Unity) 드로우콜 DrawCall

 

1. 드로우콜  이란

간단하게 CPU가 GPU에게 렌더링 작업을 수행하도록 명령을 하는것이다.

게임은 실시간 렌더링 어플리케이션이다. 

실시간으로 렌더링을 수행하기에, 한 프레임의 렌더링은 오브젝트를 하나하나 그릴때마다 여러 정보들을 CPU에서 GPU로 전달하여 그리도록 명령한다.

CPU가 중앙처리 장치인 만큼 GPU에게 명령하기 떄문에 CPU의 의해 핸들링 되는 구조이다.

여기서 알아야 할 것은 CPU와 GPU는 각각 자신들이 메모리 공간을 가지고 있다. CPU의 메모리는 RAM이 주로 사용된다. 즉 이 RAM에 각종 데이터들이 담기고 CPU가 이를 이용하여 연산을 수행하게 된다. 그래픽 처리도 GPU와 VRAM을 나누어 관리한다.

보통 모바일기기에서는 CPU와 GPU메모리를 물리적으로 나누지 않는다.(하나의 물리적인 메모리를 논리적으로 나누어 사용)

드로우 콜은 렌더의 상태를 알려주는 명령과 CPU가 GPU에게 그리라는 명령(DP Call)까지이며, 이런 과정은 한번에 보내는 것이 아니라 순차적으로 보내게된다. 이런 과정이 반복되며 화면에 오브젝트를 렌더링하게된다.

2. 데이터와 명령의 흐름

데이터의 흐름 : Storage(HDD, SDD ,SD) -> CPU메모리 -> GPU메모리 (메시정보, 텍스처, 등등)

드로우콜을 이해 하려면 데이터와 명령의 흐름을 알아야한다. 먼저 메시,텍스처 등 렌더링에 필요한 데이터들은 저장소 흔히 알고있는 HDD,SDD,SD에 먼저 위치한다. 그러고 CPU는 이 데이터들을 파싱하여 CPU메모리에 데이터를 옮긴다. 그 그런 후 마지막으로 GPU는 CPU의 메모리의 데이터들을 GPU메모리에 복사를 하게된다.

예를들어 GPU가 메시를 렌더링할 때 지오메트리 데이터를  GPU메모리에서 가져와 렌더링하게 된다. (GPU메모리에 렌더링에 필요한 데이터가 있다고 보면 됨)

메모리를 가져오고 전달하는 과정을 매프레임 때마다 하는것은 성능저하가 올 수 있기 때문에 특정 시점(로딩 시점, 씬전환시점)에 메모리 데이터를 올려 사용하도록 하는게 좋다. 계속해서 사용하는 데이터라면 메모리에 계속 올려두고 사용하고 그럴필요가 없는 메모리라면 데이터를 해제해 메모리 부담이 없도록 한다. 메모리에 영향이 없다면, 특정시점에 한번에 해제하는 것도 방법이다. 

3. 커맨드 버퍼 (Command Buffer)

렌더링은 CPU가 바로 GPU에 명령을 보낸다고 생각하지만 중간에 GPU가 할일을 보관하는 중재자가 있다. CPU와 GPU는 병렬작업을 통해 수행하는데 이러한 과정을 중재하는 커맨드버퍼가 있다. CPU가 GPU에게 명령을 하는 순간 GPU가 다른 일을 하고 있을 수 있기 때문에 그 명령을 쌓아 놓고 순차적으로 GPU가 처리 할 수 있도록 한다.  

4. CPU의 성능에 의존되는 드로우콜

렌더링이기 때문에 드로우콜은 CPU보다는 GPU의 영향이 크다고 생각하지만, GPU가 그리기 위한 신호들을 모두 CPU가 GPU에 맞게 변형하여 보내게된다. 이런 과정들은 곧 CPU바운더리의 오버헤드이며, 텍스쳐의 크기를 줄이거나, 폴리곤 수를 줄인다고 해서 드로우콜의 성능이 좋아지는 것은 아니다. (횟수를 줄여야함) 

5. 배치와 SetPass Call

드로우콜의 발생조건을 이해하기 전에 먼저 배치(Batch)와 SetPass를 알아야한다. 배치는 각각의 드로우콜 사이에서 그래픽스 드라이버 유효성 체크를 진행할때, GPU에 의해 접그되어지는  리소스들을 변경하는 일련의 작업들을 총칭한다. (드로우콜과 혼용하여 사용하지만 드로우콜을 포함하는 상위 개념인것이다.) SetPass는 쉐이더로 인한 렌더링 패스 횟수를 의미하고 쉐이더의 변경 시 SetPass카운트는 증가하게된다. 드로우콜이 일어날때 상태 변경의 발생 여부로 이해하면 된다. (메시 변경은 포함하지 않음) 

유니티 Stats를 보면 간단하게 몇번의 배치가 됐는지 볼수 있다.

6. 드로우콜의 발생 조건

오브젝트 하나를 그릴때 메시1개, 머테리얼도 1개로 이루어져있다면 배치는 1이다.(드로우콜 한번), 하지만 하나의 오브젝트가 여러 파츠로 나눠져있고, 메시가 여러개이면 하나의 머테리얼을 공유했다고 해도 파츠 수 만큼 드로우콜이 발생한다.  이러한 오브젝트가 여러개있다면 파츠수 x 오브젝트수  = 드로우콜 수 가되는것이다. 때로는 당연히 성능에 많은 영향을 미칠수 있다. 메시가 여러개인 경우말고도 머테리얼이 여러개 인 경우, 툰쉐이딩 처럼 외각선을 그리기위해 멀티패스로 이루어져있는 쉐이더를 사용하면 두번의 드로우콜이 발생하게 된다.  

 

2019/01/09 - [유니티/최적화] - 유니티) 아틀라스 Sprite Atlas이용해 드로우콜을 줄여보자

 

유니티) 아틀라스 Sprite Atlas이용해 드로우콜을 줄여보자