새 PowerVR GPU의 3D 광선 추적과 양자물리학은 실사와 같은 향상된 3D를 아이폰, 아이패드, 애플TV에 가져올 것이다.

PowerVR GR6500 architecture Source: Imagination Technologies

애플의 iOS 기기에 쓰이는 A-시리즈 프로세서의 GPU PowerVR 그래픽 코어 프로세싱 개발사 이메이지네이션 테크놀로지가 CES 에서 애플의 차세대 제품군들에서 나타날 운명의 실시간 관성 추적 3D 그래픽 렌더링이 가능한 새로운 모바일 엔진을 선보였다.

CES 에서의 발표에 따르면, 그 컴퍼니는 "광선 추적 하드웨어 GR6500은 매우 향상된 그래픽 알고리즘에 대한 문을 연 것이고 이전에 존재했던 알고리즘이기는 하나 highest end 성능의 데스크탑 GPU들은 수백 와트(watts)를 소비한다." 언급했다.

새로운 아키텍처는 지난 2014년 처음으로 아웃라인이 잡혔다. 이미지네이션은 이제 "최대 속도로 작동" 하는 것을 실리콘에서 실행으로써 입증을 하는 중이다.

이미지네이션은 또한 "GR6500 GPU는 하이브리드 통합 게임 엔진이 동일 GPU 상에서 동시에 사용되는 모든 부분이 가능하다. 래스터(raster)와 광선 추적 모두 동시에 실행할 수 있고 데이터는 랜더링 파이프라인을 통해서 처리가 어려운 컨텍스트 스위칭과 파워 메모리 트래픽을 완벽하게 최소화 시켜 효과적으로 처리시킬 수 있다." 설명했다.

Traditional, rasterized-only rendering cannot model light transport accurately

모양에 대한 장면과 현상 요소를 구축한 이전까지의 3D 랜더링(상단)과 비교해보면, 광선 추적 기술은 그래픽 프로세서가 계산하는 것을 가능케 하여 양자물리학으로 장면에 대한 빛 소스와 그것들의 반응을 음영과 함께 선명하게 표현해 낼 수 있으며, 베이직 3D 렌더링으로 전달하하여 실사와 같은 이미지를 표현해 낼 수 있다.

cf. 애플이 OpenGL을 대체할 Metal 이라는 자체 기술을 공개했을 당시 알렉스 세인트 존(다이렉트X 핵심 개발자 3명 중 한명)은 그의 Blog 를 통해서 메탈 API가 OpenGL을 시대를 종식 시킬 것이고 애플이 3D 기술 생태계를 변화 시킬 것이라는 취지의 글을 남겼으며 이때 존 또한 광선 추적과 양자물리학을 다시 배우는 중이라 전한적이 있다.

PowerVR Ray Tracing offers ultra-realistic shadows, reflections and transparency at no extra cost

광선 추적은 실사 3D 장면을 만드는 과정에서 물체들이 표현되는 복잡한 공정을 엄청나게 간소화 시킨 것이다. 그러나 10억 광선들이 계산에 요구 되는 프로세싱은 많은 량의 전력을 요구하기에 일반적으로 3D 광선 추적은 파워풀한 워크스테이션(Workstation, 고성능 PC)에 쓰여왔다.

모바일 기기에서 이것들을 구현하기 시작했다는 것은 최근에서야 (한계점을)극복했다는 것이고 특히 가상 현실과 증가된 사실감에 대해서 큰 관심을 받는 중이다. 이메이지네이션은 현재 PowerVR GR6500 칩이 "GFLOPS(기가플롭스, 1초당 부동 소수점 연산 실행 횟수를 10억 단위로 표현한 것) 퍼포먼스의 2배이고, 대역폭 조건과 소비 전력 조건을 갖췄다." 전하여 (광선 추적과 양자물리학이 응용된)GPUs 가 오늘날 스마트폰으로 적용이 가능해졌다는 것을 의미하기도 한다.

컴퍼니는 또한 PowerVR 광선 추적 기술이 대단히 안정적이고 좀 더 파워풀한 코어로 효율 향상이 진행되고 있다고 전했다.

애플은 전통적으로 향후 로드맵에 관하여 언급을 하지 않는다. 그것(애플의 로드맵)의 중심에는 A-시리즈 칩이 있고, A-시리즈 칩에는 아이폰이 처음 등장한 이래로 iOS 기기에서 사용중인 PowerVR 그래픽이 있다.

아이폰의 GPU-가속 유저 인터페이스는 2007년 이례로 아이폰이 소개될 때 마다 등장하는 주요 부분이다.

구글의 안드로이드와 마이크로소프트의 윈도우즈 모바일을 포함하여 다른 스마트폰 플랫폼들이 지난 몇년 동안 GPU로 향상된 사용자 인터페이스의 가치를 인지하는데 실패했고, 경쟁사들이 '(말)더듬 거리는 듯한 laggy UI'를 제공하는 동안 애플은 멀리 떨어져 있었다.

cf. 이같은 이유로 드디어 구글도 안드로이드 N 부터 Vulkan 그래픽 규격을 지원 할 것이라는 루머가 있다.(참고: 안드로이드 N 부터 Vulkan 그래픽 규격 지원할 수도)

애플은 아이폰과 차세대 아이패드 소개에서 GPU를 중요한 부분으로 계속해서 강조해나갈 것이다. 공격적인 공세로 새 그래픽 기술들이 표현될 것이다.(애플의 키노트에는 늘 '게임' 퍼포먼스와 GPU 퍼포먼스 향상이 강조된다.) 애플은 지난 2008년에 매입한 3%의 이미지네이션 테크놀로지 지분 점유율을 9.5%까지 늘려놨다.

2011년에 이미지네이션은 새 PowerVR Series6를 "Rogue" 아키텍처로 라이센싱 하기 시작했고 애플은 이를 2013년에 A7에서 채택했으며 메탈 그래픽 프레임 워크와 쉐이더 랭귀지에 아키텍처 플랫폼으로 쓰였다.

애플의 CPU와 GPU 개발 양상은 가속화되는 중이다. 이는 이미지네이션의 최신 기술이 아이폰7에 채택될 수 있으며, 광선 추적 핵심 기능들은 iOS와 앞으로 출시 될 차세대 아이패드들과 애플TV에 적용 될 수 있다.

(반드시 그럴 것이고, 그럴 수 밖에 없으며, 특히 무언가 새로운 수익원이 필요한 애플이기에, 전원으로 연결되어 소비전력 문제가 해결되는 차세대 애플TV의 행보에 주목할 필요가 있다. 다만, 애플이 막대한 수익을 내는 중인 아이폰, 아이패드들 대비 한 세대 전의 A칩으로 저가 공세를 하기 시작한 애플TV4세대 임으로 일단은 wait and see 다.)

번역

참고: (1), (2)

이해가 잘 가지 않는 non-techncial 유저들을 위해서 아주 쉽게 설명을 하자면, 애플의 GPU 제조업체이자 애플이 지분을 보유중인 이메이지네이션 테크놀로지가 A-시리즈 칩에 들어갈 새 GPU 아키텍처를 선보였고, 이는 지난 2014년 iOS 8에서 소개된 메탈 API를 지원하며 3D 랜더링 프로세싱에 필요한 복잡한 공정을 10억 이상의 빛을 이용한 양자물리학과 광선추적이라는 기술로 더 높은 퀄리티의 3D 랜더링 구현이 가능해졌다는 것이다.

이미지네이션 테크놀로지의 기술을 주목할 필요가 있는 부분은 광선 추적과 양자물리학은 애플 뿐만 아니라 Adobe, AMD, 인텔, MS 등 메이저 IT 업체들도 구현 가능한 기술이며 실제로 하드웨어에서 이를 선보였기는 하지만, 10억 이상의 빛이 필요한 만큼 소비전력 문제가 있어 모바일로의 도입이 어려웠던 것을 이미지네이션 테크놀로지가 이를 해결한 것이다. 이로써 애플이 자체적으로 GPU를 개발 중이라는 루머는 현실성이 낮아졌다.

더 쉽게 설명하면, 지금 아이폰6S의 A9 칩이 가장 빠르고 그래픽 퍼포먼스가 높듯이, 아이폰7 또는 아이패드 프로2세대가 그렇게 될 것이고, (본문 참조)iOS 10의 멀티태스킹 기능 또한 강화될 것이다.

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