ALEngine: Frustum Culling 구현 - (1)

Frustum Culling이란?

Frustum Culling은 카메라의 시야 범위(Frustum) 밖에 있는 객체들을 렌더링하지 않아 성능을 최적화하는 기술이다. 시야에 보이지 않는 객체들을 제외함으로써 불필요한 GPU 연산을 줄여 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

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내가 구현한 Frustum Culling

1.  BVH 사용

Bounding Volume을 구 형태로 구성하여 BVH(Bounding Volume Hierarchy)를 구축했다. 모든 오브젝트는 BVH의 노드로 관리되며, Culling은 다음 세 가지 경우로 처리된다:

• 1. 현재 노드가 카메라 영역 밖에 있는 경우
  현재 노드를 포함한 모든 자식 노드를 렌더링하지 않는다.
• 2. 현재 노드가 카메라 영역 내부에 있는 경우
  현재 노드와 모든 자식 노드를 렌더링한다.
• 3. 현재 노드가 카메라 영역에 걸쳐 있는 경우
  리프(Leaf) 노드라면 해당 노드를 렌더링하며, 자식 노드가 있는 경우에는 자식 노드 각각에 대해 Culling 여부를 따로 판단한다.

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2. 카메라별 Frustum 영역 생성

렌더링할 카메라 기준으로 Frustum 영역을 생성한다. 렌더링 직전에 카메라의 위치와 방향을 기반으로 Frustum을 계산하고, Culling을 수행한 후에 렌더링을 진행한다.

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3. Scene별 BVH 생성

Scene 단위로 BVH를 생성해 해당 Scene의 오브젝트들을 관리힌다. Scene별 BVH는 오브젝트가 움직이는 경우 갱신되며, 이를 통해 동적 오브젝트도 처리가 가능하다.

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Frustum culling 구현 전

 

RenderDoc으로 FPS를 측정하면서 렌더링 한 결과 Frustum culling 구현 전엔 화면에 오브젝트가 몇 개 등장하든 1100 ~ 1200의 FPS가 유지되었다.

 

Frustum culling 구현 후

 

Frustum culling 구현 후 오브젝트가 화면에 나오면 FPS가 1200, 오브젝트가 화면에 나오지 않으면 FPS가 2000까지 올라가는 것을 볼 수 있다.

 

이번 글에서는 간단히 Frustum culling의 최적화 효과에 대해 살펴보았다. 

다음 글에서는 물리 엔진의 position, rotation freeze 구현에 대해 알아볼 것이다.