모바일에서 그래픽 퍼포먼스 환경설정하기

모바일 하드웨어의 한계에 맞춰 퀄리티와 퍼포먼스의 균형을 맞추는 일은 쉽지 않습니다. 아래 섹션에서는 디바이스 프로파일에서 설정할 수 있는 콘솔 변수를 비롯하여 퍼포먼스 조정을 위해 언리얼 엔진(UE)이 제공하는 세팅 및 툴과 사용법에 대한 팁을 자세히 설명합니다.

프리뷰 플랫폼

프리뷰 플랫폼(Preview Platform)은 언리얼 에디터가 뷰포트에서 모방하게 될 타깃 플랫폼입니다. 에디터 내 프리뷰 플랫폼은 타깃 플랫폼에 애플리케이션이 구현될 모습을 비슷하게 보여줍니다. 더 정확한 테스트를 위해서는 실제 디바이스나 Android Studio의 Android 에뮬레이터, Xcode의 iOS 에뮬레이터에서 테스트하는 것이 중요합니다. 하지만 프리뷰 플랫폼을 이용하면 바로 에디터에서 애플리케이션이 어떤 모습일지 가장 빠르게 파악할 수 있습니다.

프리뷰 플랫폼을 설정하는 단계는 다음과 같습니다.

1. 에디터의 메인 툴바에서 세팅(Settings) 버튼을 클릭합니다.

2. 프리뷰 플랫폼 서브 메뉴를 강조 표시합니다.

3. 에디터에서 에뮬레이트할 플랫폼을 선택합니다.

   

언리얼 에디터가 새 플랫폼용 셰이더를 리컴파일하는 데 시간이 걸리지만, 완료되면 선택한 프리뷰 플랫폼의 디바이스 프로파일이 반영된 모습을 확인할 수 있습니다. 테스트 디바이스에서 .json 파일을 로드하여 해당 디바이스의 특정 디바이스 프로파일 및 세팅을 통해 프리뷰를 더 미세조정할 수도 있습니다.

프리뷰 플랫폼 설정에 대한 자세한 내용은 모바일 프리뷰어 문서를 참조하세요.

UE는 Android 및 HMI 개발자를 위해 Vulkan렌더링 피처 레벨을 지원합니다. UE의 Vulkan 호환성에 대한 자세한 내용은 Android Vulkan 모바일 렌더러 페이지를 참조하세요.  

렌더링 세팅

이 섹션에서는 애플리케이션의 퍼포먼스와 퀄리티의 밸런스를 조정하는 데 사용할 수 있는 렌더링 세팅을 자세하게 설명합니다. 밸런스를 조정하면 렌더링 퀄리티를 상당히 절충해야 하지만, 렌더링 오버헤드를 얼마나 낮추는지에 따라 프레임 레이트와 안정성이 크게 향상될 수 있습니다.

스크린 퍼센티지

스크린 퍼센티지(Screen Percentage)는 뷰포트의 네이티브 해상도를 프레임 렌더링에 얼마나 사용할지를 제어합니다.

예를 들어, 뷰포트가 3840x2160 창에서 렌더링되고 있다고 가정해 보겠습니다.

• 스크린 퍼센티지를 100으로 설정하면, 뷰포트의 전체 해상도인 3840x2160을 사용합니다.

• 스크린 퍼센티지를 50으로 설정하면 그중 50%만 사용하므로 1920x1080으로 렌더링됩니다.

15%, 50%, 100%의 스크린 퍼센티지.

스크린 퍼센티지를 낮추면 애플리케이션이 더 빠르게 렌더링되지만, 전체 해상도를 사용할 때에 비해 디테일이 현저히 떨어집니다.

언리얼 에디터를 실행할 때는 에디터 모드에서 스크린 퍼센티지를 설정할 수 없습니다. 그렇지만, 에디터에서 플레이(Play In Editor)를 사용하거나 패키지로 만든 빌드를 실행할 때는 설정할 수 있습니다.

에디터에서 스크린 퍼센티지를 변경하려면 플레이 도중에 엔진 퀄리티 메뉴를 연 다음, 스크린 퍼센티지 슬라이더를 사용하여 변경합니다. 콘솔에서 실시간으로 설정하려면 r.ScreenPercentage 변수를 사용합니다. 이 변수의 값 100은 100%에 해당합니다.

각 엔진 퀄리티 세팅에는 디폴트 스크린 퍼센티지가 있습니다. 필요에 따라 런타임 때 오버라이드하면 렌더링 퍼포먼스나 퀄리티를 개선할 수 있습니다.

최대 프레임 레이트

t.MaxFPS CVar를 변경하여 최대 프레임 레이트를 설정할 수 있습니다. 애플리케이션은 설정한 값까지만 초당 프레임을 렌더링합니다. 예를 들어, t.MaxFPS가 30이면 애플리케이션에서 실행 가능한 가장 빠른 프레임 레이트가 초당 30프레임이 됩니다.

런타임 때 이 값을 변경하여 렌더링 속도를 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 애플리케이션이 유휴 상태이고 화면이 꺼져 있는 경우, 사용자가 화면과 상호작용하기 시작할 때까지 t.MaxFPS를 5로 설정한 다음 다시 더 높은 프레임 레이트로 설정할 수 있습니다. 애플리케이션이 주로 GPS 데이터처럼 느리게 들어오는 정보를 표시하는 경우, MaxFPS를 30 이하로 제한해도 사용자 경험에 큰 영향을 주지 않습니다. 애플리케이션의 프레임 레이트를 높여야 할 시기와 방법, 프레임 레이트를 전략적으로 낮출 수 있을 때를 잘 비교해서 생각해 보기를 권장합니다.

 엔진 퀄리티 세팅

엔진 퀄리티 세팅은 UE의 렌더링 기능에 대한 프리셋을 제공하며, 에디터에서 프로젝트의 퍼포먼스를 가장 간단하게 조정할 수 있는 방법입니다. 각 엔진 퀄리티 세팅은 프리셋으로 변경 가능하며, 이러한 프리셋은 더 높거나 낮은 퀄리티를 선호하는 그래픽 세팅의 서브셋을 변경할 수 있습니다. UE는 각 릴리스 시점에 존재하는 하드웨어를 기반으로 이러한 프리셋을 이미 환경설정해 두었습니다.

언리얼 에디터에서 현재 엔진 퀄리티 세팅을 확인하는 방법은 다음과 같습니다.

1. 에디터의 메인 툴바에서 세팅(Settings) 버튼을 클릭합니다.

2. 엔진 퀄리티 세팅 서브 메뉴를 강조 표시합니다. 낮음(Low), 중간(Medium), 높음(High), 에픽(Epic), 시네마틱(Cinematic) 중 원하는 엔진 퀄리티 그룹(Scalability Group)을 선택합니다.

   

엔진 퀄리티 세팅에 대한 자세한 내용은 퍼포먼스 프로파일링 및 환경설정 소개 페이지와 엔진 퀄리티 레퍼런스 페이지에서 확인할 수 있습니다.

라이팅 및 셰이딩

모바일 디바이스에서는 라이팅과 섀도를 처리할 리소스가 특히 제한되기 때문에 프로젝트의 환경에 가장 적합한 셰이딩 모드를 선택하는 것이 중요합니다. 핵심적으로 고려할 것은 스태틱 라이팅이나 다이내믹 라이팅에 대한 프로젝트의 의존도입니다.

모바일 셰이딩 모드

모바일 셰이딩 모드는 다양한 라이팅 및 셰이딩 이펙트를 위한 대체 구현 방법들을 제공하며, 이러한 방법들은 특별히 모바일 하드웨어에서 타일 메모리를 활용하도록 최적화되어 있습니다.

• 모바일 디퍼드(Mobile Deferred): 지오메트리 처리 후 자체 패스에서 라이팅 정보를 계산합니다.

  • 렌더러가 처리하는 머티리얼 인스트럭션의 수를 크게 줄여주므로 다이내믹 라이트를 사용하는 프로젝트에서 뛰어난 라이팅 기능과 향상된 퍼포먼스를 보여줍니다.

• 모바일 포워드(Mobile Forward): 지오메트리와 라이팅 정보를 동시에 계산합니다.

  • 라이팅에 대한 유연성은 떨어지지만, 프리컴퓨티드 라이팅을 사용하는 프로젝트에서는 퍼포먼스가 향상되고 오버헤드가 감소합니다.

모바일 셰이딩 모드에 대한 자세한 분석은 렌더링 및 셰이딩 모드를 참조하세요. 대부분의 프로젝트에는 모바일 포워드를 권장합니다. 최고의 퍼포먼스와 디퍼드의 렌더링 기능 대부분을 제공하기 때문입니다. 어떤 셰이딩 모드가 최고의 퍼포먼스를 제공할지, 그리고 테크니컬 아트에 어떤 영향을 미칠지 조사해야 합니다.

루멘 및 스태틱 라이팅

루멘 라이팅 시스템은 게임 콘솔과 게임용 PC를 위한 고성능 글로벌 일루미네이션을 제공합니다. 이를 활성화하면 레이 트레이싱과 스크린 스페이스 라이팅 이펙트를 조합하여 실시간으로 라이트를 시뮬레이션합니다.

루멘은 모바일 디바이스에서 사용할 수 있지만 모바일 하드웨어에서 많은 리소스를 요구하기 때문에 실험단계로 간주됩니다. 실험하는 것은 좋지만, 퍼포먼스가 우선시되는 상황에서는 루멘을 탑재하여 배포하지 않는 것이 좋습니다.

루멘에 대한 자세한 내용은 루멘 글로벌 일루미네이션 및 리플렉션을 참조하세요. 특히 모바일 환경에서 루멘을 사용하는 방법에 대한 자세한 내용은 모바일에서 루멘 사용하기를 참조하세요.

머티리얼 및 셰이더

머티리얼 ID의 수와 복잡성은 프로젝트의 드로 콜의 수에 영향을 줄 수 있습니다. 드로 콜은 프레임마다 발생하는 에셋 조회입니다. 많은 수의 드로 콜은 그래픽 퍼포먼스를 저하하는 가장 큰 원인입니다.

HMI에서는 갤럭시 탭 S6 기준으로 100개의 드로 콜이 적정 목표이며, 50개 미만이 바람직합니다. 콘솔 명령 Stat RHI로 드로 콜 수를 출력할 수 있습니다.  

다음 섹션에서는 드로 콜에 영향을 미치는 요인과 이를 완화하는 방법을 설명합니다.

머티리얼 ID 수 줄이기

다음과 같은 방법으로 머티리얼 ID 수를 줄일 수 있습니다.

• Photoshop, Substance Painter, Substance Designer와 같은 외부 프로그램을 사용하면 러프니스, 스페큘러, 메탈릭 같은 여러 물리 기반 렌더링 맵을 하나의 텍스처로 합칠 수 있습니다. 이를 흔히 텍스처를 패킹한다고도 합니다.

• 마스크를 사용하면 메시의 UV 중 다른 세팅을 받아들일 영역을 지정할 수 있습니다. 마스킹은 알파 텍스처 또는 버텍스 컬러를 사용하여 수행할 수 있습니다. 버텍스 컬러가 종종 더 효율적이지만, 버텍스 레벨에서만 제어할 수 있습니다.

단일 에셋에 여러 머티리얼 유형을 적용하는 다양한 방법에 대한 자세한 내용은 머티리얼을 참조하세요.

머티리얼 복잡도 줄이기

머티리얼 복잡도가 올라가면 렌더링의 픽셀 비용이 상승할 수 있습니다. 픽셀마다 인스트럭션이 많을수록 렌더링 시간이 더 많이 필요합니다.

다음과 같은 방법으로 머티리얼 복잡도를 줄일 수 있습니다.

• 머티리얼 내 수학 함수 수를 줄입니다.

• 고비용 노드 수를 줄입니다.

• 포그(Fogging), 픽셀별 포그(Fog Per Pixel), 표면 포워드 셰이딩(Surface Forward Shading), 양면(Two Sides), 스크린 스페이스 리플렉션(Screen Space Reflections, SSRs), 섀도 등의 고비용 세팅을 선별적으로 사용합니다.

• 반투명과 같은 고비용 머티리얼 프로퍼티(Material Properties), 머티리얼 도메인(Material Domain), 블렌드 모드(Blend Modes)를 선별적으로 사용합니다.

머티리얼 그래프(Material Graph)의 통계(Stats) 탭을 클릭하여 머티리얼의 복잡도를 확인할 수 있습니다.

머티리얼 프로퍼티에 대한 자세한 내용은 머티리얼 프로퍼티를 참조하세요.

텍스처 크기 줄이기

고해상도 텍스처를 사용하려면 디바이스와 디바이스의 텍스처 메모리에 많은 저장 공간이 필요합니다. 또한, 렌더링 및 프로세스에 더 많은 픽셀이 필요합니다. 예를 들어, 플랫폼에 따라 고해상도 노멀 맵은 하이 폴리곤 모델보다 퍼포먼스 비용이 높을 수 있습니다. 엔진에서 고퀄리티 텍스처를 압축하여 오버헤드를 줄이면서도 원하는 퀄리티를 달성하는 것이 이상적입니다.

최대 텍스처 크기(Max Texture Size)를 사용하여 텍스처를 압축하는 단계는 다음과 같습니다.

1. 텍스처 에디터(Texture Editor)에서 텍스처를 엽니다.

2. 디테일(Details) 패널의 압축(Compression) 제목 아래 있는 고급(Advanced)을 펼칩니다.

3. 최대 텍스처 크기(Maximum Texture Size)를 원하는 값으로 설정합니다.

   

이 문제를 완화하는 방법은 특별한 디버그 텍스처를 사용하여 에셋의 여러 컴포넌트에 필요한 해상도를 결정하는 것입니다.

이 방법에 대한 자세한 내용은 모바일 렌더링 최적화를 참조하세요.

절반 정밀도 셰이더 및 최대 정밀도 셰이더 사용

기본적으로 모바일 디바이스는 데스크톱 디바이스의 절반 정밀도로 머티리얼에서 수학적 연산을 처리합니다. 즉, 계산할 때 사용하는 소수점 자릿수가 더 적습니다. 절반 정밀도로 연산하면 메모리와 프로세싱이 절약되어 렌더링이 빨라지지만, 밴딩과 같은 시각적 아티팩트가 발생할 수도 있습니다.

이러한 문제를 해결하려면 머티리얼을 열고 머티리얼 프로퍼티(Material Properties) 패널에서 최대 정밀도 사용(Use Full Precision) 세팅을 활성화합니다.

이렇게 하면 머티리얼이 모바일 디바이스에서 사용할 수 있는 최고 수준의 정밀도를 사용하도록 강제합니다. 애플리케이션의 퍼포먼스를 지나치게 희생하지 않으려면, 그 이펙트가 사용자 경험에 두드러지게 영향을 미치는 중요한 머티리얼에만 이 세팅을 사용해야 합니다.

PSO Caching

PSO 캐싱(PSO Caching)은 사용자가 런타임 중에 셰이더를 다시 빌드할 필요가 없도록 월드에서 렌더링된 오브젝트의 파이프라인 상태를 캐싱합니다. 이렇게 하면 플레이 중 멈춤 현상이 감소합니다.

Android용 PSO 캐싱에 대한 자세한 내용은 PSO 캐시를 참조하세요.

Post-Processing

언리얼 엔진은 애플리케이션의 룩 앤 필을 향상하는 다양한 포스트 프로세스 이펙트를 지원합니다. 하지만 모바일 환경에서는 이를 신중하게 평가하고 밸런스를 맞춰야 합니다. 이 섹션에서는 일반적으로 퍼포먼스 병목 현상을 일으키는 포스트 프로세스에 대한 가이드라인을 제공합니다.

앰비언트 오클루전 및 구운 앰비언트 오클루전

앰비언트 오클루전(Ambient Occlusion, AO)은 앰비언트 라이팅이 오브젝트에 간접 섀도를 생성하는 방법을 시뮬레이션하는 기술입니다. 사실적이고 시각적으로 매력적인 렌더링 결과를 얻을 수 있지만, 연산 비용이 많이 소모될 수 있습니다.

비용이 덜 드는 대안은 구운 앰비언트 오클루전을 사용하는 것입니다. Maya, 3DS Max, Blender와 같은 모델링 툴에는 앰비언트 오클루전 맵을 생성하는 옵션이 있습니다. UE로 앰비언트 오클루전 맵을 임포트해서 머티리얼에 반영하면, 오브젝트에 앰비언트 오클루전 섀도를 라이브로 처리할 필요 없이 추가할 수 있습니다.

모바일 앰비언트 오클루전 환경설정하기

앰비언트 오클루전에 어떤 방법을 사용하든, 다음 콘솔 변수를 사용하여 모바일 전용 앰비언트 오클루전 세팅을 조정할 수 있습니다. 필요에 따라 환경설정 파일이나 디바이스 프로파일에서 설정할 수 있습니다.

안티 에일리어싱

어떠한 포스트 프로세싱도 하지 않은 래스터화된 이미지는 픽셀이 화면에 표시되는 방식 때문에 하드 에지가 발생합니다. 그래서 '삐뚤빼뚤'한 모양이 나타나며 이를 에일리어싱이라고 합니다. 안티 에일리어싱은 픽셀을 부드럽게 처리하여 렌더링된 오브젝트의 하드 에지를 부드럽게 만듭니다. 이러한 조정 방식은 이미지를 더욱 사실적으로 나타낼 수 있습니다.

UE는 여러 가지 안티 에일리어싱 방식을 지원하는데, 각기 고유한 장단점과 세팅이 있습니다. UE의 안티 에일리어싱 옵션에 대한 자세한 내용은 안티 에일리어싱 및 업스케일링을 참조하세요.

다음 섹션에서는 모바일 렌더링 파이프라인에 사용할 수 있는 안티 에일리어싱 타입을 간략하게 설명합니다.

템포럴 안티 에일리어싱

템포럴 안티 에일리어싱(Temporal Anti-Aliasing, TAA)은 이전에 렌더링된 프레임의 정보를 사용하여 에지를 부드럽게 처리합니다. 이 접근 방식은 멀티 샘플 안티 에일리어싱보다 프로세싱이 적지만(아래 참조), 이전 프레임을 저장하는 데 약간의 메모리가 필요합니다. 이는 모션 블러 포스트 프로세싱 이펙트 작동 방식과 비슷하므로 특히 프레임 레이트가 낮은 경우 이미지에 고스팅이라고 하는 블러가 약간 발생할 수 있습니다. 화면에 더 많은 변화가 일어날수록 고스팅이 나타날 가능성이 커집니다. UE의 TAA 구현은 안티 고스팅 알고리즘을 사용하여 고스팅을 클린업하지만, 추가 프로세싱 비용이 발생합니다. 다양한 세팅을 사용하여 프레임 히스토리를 조정할 수도 있습니다.

다음 콘솔 변수를 사용하여 TAA를 환경설정할 수 있습니다.

멀티 샘플 안티 에일리어싱

멀티 샘플 안티 에일리어싱(MSAA)은 이미지를 여러 번 샘플링한 다음 모든 샘플의 평균으로 에지를 부드럽게 처리합니다. 비용이 더 크지만, 고퀄리티 결과물을 얻을 수 있습니다. 0에서 8 사이의 값을 사용하는 콘솔 변수 r.MSAACount를 사용하여 MSAA 패스 수를 환경설정할 수 있습니다. MSAA 패스 수가 많을수록 사용하는 GPU 메모리 양이 증가합니다.

빠른 어프록시메이트 안티 에일리어싱

빠른 어프록시메이트 안티 에일리어싱(FXAA)는 공간 전용 안티 에일리어싱 기술이자 포스트 프로세싱 이펙트입니다. FXAA는 고대비 필터를 사용하여 에지를 찾고 픽셀 에지 사이를 블렌딩(디더링)하여 부드럽게 처리합니다. 이 기법의 이름에서 알 수 있듯이 렌더링이 빠르며 저사양 디바이스 및 데스크톱에 적합합니다. 이 기법은 렌더링 속도는 빠르지만 최종 이미지의 퀄리티는 다른 안티 에일리어싱 기법과 비교하여 낮을 수 있습니다.