Imagination|第一次！手机GPU实现了桌面级光追效果( 二 ) 光线追踪|第一次！手机GPU实现

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如何实现移动端光追性能和功耗的平衡？
实际上，想要在已有的移动设备上实现光线追踪功能并非不可能。
“采用软件方案也能在移动端实现光线追踪效果，但那只能在演示当中，如果应用于游戏，效果一定不太好。” Imagination技术前瞻副总裁Kristof Beets 指出，“因为这种方案没办法在功耗和效果之间达到一个很好的平衡，软件仍然要使用大量的计算资源用于阴影和多边形的贴图。”
为了更直观反映实现光线追踪不同方案及效果的差别，Imagination对光线追踪进行了分级，建立了光线追踪等级系统（RTLS）：
1级为现有硬件上的软件解决方案。性能低，效率低。
2级增加了用于光线追踪的第一部分硬件。与1级相比，可以将基本光线追踪效果的效率提高44倍。
3级增加了用以处理发射光线的硬件，与2级解决方案相比，可大大降低功耗。
4级增加了相干性聚集功能，针对复杂的桌面级效果大大提升了性能，让其可以在移动端功耗预算下应用。
5级是一项未来等级，可在场景中实现更大数目的动态目标，并带有额外的硬件加速。

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Imagination新发布的CXT GPU IP是一个RTLS 4级的光追产品，目前业界的其它移动端解决方案为RTLS 1级。Imagination能够实现RTLS 4级光追的核心是IMG CXT-48-1536 RT3 内核具有三个光线加速集群（RAC），可提供总体高达1.3 GRay/s的性能，即使在移动设备低功耗的情况下，也能以1080P分辨率实现30~60FPS的实时光线追踪渲染，满足日常游戏高端需求。

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RAC包含了光线存储（Ray Store）、光线任务调度器（Ray Task Scheduler）和相干性聚集器（Coherency Gatherer），并与两个128宽的统一着色器集群（USC）紧密耦合，着色器集群有高速专用数据通路，可以实现高效且功耗最低的光线追踪部署。
时昕解释，“很多光追算法用传统的方法实现效率很低，用过专门的硬件单元，比如RAC，效率成倍提升。”
Imagination给出的数据显示，在光栅化图形处理性能方面，最新的CXT与Imagination的上一代GPU IP相比，计算、纹理和几何性能都提高了50% 。

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功耗方面，得益于低功耗超标量（superscalar）架构可在低时钟频率下提供高性能，从而实现更高的帧率功耗比（FPS/W）效率，Imagination图像压缩（IMGIC）技术也可以大幅降低带宽需求。
高性能和低功耗看似对立，但实际并不矛盾。
“以前在复杂场景的光照效果，包括反射、阴影、全局照明等，都要靠着色器一个个去模拟计算，我们的CXT把渲染的负载转移到更为专用的硬件上面，效率更高的同时实现更低功耗。” Kristof Beets解释。
当然，讨论光线追踪的性能和功耗不能抛开技术路线。光线追踪有两种方式来实现，一种是用光线查询的方式，一种是用光线管线的方式，这两种方式都需要计算10亿条及更多数量的光线。
光线管线的方式是计算光源发射出的光子，碰到场景当中物体的反射、折射等反应，最终达摄像机位或者游戏玩家的眼睛。光线查询方式就是反过来，从摄像机位或游戏玩家的角度，计算出光源。