오늘 우리는 물렁물렁한 것을 시뮬레이션하는 미친 가상 세계를 만들 것입니다. 네, 변형되는 것들이요. 이 새로운 방법은 믿을 수 없을 정도로 인상적입니다. 정말 멋진 일들을 할 수 있습니다. 탄성 바바리안 배와 막대기, 정말 물렁물렁한 글자들, 초정밀 의복 주름, 그리고 저게 대체 뭐죠? 이제, 이건 정말 어렵지만, 저는 30년간의 연구를 요약해 드리겠습니다. 자, 갑니다. 우리는 틀린 빠른 시뮬레이션이 있거나, 고통스러울 정도로 느린 정확한 시뮬레이션만 가지고 있었습니다. 왜 그럴까요? 입력은 대상에 작용하는 일련의 모양과 힘이며, 출력은 이러한 객체를 설명하는 모든 작은 지점들의 새로운 위치입니다.

이것은 정말 어려운 문제입니다. 왜냐하면 이 것들이 물렁물렁하기 때문입니다. 따라서 모든 작은 지점이 다른 모든 지점에 영향을 미치며, 그 지점들은 수백만 개에 달합니다. 그래서 작은 실수 하나가 사방으로 퍼져나가 전체 시뮬레이션을 망칠 수 있습니다. 좋습니다. 그렇다면 이 새로운 기술은 무엇을 할 수 있을까요? 음, 당신이 정말 싫어하는 나무를 상상해 보세요. 그리고 다시는 보고 싶지 않다고 희망합니다. 그럼 컴퓨터 그래픽스 연구원은 무엇을 할까요? 글쎄요, 물론 그것에 자롱거리를 던져서 우리가 다시는 볼 수 없을 만큼 충분히 많이 만들 것입니다. 할 수 있을까요? 봅시다.

오, 네. 좀 미쳤네요. 그래서 여기서 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요? 친애하는 학자 여러분, 이것은 Dr. Karoly Zsolnai-Feher와 함께하는 Two Minute Papers입니다. 이전 기술들은 이런 장면들에 문제가 있었습니다. 보세요, 그들은 문제를 작은 조각들로 나누어 개별적으로 해결합니다. 하지만 문제는 이 조각들이 서로를 무시하여 오버슈트(overshoot)라는 문제를 일으킨다는 것입니다. 이게 무슨 뜻일까요? 음, 오버슈트는 우리가 한 부분에서 국소적인 작은 수정을 적용하지만, 그것이 전체 다른 것을 더 나쁘게 만든다는 의미입니다. 것들이 흔들리기 시작하고, 느려지거나, 심지어 폭발할 수도 있습니다.

그것은 엄청난 문제입니다. 즉, 문제를 여러 개의 작은 조각으로 나눌 수 없다는 것입니다. 그것을 망가뜨리지 않고서는요. 일종의 치명적인 결함이죠. 하지만 그게 가능하다면 정말 좋을 겁니다. 왜냐고요? 바로 GPU가 잘하는 것이기 때문입니다. 한 조각씩 풀고, 그다음에 두 번째 조각을 풀고, 그다음 1,000번째 조각을 푸는 방식이 아닙니다. 아니요. 모든 1,000개의 조각을 주고 한 번에 해결하게 하는 것입니다. 하지만 그것은 불가능합니다. 또는 지금까지는 할 수 없었습니다. 왜냐하면 이 방법은 작은 변화 각각이 전체 프로젝트에 어떻게 영향을 미치는지 예측하기 때문입니다. 알겠습니다. 어떻게요? 사전 계산된 공회전 국부 섭동 부분 공간(precomputed co-rotated local perturbation subspace)을 통해 말이죠.

이게 무슨 뜻인가요? 각 조각이 움직이기 전에 자신의 움직임, 늘어남, 당김이 나머지 물체에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 알려준다는 매우 과학적인 표현입니다. 마법과 같죠. 왜냐하면 마침내 시뮬레이션이 초고속으로 작동하면서도 안정성을 유지할 수 있기 때문입니다. 이제 이건 놀랍습니다. 이 시뮬레이션은 10만 개의 요소로 이루어진 용을 가지고 있는데, 상당히 정확합니다. 그럼 얼마나 기다려야 하나요? 하룻밤 동안요? 자, 학자 여러분들, 논문을 붙잡고 계세요. 왜냐하면 이 용 실험이 실시간으로 쉽게 돌아가거든요.

네. 방금 끝났습니다. 하지만 이것이 전체 진실은 아니라는 점에 유의하세요. 잠시 후에 말씀드리겠습니다. 그리고 만약 250만 개의 요소로 이루어진 야만적인 배 다섯 척을 가지고 있다고 해도, 저는 '분명 하룻밤 동안 기다려야 할 것 같은데?'라고 생각했습니다. 그런데 아닙니다. 이것은 여전히 초당 3프레임까지 처리할 수 있습니다. 계산하는 과정에서 실제로 움직이는 것을 볼 수 있어요. 와우. 이미 그렇게 했던 이전 기술들이 있었습니다. 예를 들어, 여기 버텍스 블록 하강(vertex block descent, VBD)이 있습니다. 그것도 할 수 있죠. 그럼 여기서 새로운 점은 무엇일까요?

음, 우선 이것부터 보세요. 이건 VBD보다 30배에서 170배 빠릅니다. 뭐라고요? 엄청나게 빠르네요. 카드 하우스 같은 경우에도 초당 30프레임을 처리할 수 있습니다. 약 40만 개의 요소를 가진 시뮬레이션의 경우, 정말 놀랍습니다. 와우. 하지만 더 좋습니다. 논문에는 '잠깐, 뭐라고요? 무한히 빠르다고요?'라고 되어 있습니다. 방금 시간 여행 기계를 발명했나요? 아니요, 아닙니다. 완전히는 그렇지 않습니다. 보세요, 이전 VBD가 아예 수렴하지 못하는 경우가 있습니다. 시뮬레이션을 끝내지 못하죠. 좋습니다. 그럼 이 새로운 기술은 어떨까요?

오우. 오, 저것 좀 봐요. 정말 아름답네요. 이제 한계점입니다. 실시간으로 작동할 수 있다고 했습니다. 네, 맞습니다. 하지만 시뮬레이션이 시작되기 전에 사전 계산(pre-computation) 단계가 있습니다. 시작하기 전에 일부 계산을 수행해야 합니다. 그리고 거대한 장면의 경우 시간이 걸릴 수 있습니다. 빠른 용 장면이라면 약 7분입니다. 거대한 장면은 67분이 걸립니다. 정말 별로네요. 하지만 기다려 보세요, 낙담하지 마세요. 이것이 제가 이해한 논문의 내용입니다. 변형 가능한(deformable) 에셋마다 나머지 형태 헤세 행렬(rest shape Hessian matrix)을 사전 계산합니다. 이게 무슨 뜻일까요? 게임을 출시하기 전에 모든 것을 할 수 있다는 뜻입니다.

최고예요. 지금 wnb.me/papers에서 직접 사용해 보거나 아래 설명란의 링크를 클릭하세요.