6-2. 스토캐스틱 샘플링 | UE5 Rendering Deep Dive

01

Stochastic Light Sampling

                    알고리즘 개념
                    // 각 픽셀당 고정 수의 레이
RaysPerPixel = 2~5 (중요 광원으로)

for each pixel:
    select important lights (importance sampling)
    for each ray:
        trace toward selected light
        if hit:
            add light contribution
    denoise accumulated lighting
                

02

Ray Guiding (중요도 샘플링)

광원 중요도 계산

광원 중요도 = f(거리, 강도, 가림 가능성, 영향력) 높은 중요도 -> 더 많은 샘플 낮은 중요도 (가려진 광원) -> 적은 샘플 주기적으로 가려진 광원도 샘플링 (가시성 변화 확인)

03

디노이징 시스템

스토캐스틱 노이즈 제거 전략

픽셀당 소수의 레이만 사용하므로 원시 결과에는 상당한 노이즈가 포함됩니다. MegaLights는 다단계 디노이징으로 이를 해결합니다.

디노이징 파이프라인

Raw Sample
노이즈 있음 -> Spatial Filter
공간 필터링 -> Temporal Accumulation
시간 축적 -> Final Output
깨끗한 조명

                    디노이저 설정
                    // 디노이저 모드
r.MegaLights.Denoiser = 1           // 시공간 디노이저 활성화

// 시간적 축적 (정지 카메라에서 품질 향상)
// 여러 프레임의 샘플을 축적하여 수렴
// 카메라/오브젝트 이동 시 축적 리셋

// 공간적 필터링
// 인접 픽셀의 유사한 조명 정보를 활용
// Edge-aware로 경계 보존
                

디노이징 트레이드오프

강한 디노이징은 노이즈를 줄이지만 디테일 손실을 유발할 수 있습니다. 약한 디노이징은 디테일을 보존하지만 노이즈가 남을 수 있습니다. 샘플 수를 늘려 원본 품질을 높이는 것이 가장 효과적입니다.

04

샘플링 품질 설정

품질과 성능의 균형

                    샘플링 품질 조절
                    // 픽셀당 샘플 수 (핵심 품질 변수)
r.MegaLights.NumSamplesPerPixel = 8   // 기본
r.MegaLights.NumSamplesPerPixel = 16  // 고품질
r.MegaLights.NumSamplesPerPixel = 4   // 성능 우선

// 다운샘플 모드 (성능 절약)
r.MegaLights.DownsampleMode = 0  // 풀 해상도
r.MegaLights.DownsampleMode = 1  // 반 해상도

// 다운샘플 시 업스케일 품질
// 반 해상도 + 고품질 업스케일로 성능/품질 균형
                

프리셋	SamplesPerPixel	Downsample	용도
Performance	4	Half	60fps 타겟
Balanced	8	Full	일반 사용
Quality	16	Full	시네마틱

Scalability 연동

MegaLights 품질 설정을 Scalability ini에 통합하면 하드웨어 티어별로 자동 조절됩니다. Low 티어에서는 r.MegaLights.Allow = 0으로 비활성화하고 기존 조명을 사용하는 것도 고려하세요.

SUMMARY

핵심 요약

픽셀당 고정 레이 수로 일정한 비용
중요도 샘플링으로 중요한 광원에 집중
시공간 디노이징으로 노이즈 제거
NumSamplesPerPixel과 DownsampleMode로 품질/성능 조절

PRACTICE

도전 과제

배운 내용을 직접 실습해보세요

실습 1: 샘플 수에 따른 노이즈 비교

r.MegaLights.NumSamplesPerPixel을 2, 4, 8, 16으로 변경하면서 조명의 노이즈 수준과 GPU 비용(ProfileGPU)을 비교하세요. 카메라를 정지시킨 상태에서 시간적 축적의 효과도 관찰하세요.

실습 2: 다운샘플 모드 테스트

r.MegaLights.DownsampleMode를 0과 1로 전환하면서 조명 품질(특히 작은 라이트의 경계)과 GPU 비용의 차이를 측정하세요.

심화 과제

조명이 복잡한 실내 씬(50개 이상의 다양한 크기/색상 Point Light)에서 Ray Guiding의 효과를 관찰하세요. 특히 가려진 광원(벽 뒤)과 보이는 광원의 샘플 분배가 어떻게 달라지는지, 시간이 지남에 따라 가시성 추적이 어떻게 수렴하는지 분석하세요.