 주제 대부분을 다루는 표준 참고서입니다. 진행 중인 연구를 따라가려면, SIGGRAPH의 "Advances in Real-Time Rendering in Games" 강좌 아카이브(advances.realtimerendering.com)에 2006년까지 거슬러 올라가는 AAA 엔진 심화 분석 PDF가 무료로 있습니다. 특정 게임이 한 프레임을 어떻게 렌더링하는지에 대한 프로덕션 분해를 보려면, Adrian Courrèges의 GPU 프로파일링 글이 필독입니다.