GameWorks

NVIDIA가 2013년에 처음 소개한 이후 2014년에 정식 공개했으며, 300명의 엔지니어와 라이브러리, 개발 툴을 통칭하는 말이다.
16년 1월 기준 15만 명 이상의 개발자가 등록됐다고 한다. 다만 일각에서는 엔당 독점을 강화할 뿐이라는 식의 부정적 인식도 있다.

화재, 연기, 폭발 효과를 생성하는 시스템이다. GRID 기반 유체 시뮬레이션과 볼륨 렌더링 엔진을 결합한 제품.

높은 품질의 피부와 눈의 음영을 구현하기 위한 라이브러리이다. 주요 특징으로는 고품질 피부 그림자, 깊은 산란, 눈 반사가 있다.

모피, 모발의 물리효과를 실시간으로 시뮬레이팅하고 렌더링하는 기술이다. 게임에 따라 게임 내 설정된 풍향에도 영향을 받는다. HairWorks 1.1에서는 50만 가닥까지 지원한다. 캐릭터 모발 등에서는 아직 최적화가 부족해서 부자연스러운 모습을 보여주지만 몬스터 등의 털은 충분히 자연스러운 모습으로 만들 수 있다. 시네마틱 트레일러들에서 보여주는 수준까지는 안 된다는 것이다. 덕분인지 이 옵션을 켜면 제대로 돌릴 수 있는 그래픽카드가 몇 되지 않는다. 위쳐 3 기준으로 상옵+헤어웍스에 30 FPS 이상으로 구동하려면 못해도 GTX 970 정도는 있어야 한다.

더 위쳐 3나 파 크라이 4, 몬스터 헌터 온라인 BM 등에 들어갔다.

VXGI(Voxel Accelerated Global Illumination)는 복셀화를 이용해 동적인 전역 조명을 구현하는 NVIDIA GameWorks의 라이팅 기술이다.

현재까지도 3D 게임들은 단일 씬에 비해 넓은 레벨과 방대한 메시들에 대한 빛 계산량을 줄임으로써,
보다 최적화된 실행을 위해 고정된 라이트맵을 구워내는 방식으로 간접광 및 전역 조명을 표현하고 있다.
VXGI는 Voxel Cone Tracing 방식을 베이스로 각 메시를 복셀화하여 빛을 받는 영역을 나누고,
나뉘어진 각 복셀마다 프레임 단위로 라이팅을 업데이트하여 실시간 동적 라이팅을 구현한다.

가장 큰 장점은 그림자와 앰비언트 오클루젼 등의 효과를 위해 라이트맵을 일일히 굽는, 굉장히 오랜 시간이 소요될 수 있는 작업이 필요 없다는 것이다.
또한, 복셀들이 빛의 산란까지도 처리하기 때문에 정확한 디퓨즈 및 컬러 블리딩 표현이 가능하다.
또 다른 특징으로는 라이팅 정보가 반영되지 않았던 기존의 Emissive 머티리얼에도 간접광 효과를 부여할 수 있고
재질의 Specular에 따라 변하는 반사광 표현을 통해 SSR(Screen Space Reflection)의 특징을 극대화하는 등 사실적인 라이팅이 가능하다는 것이다.

이러한 고품질의 라이팅 표현으로 인해 컴퓨터의 사양을 굉장히 많이 타는 기술이다.
또한 Specular 반사 효과의 해상도도 아직은 낮은 수준으로 지원하며,
애니메이션이 들어간 메시가 씬에 들어갈 경우에 기존 방식보다 오류와 프레임레이트 측면에서의 안정성이 떨어진다는 것이 단점이다.
Maxwell 아키텍쳐 이상의 최소 지포스 GTX 950급 그래픽카드가 필요하다.


언리얼 엔진 4와 VXGI를 이용한 데모 영상
현재 GitHub를 통해 언리얼 엔진 4와의 통합 소스 코드를 받을 수 있다.

Percentage Closer Soft Shadows
실제 그림자를 보면, 물체가 광원과 떨어진 거리에 따라 그림자의 선명도가 달라지는걸 볼 수 있는데, 그 동안의 그림자 처리 기술은 그런걸 구현하지 못하였다. 하지만 ShadowWorks에 의해 개발된 PCSS는 그림자를 생성하는 오브젝트의 거리와 크기를 계산하여 그림자의 선명도를 조절한다.

위의 이미지를 보면, PCSS가 적용된 이미지의 상단에 있는 그림자는 하단의 그림자 보다 비교적 선명한 것을 알 수 있다.

실제 그림자의 물리 작용을 모방해서 표면 종류와 거리에 따른 그림자 선명도를 시뮬레이팅한다. 참고 GTA V에서 찍은 비교 사진이다. 야자수 그림자에서 효과가 두드러지는 것을 볼 수 있다.

광원이 고정되어 있는 SSAO와 달리 실제 광원에 따른 AO 시뮬레이션을 한다.

포스트 프로세싱, 즉 후처리 효과들로 구성된 패키지. ENB나 ReShade 등의 그래픽 모드들이 건드리는 것도 바로 이 후처리 과정이다.

카메라 초점을 모방해 초점 잡힌 곳은 선명하게 하고 나머지는 흐리게 하는 효과. 컷씬 등에서 시네마틱한 분위기 연출을 위해 필수적인 이펙트 중 하나다. 사진에서의 아웃포커싱과 비슷한 효과다.

크롤링 및 플리커링을 줄여주는 영화 스타일의 안티에일리어싱. 자세한 내용은 안티 에일리어싱 항목 참조.

NVIDIA에서 제공하는 물리 엔진. 피젝스(피즈-엑스)라고 읽는다. 원래 에이지아의 소유였으나 2008년에 NVIDIA가 에이지아를 인수하여 NVIDIA의 소유가 되었다. 그래픽카드의 GPU를 이용하여 3D 가속을 하는 기술이라고 요약할 수 있다.

(에이지아 시절엔 PPU라고 전용 칩을 단 전용 카드를 따로 썼다.) 이로 인해 세밀하고 사실적인 물리 효과를 표현할 수 있게 됐다.


2세대 PPU는 인터페이스가 PCI에서 PCIE로 변경되었고 단순 물리연산 뿐만 아니라 렌더링에도 도움을 주게 설계되었다.

피직스의 최소 사양은 최소 32개의 CUDA 코어 및 256MB의 전용 그래픽 메모리가 탑재된 지포스 8 시리즈 이후의 모델[1]이어야 하며 일반적으로, PhysX 전용 GPU가 장착되어 있지 않다면 512MB 그래픽 메모리가 권장된다. 근데 그 정도 가지고는 제대로 못 돌린다[2]

대표적으로 Unreal Engine 3, Unreal Engine 4, Unity 3D, Gamebryo, Vision, Instinct, Trinigy, Diesel, Hero, BigWorld 등의 유명 게임 엔진들이 PhysX를 기본 물리 엔진으로
차용하고 있으며, EA, THQ, 2K Games, SEGA 등의 게임 개발사들이 PhysX 기술을 활용하고 있다.

앨리스 매드니스 리턴즈, 미러스 엣지, 배트맨: 아캄 시티, 배트맨: 아캄 오리진, 보더랜드 2, 와치 독스, 염소 시뮬레이터(...)에서 대표적으로 적용되었다.


배트맨: 아캄 오리진에 적용된 피직스 기술 영상. 화려한 물리 효과가 돋보인다.

AMD에서는 개방된 기술이 아닌 이러한 배타적 표준 기술은 망할 수 밖에 없다고 NVIDIA를 비판했으며 존 카맥도 "이건 아무 쓸모 없는 짓"이라고 깐 적이 있다. # 부서지는 유리창의 표현이나 바람에 휘날리는 옷자락 같이 사실적인 물리적 표현이 게임 플레이라는 면에서 볼 때 별로 중요치 않은 건 사실이다. 일례로 Tressfx는 DirectCompute 기반이므로 AMD나 NVIDIA의 GPU 모두 적용 가능한 반면, PhysX는 NVIDIA GPU만 가능해서 사용자가 어떤 VGA를 쓰냐에 따라 게임의 사양이 달라지게 된다.

사실 AMD는 더 이전부터 해당 기술을 밀고 있었고 하복 엔진과 협력하고 있었지만, 하복은 GPU 가속에 관심없는 인텔이 인수해버리고, 같이 하복에 물먹은 NVIDIA는 에이지아 인수로 먼저 결과물을 내놓는 바람에(...) 이 포도는 신맛이 날게 틀림없어, 왜나면 내가 물먹었으니깐! 이후 오픈 소스인 블릿 엔진과 협력하여 성과[3]를 내놓기도 했으나, 원래 목적인 PC 게임에서의 PhysX의 대항마에서는 지원 게임이 거의 없다. 안습 PhysX와 관련된 사건들을 쭉 정리한 글이 있으니 관심있는 위키러는 읽어보자.

여담으로 Windows 7부터 복수의 VGA를 별도로 사용이 가능해짐에 따라 라데온을 메인, 지포스를 피직스 가속 장치로만 사용하는 편법, 일명 '하이브리드 PhysX'라는 것이 생겨났다. 다만 그냥 장치를 설치만 해서는 피직스 사용이 불가능하고[4], 별도의 피직스 크랙을 설치해야 하는 등 과정이 다소 복잡하다는 게 흠 엔비디아도 이걸 알고 있는지, 갈수록 설정 방법이 복잡해지고 있고 최신 드라이버로 갈수록 수정이 오래 걸리고 있다..[5] 그래도 CUDA 사용이 가능한 지포스 8 시리즈 이상의 그래픽카드만 있다면 피직스 지원 게임에서 라데온 단일 카드보다 프레임이 넘사벽으로 나오기도 한다.[6][7]

분명 나쁘지 않은 기술이기는 하지만, 현재로서는 그냥 화면의 그래픽 효과를 좀 화려하게 만드는 것 이상으로 적용하기에는 힘든 기술이다. 그래픽 효과가 아닌 게임 플레이 그 자체에 피직스 기술을 대량 적용하자니 CPU로 연산 가능한 하복과 달리 피직스는 별도의 GPU 파워를 필요로 하고, 그 말은 자칫 피직스 연산을 수행할 하드웨어 시스템이 마련되지 않은 기기, 즉 지포스가 달려있지 않은 기기에서는 게임 자체를 플레이하지 못하게 될 공산이 크기 때문이다.[8] 더욱이 PC도 PC지만 콘솔 이식에도 차질이 생긴다는 문제도 있다. 그래서 엔비디아가 피직스를 푸시한 지 몇 년이 지난 지금도 유리창이 와장창 깨지거나, 옷이나 천막이 미친듯이 펄럭이고 연기나 안개가 신비롭게 퍼지는 정도에나 피직스가 활용되는 수준으로 그치고 있다.

게다가 안정성을 중시하는 게이머들은 그래픽카드의 성능이 아주 좋지 않으면 프레임 하락을 방지하기 위해 그냥 꺼버리기 일수다. 아니, 오히려 갈수록 게임들의 최적화가 개판이 돼 가면서 그냥 켜지 않는 게 기본 사양이 돼 버렸다. 기술은 좋은데 제대로 쓸 수 있는 사람은 한정적이고, 꼭 필요한 것도 아니니 존 카멕의 말마따나 쓸데없는 짓거리가 돼 버린 것. 애초에 하드웨어 스펙을 미친 듯이 따지며 지포스 그래픽카드에서만 구동이 가능하기에 미래가 어두웠으며, 결국 2015년 NVIDIA가 피직스 자체의 소스 코드를 공개하며 오픈소스로 전환하였다. 물론 피직스를 셀링포인트로서 포기한 것은 아니며, GPU 가속 부분은 여전히 오픈소스가 아니다.

하지만, 이전에도 에이지아 시절부터 보급화를 위해 피직스 엔진 자체는 무료였으며, NVIDIA에 인수된 이후론 지원을 잘 받아서 거의 업계 1위의 점유율을 가지고 있다. 때문에 'NVIDIA의 GPU 가속 기술을 이용한 피직스 효과'가 아닌 '물리 엔진으로서의 피직스 엔진'을 사용하는 게임들은 의외로 매우 많다. 드래곤 에이지 오리진도 그 대표적인 예 중의 하나이며, 유니티3D와 언리얼 엔진같은 메이저급 게임 엔진들이 기본으로 내장하고 있는 물리 엔진 또한 PhysX 엔진이다. 이로 인해 가끔 라데온에 왜 피직스를 설치하냐는 컴맹들의 오해를 사기도 한다.

사실 피직스의 대중화에 발목을 잡은 건 AMD의 GPU 가속 물리엔진이 몇 차례나 물먹은 끝에 흐지부지 돼 버린 탓도 있다. GPU 가속 피직스가 표준이 돼 버리면 지포스가 달려있지 않은 기기에서는 게임 자체를 플레이하지 못하게 될 공산이 크게 된 것. 콘솔 이식 문제 역시, 어차피 들어가는 GPU는 NVIDIA 아니면 AMD 것이 된 시대이므로 AMD 물리 엔진 계획만 성공했더라면 지원에 큰 어려움이 없었을 가능성이 크다고 볼 수 있다.

2018년 12월 3일 GPU 가속을 포함한 모든 피직스 SDK가 오픈 소스로 전환되면서 다양한 시스템에서 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

2009년에 처음 발표된 프로그래머블 레이트레이싱(광선 추적) 구현을 위한 프레임 워크. 정교한 앰비언트 오클루젼(Ambient Occlusion) 및 라이트 베이킹과 같은 작업을 GPU 가속화하기 위해 개발되었으며, 게임웍스가 나오기 이전까진 범용이었으나 게임웍스로 편입되면서 게임용 OptiX를 OptiX For Games라고 정의하고 있다.
PhysX처럼 CUDA를 이용하므로 CUDA를 지원하는 지포스 8 시리즈 이상의 그래픽카드라면 구현할 수는 있지만 레이 트레이싱 기법의 렌더링 자체가 실시간 렌더링이 주가 되는 게임에서 모두 활용하기엔 현세대 플래그쉽 그래픽카드 1장으로는 어림도 없을만큼 매우 높은 사양을 요구하기 때문에 활용도가 높지 않다.

그러다가 지포스 RTX 20 시리즈가 나오면서 제한적이나마 실시간 레이트레이싱 연산 구현이 가능하게 되었다. 하지만 RT 코어가 탑재된 RTX 20 시리즈 그래픽카드조차 레이트레이싱 기술이 어느 정도 구현된 AAA 게임들 한 해서 제대로 즐길 수 있는[9][10] 모델이 일반 게이밍용 제품군에서 최상위 라인인 RTX 2080 Ti 말고는 딱히 없을 정도로 레이트레이싱 연산의 절대적인 성능 자체가 부족해서 RTX 20 시리즈 그래픽카드 제품군의 투입 자체가 시기상조라는 반응이 많다.