29. 렌더링 파이프라인(Rendering Pipeline) 이란?

 

 

 

"렌더링 파이프라인(Rendering Pipeline)"

 

 

개발을 하다보면 씬에 오브젝트를 몇 개만 놓았을 때는 잘 돌아가던 게임이, 

빛이나 그림자, 이펙트같은 요소들이 늘어나면서 갑자기 버벅일 때가 있다.

 

이럴 때 무엇이 화면에 그려지는지는 보이는데, 어떤 순서로 그려지고 어디서 비용이 커지는지는 잘 보이지 않는다.

 

이때 필요한 개념이 바로 렌더링 파이프라인(Rendering Pipeline)이다.

 

Unity 문서에서도 렌더 파이프라인을 “씬의 내용을 화면에 표시하기 위한 일련의 처리 과정” 관점으로 설명하고, 

URP/HDRP/커스텀 SRP 같은 선택지를 안내한다.

 

오늘은 렌더링 파이프라인이 뭔지, 한 프레임이 화면에 나오기까지의 흐름을 간단하게 정리해볼 예정이다.

 

 

 

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1) 렌더링 파이프라인이란?

게임 속 데이터(카메라/오브젝트/머티리얼/라이트)를 최종 화면 픽셀로 바꾸는 처리 순서이다.

 

즉, 3D/2D 씬 데이터를 바로 화면에 찍는 게 아니라,
중간에 정렬/선별/그리기/조명/합성 같은 과정을 거쳐서 우리가 보는 한 장의 프레임이 만들어진다.

 

 

씬 데이터(오브젝트/라이트/카메라)
            ↓
무엇을 그릴지 결정 + 그리기 명령 준비
            ↓
GPU가 픽셀 계산
            ↓
최종 화면 출력

 

 

 

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2) 한 프레임이 그려지는 흐름은?

 

[CPU]
- 카메라 기준으로 보이는 것 추리기
- 그릴 순서 정리하기
- 그림 그리기 준비

             ↓ (명령 전달)

[GPU]
- 정점(모서리 점) 위치 계산
- 삼각형을 화면 픽셀로 펼치기
- 픽셀 색 계산(텍스처/조명)
- 겹치는 것 정리(앞뒤/투명)

             ↓

[화면]
- 최종 프레임 출력

 

CPU와 GPU를 예를들면,

CPU: 무엇을 어떤 순서로 그릴지 준비하는 감독

 

GPU: 실제로 픽셀을 계산해서 그리는 작업자

 

 

성능 이슈가 생겼을 때도
CPU 쪽 준비가 느린지, GPU 쪽 픽셀 계산이 무거운지를 나눠 보는 것이 중요하다.

 

 

 

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3) 렌더링 파이프라인의 특징 4가지

 

(1) 보이지 않는 것은 최대한 제외함 (Culling)

카메라 밖에 있는 오브젝트까지 전부 그리면 낭비다.
그래서 렌더링 전에 안 보이는 것을 최대한 제외하려고 한다.

카메라 시야 밖 오브젝트
→ 후보에서 제외
→ 그리기 비용 절약

 

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(2) 같은 조건의 오브젝트는 묶어 처리함 (Batching)

오브젝트를 하나하나 따로 그리는 건 비용이 늘기 쉽다.
그래서 가능하면 묶어서 처리하려고 한다.

(배치/인스턴싱 같은 개념)

 

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(3) 투명 오브젝트는 정렬/겹침 때문에 비용이 커지기 쉬움

불투명보다 그리는 순서가 중요하고, 겹치면 겹칠수록 비용이 커지기 쉽다.
(UI, 파티클에서 특히 체감)

 

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(4) 후처리는 품질을 높이지만 비용이 추가됨

Bloom, Color Grading, Motion Blur 같은 후처리는 화면 품질을 올리지만, 

당연히 연산 비용도 추가된다.

 

 

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4) Unity의 렌더 파이프라인 종류

 

Built-in Render Pipeline

예전부터 많이 쓰인 기본 파이프라인

기존 프로젝트/레거시 자료에서 자주 보임

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URP (Universal Render Pipeline)

범용/확장성/성능 밸런스 쪽

모바일~PC까지 폭넓게 고려할 때 많이 선택

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HDRP (High Definition Render Pipeline)

고품질 그래픽/하이엔드 플랫폼 중심

더 무겁지만 표현력/기능이 강함

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커스텀 SRP (Custom Scriptable Render Pipeline)

Unity가 제공하는 SRP API 위에서 프로젝트에 맞는 렌더 파이프라인을 직접 만드는 방식
(URP/HDRP를 쓰는 대신 렌더링 흐름을 C#으로 직접 설계/제어함)

 

 

[Built-in]   : 익숙한 기본형(레거시 프로젝트에서 자주 봄)
[URP]        : 범용 / 성능 밸런스 / 넓은 플랫폼
[HDRP]       : 고품질 / 하이엔드 그래픽 중심
[Custom SRP] : 렌더링 흐름을 직접 설계/제어 (고급/특수 목적)

 

 

 

 

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5) Unity에서 프레임을 눈으로 보는 방법은?

 

렌더링 파이프라인은 추상적이라 글만 읽으면 헷갈릴 수 있다.

이럴 때 Frame Debugger를 켜 보면, 

한 프레임이 어떤 렌더링 이벤트(드로우콜 등)로 구성되는지 단계별로 볼 수 있다. 

 

 

이전에 연습했던 씬을 Frame Debugger를 통해 한번 봐보자.

 

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Frame Debugger는

Window -  Analysis - Frame Debugger로 볼 수 있다.

 

 

 

 

Frame Debugger을 통해 볼 씬은 이전에 시네머신을 연습했던 씬이다.

 

 

 

 

처음 창을 키면 다음과 같이 창이 생기는데 

'Enable' 버튼을 눌러주자.

 

 

 

그럼 다음과 같이 항목들(렌더링 이벤트)이 생긴다.

이 항목들이 위에서 아래의 순서로 화면이 출력되는 것이다.

 

 

 

그리고 중간에 슬라이더를 통해서 애니메이션 형식처럼 프레임이 출력되는 것을 볼 수 있다.

 

 

 

이걸 한 번만 봐도,
화면이 그냥 한 번에 나오는 게 아니고, 오브젝트/패스가 순서대로 쌓이는 것을 볼 수 있다.

 

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6) 렌더링 최적화를 한다면 어디부터 보면 좋을까?

렌더링 최적화를 처음 할 때는 아래 순서로 확인 하는것이 부담이 적다.

 

(a)오브젝트 수가 너무 많은가?

(b)투명(UI/파티클) 겹침이 과한가?

(c)라이트/그림자 수가 많은가?

(d)후처리가 과한가?

 

(e) Frame Debugger로 실제 렌더 순서를 확인했는가?

 

처음부터 셰이더 내부까지 파고들 필요는 없고,

무엇이 많이 그려지는가부터 보는 게 훨씬 쉽고 편하다.

 

 

 

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7) 오늘의 한 줄 요약

 

 

『 렌더링 파이프라인(Rendering Pipeline) 은 씬 데이터를 화면 픽셀로 바꾸는 전체 과정이다. 』