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KTX2 Basis Universal

한 줄 요약

GPU 텍스처를 담는 컨테이너 포맷(KTX2)과, 그 안에서 사용되는 중간 압축 방식(Basis Universal)의 조합. 서버에는 하나의 파일만 저장하면 되고, 클라이언트에서 기기의 GPU에 맞는 네이티브 포맷으로 자동 트랜스코딩된다.

GPU는 JPEG을 직접 읽지 못한다

이 사실이 KTX2가 존재하는 근본적인 이유다.

웹에서 3D 모델의 텍스처를 표시할 때, 브라우저가 JPEG 파일을 받으면 다음 과정을 거친다:

  1. JPEG을 CPU에서 디코딩하여 비압축 RGBA 비트맵으로 변환
  2. 이 비압축 데이터를 GPU에 업로드

문제는 2번이다. 2048×2048 텍스처 1장을 비압축 RGBA로 GPU에 올리면 16MB를 차지한다. JPEG 파일 자체는 수백 KB에 불과하지만, GPU 메모리에서는 수십 배로 부풀어 오른다.

드론 촬영 기반의 Mesh 모델은 몇 천 장의 텍스처 타일을 가진다. 10GB 이상의 모델에서 텍스처 하나하나가 GPU에서 16MB씩 차지하면, GPU 메모리(VRAM)가 빠르게 소진된다.

KTX2 + Basis Universal의 해결 방식

KTX2는 이 문제를 "GPU가 직접 읽을 수 있는 압축 포맷으로 텍스처를 저장하고, 브라우저에서 기기에 맞는 포맷으로 트랜스코딩한다"로 해결한다.

JPEG 방식:
  서버: JPEG (작음)
  → CPU: JPEG → RGBA 디코딩 (느림)
  → GPU: RGBA 16MB (비압축, 큼)

KTX2 방식:
  서버: KTX2 (JPEG과 비슷한 크기)
  → CPU: Basis → BC7/ASTC/ETC2 트랜스코딩 (빠름, WebAssembly)
  → GPU: 4MB (압축 상태 유지, 작음)

핵심 차이는 GPU에 올라가는 시점이다. JPEG은 비압축 상태로 올라가지만, KTX2는 GPU 네이티브 압축 포맷 그대로 올라간다. GPU가 압축된 상태에서 직접 텍스처를 샘플링(읽기)할 수 있으므로, 비압축으로 풀 필요가 없다.

결과적으로 2048×2048 텍스처 1장이 GPU에서 차지하는 메모리가 16MB → 4MB로 75% 절감된다.

Basis Universal의 두 가지 모드

KTX2 안에서 사용되는 Basis Universal 압축에는 두 가지 모드가 있다:

ETC1S — 용량 우선

항목값
GPU 메모리4 bpp (bits per pixel)
디스크 크기0.3~1.25 bpp (BasisLZ Supercompression 후)
품질중~저 (항공/드론 촬영 사진에서는 충분)
적합한 용도대량의 타일, 항공/드론 포토 텍스처

UASTC — 품질 우선

항목값
GPU 메모리8 bpp
디스크 크기2~6 bpp (RDO + Zstandard 후)
품질높음 (BC7에 준하는 품질)
적합한 용도건축/제품 3D, 노멀맵, 고품질 필수

실무에서 ETC1S를 선택한 이유는, 몇 천 개의 드론 촬영 텍스처 타일에서 용량 절감이 최우선이었고, 항공 촬영 특성상 미세한 압축 아티팩트가 육안으로 품질 저하가 눈에 띄지 않았기 때문이다.

트랜스코딩: 하나의 파일로 모든 기기 대응

Basis Universal의 핵심 가치는 "서버에 하나의 파일만 저장하면 된다"는 것이다.

브라우저(CesiumJS)가 KTX2 파일을 로드하면, 먼저 WebGL extension을 확인하여 현재 기기의 GPU가 어떤 압축 포맷을 지원하는지 파악한다:

  • WEBGL_compressed_texture_s3tc_srgb → BC7 (데스크탑)
  • WEBGL_compressed_texture_astc → ASTC 4×4 (모바일/최신 데스크탑)
  • WEBGL_compressed_texture_etc → ETC2 (Android)
  • WEBGL_compressed_texture_pvrtc → PVRTC (구형 iOS)
  • 없음 → RGBA 폴백 (어디서든 동작)

그 다음 Basis Universal 트랜스코더(WebAssembly)가 해당 포맷으로 변환하고, GPU에 직접 업로드한다.

기기별로 다른 텍스처 파일을 준비할 필요가 없다. KTX2 파일 하나가 데스크탑에서는 BC7로, 아이폰에서는 ASTC로, 안드로이드에서는 ETC2로 자동 트랜스코딩된다. 3D Tiles를 볼 수 있는 환경이라면 KTX2도 반드시 동작한다.

실무 적용 결과

몇 천 개의 드론 촬영 텍스처 타일(10GB 이상 모델)에 JPEG → KTX2(ETC1S) 변환을 적용한 결과:

지표변환 전 (JPEG)변환 후 (KTX2)개선
모델 로드 메모리1.3 GB0.4 GB69%↓
GPU VRAM 점유1.7 GB0.8 GB53%↓
화면 이동 시 메모리 변동폭0.9 GB0.3 GB66% 안정화
초기 로드 GPU 소요 시간28초20초28%↓

메모리 변동폭이 안정화된 이유는, GPU 압축 텍스처는 타일 로드/언로드 시 메모리 할당 크기가 일정하기 때문이다. JPEG은 이미지마다 비압축 크기가 달라 변동이 크지만, KTX2는 동일 해상도면 항상 같은 GPU 메모리를 차지한다.

변환 도구로는 gltf-transform CLI와 KTX-Software를 사용했다. gltf-transform은 glTF/glb 파일의 텍스처를 KTX2로 변환하는 기능을 제공하며, KTX-Software는 Khronos Group이 관리하는 공식 KTX2 인코더/디코더다.

이 경험에서 추출한 원칙

  1. 병목이 "네트워크"가 아니라 "GPU 메모리"일 수 있다. JPEG은 전송 크기가 작지만, GPU에서 비압축으로 부풀어 오른다. 성능 최적화의 대상이 항상 파일 크기나 네트워크 속도인 것은 아니다 — GPU 메모리가 진짜 병목일 수 있다.

  2. "하나의 파일로 모든 기기 대응"이 유지보수 비용을 결정한다. 기기별로 다른 텍스처를 준비하면 저장 비용, 변환 파이프라인 복잡도, 캐시 관리가 모두 배로 늘어난다. KTX2 + Basis Universal의 런타임 트랜스코딩 방식은 서버 측 복잡도를 최소화한다.

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