Unreal Engine 5.5에서 Lumen과 Path Tracer 중 어느 것이 더 나을까?

Unreal Engine 5.5는 Lumen과 Path Tracer의 성능을 대폭 개선했습니다. 5.4 버전부터 레이 트레이싱은 플러그인으로 전환되어 더 이상 표준 인터페이스를 통해 사용할 수 없게 되었습니다. 기존 레이 트레이싱 프로젝트는 여전히 작동하지만, 콘솔 명령을 통해서만 접근 가능한 설정이 제한적입니다. 이번 업데이트는 Lumen과 Path Tracer가 Unreal Engine의 주요 렌더링 시스템으로 자리매김하는 명확한 전환을 의미합니다. 이 글에서는 5.5 버전의 새로운 기능과 두 시스템의 성능을 살펴보겠습니다.

Lumen과 Path Tracer의 성능을 비교하기 위해 이 글의 모든 테스트는 ICVR의 단편 영상 LightFall을 사용했습니다. 각 장면은 일관된 테스트 환경을 보장하기 위해 Lumen으로 변환되었습니다. 두 가지 주요 렌더링 시스템 외에도 Unreal Engine 5.5에 도입된 두 가지 새로운 기술인 Megalights와 NFOR Denoiser도 자세히 살펴보겠습니다.

Megalights 시스템은 주변 라이트를 자동으로 그룹화하여 Unreal Engine의 여러 광원 처리 성능을 향상시킵니다. 성능 저하를 최소화하면서 더 많은 수의 활성 라이트를 사용할 수 있습니다. 이전 엔진 버전에서 라이트 반경이 겹치면서 그림자 아티팩트가 발생했던 Town 장면에서 이 기능을 테스트해 보겠습니다.

새로운 NFOR Dinoiser는 Path Tracer의 노이즈 감소 프로세스를 향상시킵니다. 프레임 간 모션 및 장면 깊이 데이터를 분석하여 더 적은 샘플로 더 깨끗한 이미지를 제공하므로 Path Tracer의 고품질 렌더링 속도가 더 빠르고 효율적입니다.

테스트에는 원래 레이 트레이싱을 사용했던 장면과 일반적인 렌더링 아티팩트로 알려진 장면이 포함됩니다. 이 접근 방식은 두 시스템이 까다롭고 복잡한 조명 조건을 어떻게 처리하는지 체계적으로 평가할 수 있는 방법을 제공합니다.

테스트 매개변수:

• 해상도: 4K
• 출력 형식: PNG
• 프레임 속도: 24fps
• 색 공간: sRGB
• 앤티앨리어싱: 두 시스템 모두 Temporal AA x64
• 최적화: 표준 콘솔 명령

프레리 씬은 초기에 혼합 조명 설정을 사용하여 제작되었으며, 일부 소스는 레이 트레이싱을 사용하고 Lumen은 전역 조명과 반사광을 처리했습니다. 테스트할 주요 요소는 다음과 같습니다.

• 사실적인 전역 조명을 위한 따뜻한 일몰 조명
• 촛불과 로라의 피부에 나타나는 서브서피스 스캐터링
• 사실감과 성능 테스트를 위한 디테일한 메타휴먼 머리카락

렌더링 후, Unreal Engine 5.5는 다음과 같은 4K 1109 프레임 시퀀스를 렌더링할 때 성능 측면에서 안정성과 속도가 눈에 띄게 향상되었습니다.

• Lumen: 4시간 15분
• Path Tracer: 4시간 12분

언리얼 5.5에서 Lumen은 Path Tracer에 근접한 뛰어난 조명 및 그림자 품질을 제공하면서도 더 빠르고 안정적으로 더 사실적인 렌더링 옵션임을 입증했습니다. 또한 r.Lumen.ScreenProbeGather.Temporal.DistanceThreshold 0.05 또는 r.Lumen.ScreenProbeGather.DownsampleFactor 8과 같은 간단한 명령을 사용하여 Lumen 결과를 개선할 수 있습니다. 이러한 명령은 나뭇잎 그림자의 깜빡임을 제거하고 전반적인 조명 품질을 개선하는 데 도움이 됩니다.

반면에 Path Tracer는 정확도는 높지만, 분위기 재구성, 헤어 리소스, SSS 재질 등 더 많은 조정이 필요합니다.

초기 필드 장면은 미묘한 황혼 및 광도 조명과 볼륨 있는 로컬 안개 레이어를 사용하는 레이 트레이싱을 사용하여 제작되었습니다. 하지만 시간 반사 문제로 인해 특정 컨트롤 없이는 안개가 제대로 작동하지 않아 렌더링이 상당히 어려웠습니다. 또한, 로라의 얼굴은 자연스러운 결과를 얻기 위해 조명을 추가로 조정해야 하는 또 다른 과제가 발생했습니다.

Path Tracer와 Lumen을 비교해 보면, 두 가지 모두 각자의 장점이 있습니다. Path Tracer는 로라의 얼굴에 더 따뜻하고 부드러운 빛을, 그리고 더 매끄럽고 사실적인 그림자를 만들어냅니다. 배경 안개는 과다 노출되지 않아 사실감을 더합니다. 그러나 Path Tracer는 장면의 황혼 분위기, 즉 특유의 ‘백야’ 느낌을 다소 감소시킵니다. 또한 안개나 구름과 같이 과다 노출되거나 제대로 작동하지 않는 볼륨 있는 효과를 처리하는 데 어려움을 겪습니다. 또한, 저조도 환경에서는 64개의 샘플만으로는 선명한 결과를 얻기에 충분하지 않으며, NFOR 노이즈 제거 기능은 노이즈를 발생시킵니다. 하지만 Unreal Engine 5.5에서 Path Tracer의 성능은 이전 버전보다 훨씬 빠르고 안정적입니다.

전반적으로 Path Tracer는 더욱 자연스럽고 영화 같은 효과를 제공하는 반면, Lumen은 여전히 ​​이 장면에 더 실용적인 선택입니다. Lumen은 안개와 구름을 더 잘 처리하고, 조정 작업도 덜 필요하며, 그림자를 흐리게 처리하고 안개의 밝기를 약간 줄여 시각적으로 인상적인 결과를 얻을 수 있습니다.

도시 장면은 원래 레이 트레이싱을 사용하여 제작되었으며, 이후 Unreal Engine 5.5에 맞춰 조정되었습니다. 렌더링 과정에서 여러 가지 기술적 문제가 발생했습니다. 예를 들어, 로딩 불일치로 인해 먼 거리의 빛이 깜빡거리거나, 광원이 겹쳐 고스팅 현상이 발생하거나, 일부 알렘빅 애셋에 템포럴 안티앨리어싱 문제가 발생하는 경우가 있었습니다. SH0050_02와 같은 일부 장면에서는 출력을 안정화하기 위해 대부분의 조명에 대해 그림자 렌더링까지 비활성화해야 했습니다. 메타휴먼의 머리카락 그림자 또한 예측할 수 없는 동작을 보여 콘솔에서 많은 수정이 필요했습니다.

Lumen과 Path Tracer를 비교했을 때 두 시스템 모두 엇갈린 결과를 보였습니다. Lumen은 레이 트레이싱에 가까운 사실적인 조명을 구현했지만, 심각한 빛 깜빡임이 발생했으며, 새로운 Megalights 시스템조차도 이를 수정할 수 없었습니다. 반면 Path Tracer는 깜빡임을 완전히 제거하고 먼 거리의 조명을 더 정확하게 처리하지만, 장면이 상당히 어두워지고 수동으로 조명을 조정해야 합니다. PT는 창문이나 국소적인 안개와 같은 일부 재질을 처리하는 데 어려움을 겪고, 상당한 재구성 없이는 메타휴먼의 머리카락을 제대로 렌더링하지 못합니다.

성능 측면에서는 여전히 Lumen이 더 실용적인 선택입니다. 렌더링 속도가 빠르고 재질이나 공간을 크게 조정할 필요가 없습니다. 하지만 역동적인 장면의 이미지 품질을 유지하려면 지속적인 플리커를 수정하는 것이 필수적입니다. 문제가 해결되면 Lumen의 속도와 안정성 덕분에 이와 같은 복잡한 환경에 적합한 솔루션이 될 것입니다.

PixelField 장면은 Lumen Global Illumination과 Ray Traced Reflections를 결합하여 반짝이는 오토바이 표면, 투명한 바닥 재질, 그리고 배경의 번개 효과와 도시 타워와 같은 빛나는 요소를 강조합니다. 이러한 모든 특성이 생생하고 인상적인 환경을 조성합니다. 이전에 Lora의 머리가 흐릿하게 보이던 앤티앨리어싱 문제가 5.4에서 수정되어 이미지의 전반적인 선명도가 향상되었습니다.

Path Tracer와 Lumen을 비교해 보면, 두 시스템은 반사 및 조명 측면에서 상당히 다른 성능을 보입니다. Path Tracer는 부드러운 반사가 덜하고 번개 재질의 빛나는 반사를 포착하지 못합니다. 그러나 장거리에서는 더 나은 성능을 보이며, 오토바이와 바닥과 같은 물체의 색상이 더 균일하고 디테일이 더 선명합니다. 반면 Lumen은 근거리에서 더 높은 품질의 반사를 제공하고 빛나는 재질을 정확하게 처리하여 더욱 세련되고 생생한 이미지를 만들어냅니다.

성능 측면에서 두 시스템 모두 이 장면에서 좋은 성능을 보였습니다. Megalights 시스템은 광원 수가 제한적이어서 큰 영향을 미치지 못했으며, 64개의 샘플만으로도 깨끗한 결과를 얻을 수 있었습니다. NFOR Denoiser는 특정 영역의 노이즈를 약간 증가시켰지만, 전반적인 품질은 매우 좋았습니다. 두 가지 중에서 Lumen은 발광 반사를 정확하게 처리하고, 명령줄을 통해 미세 조정이 가능하며, 추가 리소스 조정이 필요 없기 때문에 더 실용적인 선택으로 돋보입니다. 따라서 PixelField 장면에 가장 유연하고 효율적인 선택입니다.

여러 장면을 종합적으로 분석한 결과, 몇 가지 주요 결과가 나타났습니다.

• Lumen: Lumen은 대부분의 상황에서 더욱 사실적이고 안정적으로, 장면 변화를 최소화하면서 우수한 이미지 품질을 제공합니다. 그림자와 반사 처리에는 몇 가지 제약이 있지만, 이러한 문제는 제어 명령이나 간단한 조정으로 해결할 수 있는 경우가 많습니다.
• Path Tracer: Path Tracer는 부드러운 그림자나 원거리 반사와 같은 특정 영역에서 탁월한 품질을 제공합니다. 그러나 특히 셰이딩 및 볼류메트릭 효과 구성 요소와 관련하여 심각한 기술적 한계와 호환성 문제가 있습니다.
• Megalights: 새로운 Megalights 시스템은 일관되지 않은 결과를 제공하며, 특히 여러 광원이 있는 장면에서 기존 문제를 해결하기는커녕 악화시키는 경우가 있습니다.
• NFOR Denoiser: NFOR Denoiser의 성능은 일관되지 않으며, 노이즈를 줄이는 대신 증가시키는 경우가 있어 안정적인 결과를 얻으려면 추가적인 조정이 필요함을 시사합니다.
• 성능: Unreal Engine 5.5는 이전 버전에 비해 Lumen과 Path Tracer 모두 전반적인 성능이 향상되었습니다. 하지만 Path Tracer는 대부분의 상황에서 Lumen보다 여전히 느립니다.

요약하자면, Lumen은 품질, 안정성, 그리고 배포 용이성 간의 균형을 더 잘 맞춰 제작 목적에 더 실용적인 선택으로 여겨집니다. 반면, Path Tracer는 그림자나 반사와 같은 특정 효과에 대한 탁월한 처리 능력이 기술적 한계와 추가적인 설정 요구 사항보다 중요한 특정 장면에 가장 적합합니다.

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참고: dev.epicgames.com