[Isaac Sim + ROS2] ROS2 카메라 프레임 드랍 개선 (WSL2)

안녕하세요. 최근 Isaac Sim에서 ROS 2 Image 토픽을 퍼블리시할 때, 낮은 FPS(Hz) 문제가 발생하여, 해결 방법을 정리해 공유합니다. (도움주신 분들 감사합니다!)

 

기존 발생 문제

Isaac Sim KR : 네이버 카페

 

비슷한 문제를 겪는 분들에게 도움이 되었으면 합니다! (바쁘신 분들은 제일 밑에 3줄요약 부터!)

 

🖥 시스템 환경

운영체제 : Windows (WSL2:Ubuntu 22.04)

PC사양 : RTX4060, 32GB

IsaacSim Ver : 4.2

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🛠 문제상황

Isaac Sim에서 Image 토픽을 Publish할 때는 정상적인 속도(60Hz)가 나오지만,

ROS 2 환경(WSL2)에서 해당 토픽을 Subscribe하면 FPS가 5 이하로 급격히 떨어지며 데이터 유실이 발생했습니다.

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ROS 2의 ros2 topic hz 명령어조차 정상적으로 작동하지 않을 정도로 프레임 드롭이 심각했습니다.

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상황 구성

- 오직 이미지 topic이 시스템에 미치는 영향을 확인하기 위해 카메라, 관찰을 위한 콘, ground plane만 포함하였습니다.

- 액션 그래프 또한 카메라 Publish를 위한 기본적인 그래프를 구성하였습니다.

문제상황

해당 상황에서 Image Topic을 Publish할 경우, 시스템 퍼블리시 속도는 약 60Hz로정상적으로 동작합니다.

하지만 WSL2에서 해당 토픽을 Subscribe 한다면 FPS가 5 미만으로 드랍이 발생하며 데이터 유실까지 발생하는 모습을 보입니다.

ros2환경에서는 topic hz도 작동이 안 될 정도로 frame drop이 발생

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🔍 개선 방안

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1. Frame Rate 변경

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ROS2에서 GUI(rqt,rviz)가 아닌 echo만 진행하여도 문제가 발생하였기에 ROS2 쪽에서 republish나 down sampling은 크게 의미가 없을 것이라 판단하여 Isaac Sim에서 수정을 우선시 하였습니다.

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Isaac Sim에서 image topic publish의 frame rate를 수정하는 방법은 크게 3가지가있습니다.

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1. 시뮬레이션 Frame Rate

2. Camera Heler Node에서 Frame Rate 조절

3. Simulation Gate Node 설정

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3번(Simulation Gate Node 설정)은 커스텀 Image Publish 그래프를 만들어야 하므로 제외하고, 시뮬레이션 Frame Rate는 유지한 채 2번(Camera Helper Node에서 Frame Rate 조절)을 진행했습니다

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Camera Helper Node의 Frame Rate 조절은 frameSkipCount 속성을 통해 변경 가능하며 몇 프레임마다 퍼블리시 할지를 조절합니다. ex : frameSkipCount 를 3으로 설정→ 3 프레임마다 퍼블리시 (4 프레임 간격)

해당 값을 5로 설정하여 6프레임마다 1번 Publish하게 설정해봅시다. (시스템 :60FPS, 타겟목표 : 10Hz)

(참고로 설정을 변경하더라도 적용이 되지 않는 경우가 있습니다. 저장 후 다시 오픈하면 적용됩니다.)

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Isaac Sim의 Frame Rate는 개선되었지만, 여전히 10~30FPS 사이에서 불안정합니다. (추후 시뮬레이터의 FPS도 조정해 추가 실험이 필요할 듯합니다.)

Isaac Sim의 FPS 변화도 문제지만, 여전히 ROS 2에서는 개선되지 않았습니다.

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2. 이미지 해상도 변경

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처음에는 이미지 해상도 변경을 시도했으나, 카메라의 Property 창에서 관련 설정을찾을 수 없었습니다. (저만 안보이나요...? ㅠㅠ)

isaac_create_render_product의 Property에도 Resolution 속성이 존재하여 해당값을 변경하였습니다.

🔹 기존 해상도 : 1280x720

🔹 변경 후 : 144x144

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해상도 변경 후 성능 개선 확인

- 해상도 변경 전 : Isaac : 10~30hz ROS2 Subscribe 0~1hz

- 해상도 및 FrameRate 변경 후 : Isaac : 40~55hz ROS2 Subscribe 9~10hz

144x144 해상도로 실용성이 있을지는 모르겠지만, 이번 문제의 주요 원인은 Image메시지의 크기와 네트워크 대역폭 문제로 보입니다.

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기존 해상도 (1280x720) 대역폭 : 6.35 MB/s (2 messages)

변경 후 (144x144) 대역폭 : 662 KB/s (10 messages)

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추후에 FrameSkipCount와 Resolution을 조절해서 최적화를 좀 진행해봐야 겠네요.

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📌 최적화 결과 및 추가 고려 사항

✅ 적용 후 개선된 사항

✔ frameSkipCount = 5 설정 후, Isaac Sim 내 FPS가 다소 안정화됨

✔ 해상도를 144x144로 낮춘 후, ROS 2에서 데이터 유실 문제 해결

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⚠ 추가로 고려할 점

ROS 2의 QoS 설정 조정 ( reliability , depth 등)

WSL2 네트워크 및 메모리 설정 변경

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📌 3줄 요약

1. Isaac Sim에서 ROS 2 Image 토픽을 퍼블리시할 때, WSL2에서 Subscribe하면

FPS 저하(5Hz 미만)와 데이터 유실 발생

2. Camera Helper Node의 frameSkipCount 조정 및 이미지 해상도(1280x720 →

144x144) 변경으로 성능 개선

3. 해상도 변경 후 FPS 안정화(ROS 2에서 9~10Hz) 및 데이터 유실 문제 해결, 추가

적으로 QoS 및 WSL2 네트워크 최적화 고려 필요