지포스 GTX 1080은 엔비디아가 일반 소비자를 대상으로 선보인 파스칼 아키텍처를 기반으로 한 게이밍 GPU다. 엔비디아코리아 이용덕 지사장은 “2년마다 새로운 아키텍처를 내놓는 게 이어질 것”이라면서 이번 배경에는 엔비디아가 매출대비 R&D 투자를 가장 많이 한다는 점이 작용한 결과라고 강조했다.

파스칼 아키텍처는 엔비디아가 지난 1993년 이후 10번째로 내놓은 아키텍처다. 그렇다면 파스칼 시대의 특징은 뭘까. 닉 스탐(Nick Stam) 엔비디아 테크마케팅 시니어 디렉터는 게임 이미지 캡처, 사운드, GTX1080 그리고 파스칼 아키텍처 등을 도입한 신기술까지 4가지를 특징으로 꼽았다.





◇ 안셀 “게임 캡처도 예술이 될 수 있다”=먼저 안셀(Ansel)은 게임 내 화면 캡처를 위한 개인용 스크린샷 캡처 툴이다. 닉 스탐 디렉터는 “안셀 같은 기술을 이용하면 새로운 예술로 자리잡을 수 있을 것”일고 말한다.

보통 게임에서 캡처를 하려면 게임 시점을 따라가면서 캡처를 하는 게 당연하다. 하지만 안셀은 이런 시각이나 시야를 자유롭게 바꿀 수 있게 해준다. 또 EXR 캡처를 지원, 필터와 노출 등을 원하는 대로 바꿀 수 있다.





안셀은 그 뿐 아니라 초고해상도 기술을 지원한다. 게임 화면 내에서 특정 이미지, 부분만 32배나 높은 해상도로 캡처할 수도 있다. 안셀이 지원하는 해상도는 4.5기가픽셀이다. 보통 스마트폰 해상도가 1.2∼1.5메가픽셀에 불과하다는 점을 감안하면 엄청난 고해상도인 것. 덕분에 38×8인치 아예 벽 장식용 포스터를 만들 수도 있다. 이런 고해상도 이미지는 3,600개에 이르는 여러 작은 이미지를 연결한 것이다. 쿠다 기술을 이용해 빠르게 이음새 없이 연결한다는 설명이다.







안셀은 그 뿐 아니라 다양한 특수 효과도 지원한다. 오픈API여서 직접 자기만의 자체 개발 필터를 만들어서 다른 사람과 공유할 수도 있다. 또 360도 이미지 캡처도 이용할 수 있다. 게임 내 장면을 360도로 원샷 촬영할 수 있어 가상현실 헤드셋으로 즐길 수도 있는 것이다.





물론 안셀을 어떤 게임에서나 곧바로 이용할 수 있는 건 아니다. 안셀을 지원하려면 게임 개발사가 코드 40줄만 추가하면 간단하게 이용할 수 있다는 설명이다. 닉 스탐 디렉터는 앞으로 안셀을 통합한 게임이 다수 출시될 것이라고 밝혔다.

◇ 가상현실 오디오까지 ‘VR웍스’=다음은 사운드다. 닉 스탐 디렉터는 먼저 요즘 주목받는 가상현실의 어려움부터 지적했다. 가상현실 시뮬레이션을 하려면 그래픽이 좋아야 하는 건 물론 그래픽 못지 않게 중요한 게 오디오라는 것. 또 햅릭 컨트롤러 같은 게 있으면 촉각까지 인식할 수 있는 등 몰입감을 높일 수 있고 물리엔진으로 현장감을 살릴 효과를 뒷받침해야 한다는 것이다.

실제로 가상현실 화면을 구현하려면 일반 게임보다 7배나 높은 수준의 그래픽이 필요하다. 1920×1080 해상도에 30프레임을 지원하는 일반 PC 게임은 초당 60메가픽셀을 필요로 한다. 이에 비해 가상현실 게임은 3024×1680에 90프레임이면 초당 450메가픽셀에 이르는 수준을 요구하는 것이다.





닉 스탐 디렉터는 HTC 바이브의 엔지니어 발언을 인용, 여기에 현장감 넘치는 오디오를 더하면 승수효과를 누릴 수 있다고 설명했다. 엔비디아의 VR웍스(VRworks) 오디오가 나온 이유다. VR웍스 오디오는 실제 음향이 주변 물체에 반사되거나 부딪치면서 반사되거나 흡수되는 등 다양한 주위 환경과 접해 만들어지는 걸 그대로 반영해주는 기술이다. 엔비디아는 패스 트레이스 오디오(Path Traced Audio)를 이용해 1만 6,000개에 이르는 사물에 대한 반사까지 시뮬레이션이 가능한 기술을 지원한다. 2D가 아닌 3D로 음파 확산을 표현할 수 있게 한 것이다.





엔비디아는 오디오 뿐 아니라 VR웍스에 피직스(physx)와 플렉스(Flex), 디스트럭션(destruction), 헤어웍스(Hairworks), 플로우(Flow), 클로스(Cloth) 등 각종 물리 시뮬레이션을 지원한다.

엔비디아는 이런 VR웍스 효과를 직접 확인할 수 있는 VR펀하우스(VR Funhouse)를 조만간 스팀VR에 공개할 예정이다. 이 가상현실 데모는 오픈소스로 공개해 누구나 기능을 확대할 수 있게 할 계획이다.

닉 스탐 디렉터는 지난해 12월 기준으로 600개에 이르는 가상현실 업체와 협력하고 있지만 지금은 더 늘어났을 것이라면서 VR웍스가 주변 환경과 현실적 모델링을 가능하게 해줘 가상현실의 몰입도와 완성도를 더 높이게 될 것이라고 밝혔다.

https://www.youtube.com/watch?v=nhQCV6pNqY4

◇ GTX1080, 가상현실 성능 2.7배 빨라진 비결=VR웍스나 안셀이 쾌적한 게임 환경을 위한 소프트웨어 인프라 기술이라면 지포스 GTX1080은 하드웨어 인프라다. GTX1080은 기존에 가장 빠르던 타이탄X보다 빠르다. 닉 스탐 디렉터는 GTX1080이 기존의 왕(타이탄X)보다 23∼27%나 더 빨라졌지만 가격대는 타이탄X보다 훨씬 적정선에 판매될 것이라고 밝혔다.

GTX1080은 전력소비량은 GTX980과 비슷하지만 속도는 1.7배 더 빠르다. 와트당 성능이 뛰어난 것. 빠른 성능을 뒷받침하는 기술도 다수 추가했다.





SMP(Simultaneous multi-projection)도 이 가운데 하나다. SMP는 뷰포트 하나를 여러 개로 쪼개서 정확하게 렌더링하게 해준다. 또 바깥쪽은 해상도를 낮추고 중앙은 해상도를 높이는 기존 다중 해상도 셰이딩(Multi-res Shading)과 같은 기능도 지원, 현실감은 높이면서 속도는 높여주는 효과를 준다. 하지만 기존 다중 해상도 셰이딩과 견주면 1.4배 더 빨라졌다는 설명.





그 뿐 아니라 SMP를 이용하면 가상현실 성능은 1.5배나 빨라진다. 이는 오큘러스리프트를 기준으로 설명한 것이다. 오쿨러스리프트에서 기존에 4.2메가픽셀이 들어가던 데이터를 SMP를 이용해 2.8메가픽셀, 그러니까 1.5배 빨라진다는 것이다.

SMP는 폴리모프(Polymorph) 엔진 4.0에 포함되어 있다. 폴리모프 엔진 4.0은 지오메트리 연산 부하를 개선한 싱글 패스 스테레오(Single Pass Stereo)도 지원한다. 기존에는 지오메트리 정보를 양쪽에 2개 보내야했지만 이젠 지오메트리 정보는 1번만 보내면 GPU가 알아서 다른 쪽을 위한 뷰를 자동 생성하는 것이다. 현장 시연을 보면 싱글패스 스테레오를 끈 상태에서 60프레임이 나오던 데모가 기능을 켜자 평균 90프레임 이상으로 유지됐다.





이런 기술 덕에 GTX1080은 가상현실에서 괄목할 만한 성능 향상을 기대할 수 있다. 닉 스탐 디렉터의 설명을 빌리면 가상현실에서 기존 제품보다 성능은 2배, 효율성은 3배를 보여준다는 것.

비동기 연산(Async Compute)도 빼놓을 수 없는 기술 가운데 하나다. 한마디로 말하면 그래픽과 컴퓨팅 프로세싱을 거의 동시에 하자는 것이다. 기존 맥스웰 아키텍처의 경우 정적인 파티션(Static Partition)이 따로 존재했다. 그러니까 고정된 정적인 역할만 서로 처리해야 했던 것. 이에 비해 파스칼은 다이내믹 밸런싱(Dynamic Balancing)을 지원한다. GPU 자원을 유연하게 배분할 수 있게 한 것이다. 좀더 GPU 아키텍처를 효율적으로 쓸 수 있게 하려는 것.





닉 스탐 디렉터는 또 GTX1080이 픽셀 단위로 프리엠프트(preempt)가 가능한 첫 GPU라고 설명했다. 프리엠프트란 한 가지 작업을 하다가 잠시 멈추고 다른 일을 하다가 다시 기존 작업을 재개, 이어가는 걸 말한다. 가상현실을 즐기다 보면 이런 프리엠프트를 하는 경우가 많다. 예를 들어 가상현실 화면을 보다가 보는 시점이 바뀌면 다시 렌더링 작업을 해야 한다. 기존 제품은 이 과정에서 지연시간이 존재할 수밖에 없었다. 하지만 파스칼은 이런 지연시간이나 속도를 개선했다.

파스칼 아키텍처는 이들 기능 외에도 파스칼 HDR를 지원한다. 덕분에 쉴드 같은 제품을 이용하면 쉴드를 거쳐 TV를 통해 HDR를 즐길 수도 있다. 또 패스트 싱크(Fast Sync)를 지원하며 SLI도 새로운 SLI 브리지를 적용해 4K 서라운드에서의 속도를 높였다. GPU 부스트 3.0도 지원한다. 기존 맥스웰은 GPU 부스트 2.0을 지원했는데 3.0은 이론상 모든 전압에서 최대치 클록까지 근접하게 관리할 수 있어 오버클록 마니아의 환영을 받을 것이라는 설명이다.





하드웨어 사양을 보면 GTX1080에 들어간 파스칼 GPU는 GPC 4개, 칩 개당 SM 20개가 있으며 쿠다 코어 수는 2,560개다. 4개였던 이전 모델과 달리 메모리 컨트롤러를 8개로 늘렸다. 동작 속도도 빨라졌다. 기본 클록은 1.61GHz. 하지만 부스트 모드를 이용하면 1.73GHz, 오버클록을 하면 공냉으로도 2GHz 이상이 나온다는 설명이다. 튜닝과 최적화를 통해 동작 클록을 끌어올린 것이다.

메모리는 대역폭 10Gbps를 지원하는 G5X를 이용한다. 빠른 속도로 시그널 전송과 처리를 위해 마이크론과 협력해 최적화를 진행했다고 한다. 여기에는 대역폭 부담을 줄여주는 최적화를 위해 전송 데이터량 압축하는 기술도 포함된다.





예를 들어 픽셀 중에서 빨간색 픽셀이 1만개가 있다면 전부 보내는 게 아니라 마치 메타데이터처럼 1만개라는 정보만 보내주는 식이다. 이를 통해 파스칼은 압축효율은 1.2배, DRAM 대역폭은 1.4배를 늘려 전체 전송 효율은 1.7배로 높아졌다고 한다. 실제로 엔비디아가 예시로 보여준 GTA5 게임의 경우 기존 GTX980과 견주면 압축 효율이 18% 더 높다.

GTX1080은 16nm FinFET 공정을 적용한 제품이기도 하다. 이에 따라 기존보다 성능이 30% 개선됐다고 한다. GTX980은 28nm 제조공정에 동작 클록은 1,217MHz였던 데 비해 GTX1080은 16nm FinFET 공정을 적용, 동작 클록은 1.733MHz로 높이고 효율은 게이밍의 경우 1.7배, 가상현실은 2.7배에 달한다는 것이다.





GTX1080은 5월 27일부터 출시된다. 제조사 견적 가격은 599달러지만 엔비디아가 이번부터 내놓는 파운더 에디션(Founder Edition)의 경우 699달러에 구입할 수 있다. 또 한 단계 낮은 GPU인 GTX1070의 경우 파운더 에디션은 479달러에 내놓는다. 파운더 에디션이란 예전에 엔비디아가 내놨던 레퍼런스 모델을 아예 상품화한 것이다. 33dB, 2,200rpm을 지원하는 고품질 저소음 쿨러를 써서 쿨링 성능이 뛰어나다는 설명이다.

https://www.youtube.com/watch?v=JUL6Gc2g4kg

이석원 기자  lswcap@techholic.co.kr

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