NVIDIA는 12월 15일에 프로페셔널 그래픽의 신제품 프레스 브리핑을 진행했습니다.

 

NVIDIA의 새로운 제품이라면 으레 '어떤 하드웨어일까'라고 생각할 것입니다. 허나 NVIDIA가 이번에 발표한 것은 하드웨어가 아닌 일종의 플랫폼이며, 그 중에서도 소프트웨어의 비중이 매우 컸습니다. 설명을 담당한 NVIDIA 프로페셔널 솔루션 그룹의 산딥 굽테(Sandeep Gupte) 제품 마케팅 상임 디렉터 스스로도 "항상 하드웨어에 대해서 이야기를 하다가 소프트웨어 위주로 이야기하는 건 새로운 시도"라고 했을 정도였으니까요.

 

프로페셔널 그래픽 신제품이니 일반 사용자들과는 다소 거리가 있는 내용이라고 할 수도 있겠지만, 이렇게 만들어진 제품을 일반인들이 일상 생활에서 자연스럽게 접하고 사용하는데다가, 또 그래픽 기술이 현재 어디까지 발전했는지, 앞으로 나아가는 방향은 어떠한지에 대해서도 알 수 있는 기회이기에 소개해 봅니다.

 

 

NVIDIA가 게임을 위한 그래픽카드로 사업을 시작했다는 건 누구나 알고 있는 내용입니다. 그리고 이제는 시각화와 컴퓨팅 가속 연산을 비롯한 다양한 분야에 진출하고 또 성장해 왔지요. 허나 NVIDIA가 다루는 분야가 아무리 풍부하다고 해도 그 핵심은 항상 비주얼 컴퓨팅이었습니다.

 

비주얼 컴퓨팅에는 다양한 산업이 포함됩니다. 3D 그래픽이 들어가는 게임이 가장 친숙하니 그걸 먼저 떠올리겠지만 그게 다는 아니지요. 게임과 영상의 시각 효과부터 시작해서 제품의 디자인과 건축 설계, 자원 개발과 의료 분야까지 다양한 분야를 아우르고 있습니다.

 

 

이 자리에선 NVIDIA의 프로페셔널 그래픽 제품군에 대해 설명했는데요. NVIDIA의 프로페셔널 그래픽 제품군이라면 누구나 자연스럽게 쿼드로를 떠올릴 것입니다. 그리고 쿼드로가 뭐냐고 물어보면 전문가를 위한 비싸고 좋은 그래픽카드라는 대답이 나오겠지요.

 

NVIDIA는 쿼드로가 단순한 그래픽카드가 아니라고 설명합니다. 쿼드로는 비주얼라이제이션 플랫폼의 기반을 이루는 하드웨어고, 그 위에서 소프트웨어가 실행됩니다. 그리고 여기에서 말하는 소프트웨어에 오늘의 주인공이라 할 수 있는 Iray(아이레이)와 디자인웍스가 있습니다.

 

아이레이는 최종 사용자를 위한 것, 디자인웍스는 개발자를 위한 것인데요. 우선 아이레이가 구체적으로 어떤 사용자를 위한 것인지를 보시죠.

 

 

오른쪽의 렌더링 이미지를 보세요. 누구든지 저 그림을 보면 전동 드릴이라는 걸 알 수 있을 겁니다. 하지만 저렇게 생긴 드릴을 어디서 파는지는 찾을 수 없겠지요. 왜냐하면 저것은 제품 디자이너가 디자인 작업 중에 그려낸 이미지이지, 실제 제품의 렌더링 이미지가 아니니까요.

 

지금까지는 플랫폼의 한계 때문에 저렇게 우스꽝스러운 모습으로 우선 제품을 디자인했습니다(여기에선 클라운 컬러, 광대같은 알록달록한 색이라고 가리키네요). 그리고 저게 실제 제품에서 어떤 모습이 되는지를 알기 위해서는 복잡한 과정을 거쳐야 했습니다. 렌더링을 전문적으로 수행하는 렌더 팜 시스템으로 디자인을 보내 긴 시간동안 렌더링을 돌리지요. 참 번거로운 일입니다.

 

그래서 디자이너들은 극도로 사실적인-포토리얼리즘- 렌더링 결과물을 바로 확인할 수 있길 원했습니다. 극도로 사실적인 렌더링을 하려면 해당 물체의 재질과, 그 물체에 들어오는 빛의 방향/세기 등을 모두 고려한 물리 기반 렌더링(PBR)이 꼭 이루어져야만 합니다.

 

 

그렇다고 해서 디자이너들이 사실적인 렌더링만 원하는 건 아닙니다. 자신이 디자인한 것을 매우 현실적으로 그려냈다? 좋은 일입니다. 하지만 그것만이라면 활용도가 매우 떨어집니다. 활용도를 더욱 높이려면 포토리얼리즘만으로 끝나는 것이 아니라 상호 작용이 가능해야 합니다.

 

위에서 포토리얼리즘을 위해 물체의 재질과 빛을 모두 고려해야 한다고 말했지요. 그럼 거기에서 상호 작용이 된다면 재질을 다른 것으로 바꾸거나 빛의 방향과 세기를 바꿔도 그 결과가 바로바로 적용이 되야 한다는 말이 되겠습니다.

 

어찌보면 매우 당연한 말인데 이게 지금까지 잘 되지 않았던 것은, 여기에 방대한 연산 자원이 필요하기 때문입니다. 빛이 들어와서 물건에 반사됩니다. 그리고 시점의 위치에 따라서 보여지는 것이 다릅니다. 빛이 바뀌면 정확한 색조를 위해 연산을 다시 해야 합니다. 재질이 바뀌면 반사되는 것도 달라집니다.  나무인지 금속인지를 알아야 물리적으로 정확한 렌더링이 나오지요. 이 모든 것을 바로바로 구현해 상호 작용을 이루어낸다는 것이 보통 일이 아닙니다. 더 큰 일은, 많은 수의 3D 디자인 애플리케이션에서 이런걸 지원하지 않는다는 겁니다.

 

 

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 NVIDIA는 두가지 도구를 제시했습니다. 하나는 아이레이입니다. 물리 기반 렌더링 기술을 구현하는 엔진이지요. 다른 하나는 MDL, 물체의 재료를 정의한 언어입니다. 이 두가지를 조합해서 성능을 고려한 디자인이 가능하게 됩니다.

 

디자이너들이 원하는 상호 작용을 최대한 구현 가능하며, 조명에 대해 정확한 정보를 제공하고, 조명을 비췄을 때 어떤 결과가 나오는지도 정확하게 예측합니다. MDL에서 특정 재료를 정의했다면 이를 다른 애플리케이션에서 사용하는 것도 가능합니다. 3DS MAX에서 정의해 사용한 MDL을 MAYA에서 쓰는 것이 가능하다는 것입니다.

 

 

사실 아이레이 자체는 이미 많은 전문 애플리케이션에 통합돼 제공되며 디자인 일선에서도 쓰이고 있습니다. 대표적인 것으로는 카티아를 들 수 있겠네요. 여기에서 라이브 렌더링을 할 때 아이레이를 사용하고 있지요. 그 외에 수많은 프로그램에서 지원한다는 건 위 이미지만 봐도 아실 겁니다.

 

물론 이게 끝이 아닙니다. NVIDIA는 이것 외에도 새로운 플러그인을 발표할 계획이지요. 이러한 디자인 애플리케이션을 위핸 새로운 플러그인을 개발하는 데엔 몇년이 걸립니다. NVIDIA는 이를 통합해서 쓸 수 있도록 제공하려 합니다.

 

 

그러한 새로운 플러그인중 하나가 이번달 초에 발표한 3DS MAX용 아이레이입니다. 디자인 현업에 종사하지 않는 분이라 하더라도 3DS MAX의 이름은 한번쯤은 들어 보셨겠지요.

 

 

그리고 어제 날짜로 마야를 위한 IRAY 플러그인도 발표됐습니다. 
 

 

3DS MAX와 MAYA라는 메이저 프로그램을 지원한다는 것만으로도 대단한 일이나, NVIDIA는 이것이 그저 시작일 뿐이라고 설명합니다. 내년 중에 수많은 플러그인이 등장할 에정인데, 건축을 위한 Revit, 영상을 위한 시네마 4D, 그리고 베타 버전이 1분기에 공개될 아이레이 서버도 있습니다.

 

 

지금까지 아이레이는 앞에서 열거한 디자인 소프트웨어에 내장되는 식으로 제공됐었으나, NVIDIA는 방침을 바꿔 온라인을 통해 아이레이만 별도로 판매한다고 발표했습니다. 처음 90일 동안은 무료로 쓸 수 있으며 1년에 295달러를 내고 구독하게 됩니다. 물론 NVIDIA의 리셀러를 통해서도 제공하지요.

 

 

아이레이에 이어 MDL에 대해 자세히 소개하겠습니다. MDL은 특정 재료를 정의한 디지털 언어이자 표준이라 할 수 있습니다. 이를 사용해 서로 다른 프로그램에서 재료와 빛의 특성을 공유할 수 있지요. NVIDIA의 아이레이 외에도 멘탈 라에, 카오스 그룹 V 레이에서도 사용 가능합니다.

 

 

MDL이 아무리 좋은 표준이라고 해도 처음부터 거기에 맞춰 특정 재료를 정의한다는 게 마냥 쉬운 일은 아닐 것입니다. 그런 경우를 위해 NVIDIA는 2백개가 넘는 MDL 재료를 정의해 무료로 공개했습니다. 이거를 vMaterials이라 하지요. 처음 2백여개로 끝나는 것도 아니고 앞으로도 계속해서 다양한 MDL을 만들어서 보급할 것이라고 하네요.

 

 

MDL이라는 표준이 있어 하나의 재질을 다양한 애플리케이션에서 그대로 사용하고 동일하게 볼 수 있습니다. 디자이너가 3DS MAX를 이용해 작업해도 클라이언트가 MAYA에서 그 결과물을 보는 것이 가능하다는 말이지요.

 

 

아이레이를 사용해서 제품을 디자인한 사례로 NVIDIA의 실드 콘솔을 예로 들 수 있습니다. 아이레이를 쓰면 어떠한 결과가 나올 것인지 그 결과를 쉽게 예측할 수 있다는 게 가장 큰 특징입니다.

 

위 이미지를 보면 제품 가운데에 녹색으로 빛이 나는 부분이 있는데요. 그게 LED가 켜지는 라이트 파이프입니다. 실제로 제품을 디자인을 할 때는 이런 부분이 매우 까다롭다고 하네요. 왜냐면 어느 부분이건 균일한 밝기를 내야 하는데, 그걸 미리 예측하기가 여간 어려운 일이거든요. 아이레이를 쓰지 않는다면 라이트 파이프의 모든 부분이 똑같은 밝기를 내는지 확인하기 위해 다양한 목업을 만들고 테스트를 반복해야 할 겁니다.

 

하지만 아이레이를 쓴다면 렌더링을 하면서 시뮬레이션을 같이 할 수 있으니 제품의 개발에 걸리는 시간과 노력을 많이 줄이는 것과 동시에, 완성도가 높은 제품을 만들 수 있습니다.

 

 

NVIDIA가 아닌 다른 회사에서 아이레이를 어떻게 썼는지를 보자면 미국의 유명 오토바이 제조사인 할리 데이비슨이 있습니다. 이 회사는 라이노 3D 애플리케이션에 아이레이 플러그인을 사용했는데, 아이레이를 사용한 첫번째 고객이기도 하다네요.

 

아이레이를 도입하기 전에는 라이노로 디자인을 하고 이를 엑스포트해서 외부 프로그램에서 렌더링 결과를 따로 확인하고 다시 이를 라이노에서 수정하는 작업을 반복해야 했지만, 아이레이를 도입한 후에 라이노 안에서 디자인을 수정하고 바로 이를 확인하면서 작업 시간을 줄이고, 프로토타입의 제작 수도 많이 줄일 수 있었다고 합니다.

 

또 겉으로 보이는 것보다 더욱 섬세하게 아이레이를 활용할 수도 있습니다. 할리 데이비슨이 오토바이에 들어가는 크롬의 재질을 정의한 것만 해도 20~30개에 달한다고 하네요.

 

 

그럼 실제로는 아이레이와 MDL을 어떻게 사용할까요? 설명을 위해 NVIDIA가 데모를 준비했습니다. 우선 제품 디자인에서의 활용인데요. 여기에선 쿼드로 M6000 3개를 사용한 워크스테이션에서 3DS MAX를 실행했습니다. 캐드에서 모델링을 할 때 알록달록한 클라운 컬러로 디자인을 했는데 여기까지는 흔한 풍경이지요.

 

 

하지만 아이레이 플러그인으로 모델링을 만들면? 이렇게 됩니다. 산딥 굽테 상임 디렉터가 들고 있는 바로 그 드릴입니다.

 

 

위에서 포토리얼리즘도 중요하지만 상호 작용도 그만큼 중요하다고 했지요. 이렇게 렌더링한 물체는 실시간으로 회전/확대하거나 각도를 바꿀 수 있습니다.

 

 

동영상이 아닙니다. 실시간 렌더링입니다. 원하는대로 뭐든지 바꿀 수 있지요.

 

 

뭐든지 바꿀 수 있다는 말은 제품의 색상은 물론이고 특정 부위의 재질을 바꿀 수 있다는 의미도 됩니다. 다양한 라이브러리에서 자신이 원하는 것을 고르면 그걸로 끝입니다.

 

 

하얀색으로 바꿔 봤습니다.

 

 

확대했습니다.

 

 

여기에서 다시 원하는 색상으로 변경.

 

 

빛이 물체와 재질에 어떻게 적용하는지 그 반사를 전부 계산하고, 모델링이 바뀔 때마다 바로 렌더링을 실시합니다. 지금은 이렇게 바로 보는 것이 가능하지만 예전에는 렌더링 조건-색상, 재질, 각도 등-이 하나라도 바뀌면 렌더 팜에 보내 결과가 나올 때까지 몇시간을 기다려야 했습니다. 이제는 그런 반복 작업이 필요 없지요. 자신의 데스크탑 워크스테이션에서 바로바로 적용하고 확인할 수 있으니까요.

 

 

아이레이의 주요 활용도는 제품 디자인 외에도 건축 디자인이 있습니다. 그리고 아이레이를 건축 디자인에 활용한 가장 대표적인 사례라면 산타 클라라에 새로 짓고 있는 NVIDIA의 새 사옥을 꼽아야 할 것입니다.

 

 

NVIDIA는 겐슬러라는 건축 회사와 함께 새 사옥을 설계했습니다. 물론 설계로 끝난 게 아니라 아이레이를 이용해서 빌딩 전체를 모델링했지요. 이 말인즉, 완공되려면 아직 3년이 남은 건물이지만, 아이레이로 구축한 모델링 데이터가 있기에 이 건물의 어느 곳이든지 들어가 볼 수 있다는 겁니다.

 

 

이러한 모델링 데이터는 그냥 보기에만 예쁘게 그린 그림이 아닙니다. 건물에 들어간 5천개의 조명을 모두 모델링했으며, 빛이 어디에서 어떻게 들어오는지, 건물의 어디가 밝고 어두운지, 춥고 더운지를 확인할 수 있습니다. 아이레이를 사용해 건물의 빛과 열을 전부 물리적으로 계산해 렌더링한 덕분입니다.

 

 

건축 분야에서의 아이레이의 활용에 대한 좀 더 구체적인 사례를 들어봅시다. 영국 런던에 워키토키 빌딩이란 곳이 있습니다. 이 건물의 유리창에 반사된 빛이 너무 강해서, 주변에 주차된 자동차 내장재가 녹아버리기까지 해 화제가 됐었는데요. (참고 뉴스: http://news.joins.com/article/12538471)

 

 

이 건물을 디자인할 때는 몇년이 걸렸고, 아이레이를 쓰지 않았습니다. 사실 그때는 아이레이가 없었으니까 쓸 수도 없었겠지요. 그리고 여기에 아이레이를 썼다면 이와 같은 불상사를 막을 수 있었을 것이라고 날카로운 농담을 던집니다.

 

 

워키토키 빌딩과 그 주변 환경을 아이레이를 사용해 렌더링했습니다. 그리고 차도 한대 주차했네요. 이제 아이레이를 이용해 건물에서 반사된 빛이 어떻게 움직이는지를 시뮬레이션해 보겠습니다.

 

 

3DS MAX에서 렌더링한 결과입니다. 주차된 자동차 주변에 건물에서 반사된 빛이 집중되는 걸 볼 수 있지요. 이것은 해가 뜨고 지면서 빛이 움직이는 과정과, 여기에 따른 그림자의 변화까지를 모두 염두에 두고 계산한 것이며, 하루가 아닌 1년 단위로도 계산이 가능합니다. 실제 데모에서는 계속해서 빛이 변하는 것도 볼 수 있었는데요. 무엇보다 중요한 건 이게 끝이 아니라는 겁니다.

 

 

아이레이는 빛이 어떤 위치에 모인다는 걸 예쁘게 보여주는 것이 전부인 프로그램은 아닙니다. 여기에선 옵션을 바꿔서 빛이 아닌 열을 표시하도록 했습니다. 어떤 건물을 설계할 때 건물 주변의 밝기는 물론이고 온도 분포가 어떻게 되는지도 아이레이를 통해 알 수 있는 것이지요. 이것은 건물을 지을 때 어떤 재질의 자재를 썼는지를 MDL을 통해 정의하고, 아이레이가 빛을 물리적으로 계산하기에 가능한 것입니다.

 

 

위에서 내려다 보면 자동차가 주차된 위치의 온도가 특별히 높다는 걸 알 수 있습니다. 저건 그냥 밝기만 한게 아니라 정말 뜨거운 수준의 온도입니다.

 

 

아이레이를 사용해 원인을 알았으니 이제 해결을 해야겠지요. 이것 역시 간단합니다. 유리창에 블라인드를 치거나 유리창의 각도를 바꾸는 식으로 문제를 해결할 수 있겠지요. 여기에선 반사율이 낮은 유리로 창을 바꿔봤는데요. 그 결과 아이레이 시뮬레이션에선 문제가 바로 해결됐습니다.

 

건축 설계 중에는 이러한 시뮬레이션이 쉽지 않습니다. 허나 아이레이를 쓴다면 이런 식으로 어느 부분에 문제가 생길 수 있는지, 그 해결 방법은 효과가 있는지를 바로 시뮬레이션 가능합니다. 디자이너는 오브젝트의 배치와 조명만 정하면 됩니다. 나머지는 아이레이가 다 알아서 합니다.

 

 

아이레이는 높은 성능을 냅니다. 위 표를 보시면 아래로는 쿼드로 K1200부터 위로는 M6000에 VCA까지 NVIDIA의 다양한 프로페셔널 그래픽 제품에서 쓸 수 있으며, 어떤 제품이건 CPU보다 높은 성능을 내지요.

 

 

아이레이 서버는 현재 베타 테스트 중입니다. 아이레이 서버를 설치하면 워크스테이션에서 원격으로 렌더링하고, 그 결과를 스트리밍하는 것이 가능해집니다. 노트북에서 원격으로 워크스테이션에 렌더링을 보내고, 그 결과를 스트리밍받아 확인할 수 있다는 말이지요.

 

그러기에 아이레이 작업을 위해 고성능 GPU를 장착한 무겁고 비싼 노트북이 필요하지 않게 됩니다. 사무실이 아니라 외부에서도 작업하고, 여러 디자이너들이 작업을 공유하는 것도 가능합니다. 인터넷만 된다면 어디서든 아이레이 렌더링이 되지요.

 

 

작업을 빠르게 마무리하고 싶다면 여러대의 아이레이 서버를 묶어 클러스터로 구성하면 됩니다. 이러한 구성은 회사나 학교 등에서 프로젝트를 진행할 때도 유용하지요. 퇴근하기 전에 작업을 보내두면 상대적으로 이용량이 적은 밤 시간대를 이용해 렌더링이 수행되니 다음날 아침에 출근한 후 확인한다던가 하는 식으로요.

 

 

아이레이를 활용한 예측형 디자인에선 높은 퀄리티의 프로토타입을 만들 수 있습니다. 이와 함께 디자인 결과를 확인하기 위해 일일이 프로토타입을 뽑아낼 필요가 없으니 제작하게 되는 프로토타입의 수도 자연스럽게 줄어들구요. 이는 곧 제조 원가의 절감과 개발 기간의 단축으로 이어집니다.

 

 

다음은 디자인웍스입니다. 이는 지난 8월의 시그래프에서 발표했던 내용이기도 하니 여기에선 간단하게 소개하겠습니다. 디자인웍스는 전문가용 애플리케이션 개발자를 위한 고급 기술을 모아둔 것으로, 멀티 디스플레이, 그리드 SDK, 다양핸 재질, VR 애플리케이션을 만드는 데 필요한 디자인웍스 VR을 비롯한 다양한 툴이 제공됩니다.

 

 

이렇게 많은 회사들이 NVIDIA의 디자인웍스를 이용합니다. 유명한 회사 일부만 소개한 것입니다.

 

 

NVIDIA는 몰입형 리얼리티를 위한 다양한 시각화 기술을 개발 중입니다. 아직까지는 VR을 이야기할 때 게임이나 개인용 엔터테인먼트에 초점을 맞추곤 하는데, 게이밍은 일부일 뿐이며 NVIDIA는 이를 다양한 용도에 활용하려 합니다.

 

 

작업 과정, 쇼룸, 엔터테인먼트, 훈련 등의 전문적인 분야에 VR을 사용하는 것을 NVIDIA는 상정하고 있습니다. 제품을 디자인하고 리뷰하기, 건축 과정을 살펴보고 유지보수를 하거나, 수술을 하기 전에 계획을 잡는 용도 등 그 활용처는 무궁무진하지요.

 

 

그 활용 사례 중 하나인 원격 디자인 리뷰의 데모를 봅시다. 여기에선 실드 태블릿을 워크스테이션과 연결했고, 워크스테이션에서 렌더링을 한 결과를 태블릿에서 확인할 수 있도록 구성했습니다. 여러 사람들이 각자의 태블릿을 보면서 디자인을 확인하는 식으로 활용 가능하지요. 제품의 디자인이나 스타일, 색상을 바꿨을 때도 바로바로 확인 가능합니다.

 

 

미리 그려둔 이미지를 띄우는 것이 아닙니다. 원격 접속된 워크스테이션에서 연산해서 스트리밍 표시하는 것입니다. VR 모드도 지원하기에 카드보드 VR로 HMD를 쓰고 보는 것도 가능합니다.

 

 

어떤 제품이건, 어디서건, 얼마나 많은 사람이건, 모두 인터랙티브 렌더링이 가능하다는 것을 NVIDIA는 보여주고 있습니다. 이건 단지 예시일 뿐이며, NVIDIA의 기술이 어떠한 방향으로 흐르는지를 보여주기 위해 시연한 것이라네요.

 

 

마지막으로 쿼드로 하드웨어에 대해서 소개했습니다. 새로 나온 모바일 쿼드로는 데스크탑 수준의 성능을 내며, 기존 제품보다 2배의 성능, 2배의 전력 효율을 달성했다고 합니다.

 

 

쿼드로 모바일은 저가형인 M500M부터 하이엔드인 M5000M 8GB까지 다양한 제품군이 공급 중입니다.

 

 

쿼드로 M400M 4GB를 탑재한 HP의 워크스테이션 노트북입니다. 새로운 맥스웰 라인업 그래픽카드지요. 작년에는 데스크탑 워크스테이션에서 시연했던 4K 디베어링 데모를 올해엔 노트북에서 보여줄 수 있게 됐습니다. 그만큼 쿼드로 모바일의 성능이 높아졌다는 말이 되겠습니다.

 

 

쿼드로 데스크탑도 계속해서 발전 중입니다. 이쪽 분야에선 워낙 쿼드로를 선호하는지라 굳이 강조할 필요까지도 없을 듯 하네요.

 

 

현재 출시중인 쿼드로 데스크탑 라인업.

 

 

쿼드로를 탑재한 OEM 제조사.