元宇宙爆发前夜，移动GPU如何打造真实的光影游戏？集微网消息

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集微网消息，随着智能手机性能不断升级，手机游戏市场蓬勃发展，越来越多场景逼真的游戏深受游戏玩家喜爱，可以说，打造一个真实的游戏世界是人类不断追求的目标。随着元宇宙概念的走红，如果要在未来元宇宙的虚拟世界中重现真实环境，需要找到方法实现人眼对于这些目标的直觉感知，实时光线追踪技术或许就是关键的支撑技术之一。
一直以来，光线追踪技术主要应用在游戏领域，它通过模拟真实世界的光线变化、反射、倒影等特性，在游戏世界中展示与真实世界光影高度相似的3D场景，随着场景的不断增大，画面复杂程度的升高，光线追踪的效果会愈发明显。
在现实生活中，光源发出的虚拟光束会照射到物体上。然后光线会与该物体相互作用，并根据物体的表面性质再反射到另一个表面上。之后，光线会不停地进行反射，从而产生光和影。计算机中的光线追踪，更准确地说是“路径追踪” ，其过程与真实世界中的光线照射路径是相反的。光线实际上是从摄像机的视角发射出来，照射到场景中的物体上，然后算法会根据光线所照射到的表面的性质来计算光线将如何与该表面相互作用。之后，会继续追踪每条光线照射到每个物体上的路径，直至返回光源。结果就是一个场景被照亮，就像其被真实世界中的太阳照亮一样：具有逼真的反射和阴影效果。
由于该技术对计算复杂性的高要求，最开始被运用在《阿凡达》、《头号玩家》、《失控玩家》等动画和电影中，其中的场景需要在专用服务器集群上用数月时间去渲染，这对于游戏来说并不适用。在游戏场景中必须以至少每秒30帧的速度实时生成，最好是两倍速度甚至更高。直到2018年，英伟达带着图灵架构的RTX系列显卡和DLSS等AI算法出现，才真正将光线追踪技术在PC和主机游戏中推向一轮高峰。
最近Imagination将光线技术引入了首个针对移动端优化的PowerVRPhoton架构的IMGCXT系列中，这意味着移动端游戏玩家和开发者都将得到桌面级光线追踪功能的体验。
光线追踪引入移动端， ImaginationGPUIP实现再次飞跃
在光线追踪问世之前，游戏中的画面主要采用“光栅化”技术进行渲染，可以实现一些局部照亮的光线效果，画面细节主要靠贴图。而光线追踪技术想要实现更加真实的画面，则需要显卡极高的图形运算能力。目前行业内已经有多个平台宣称支持光线追踪技术。

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Imagination中国区战略市场与生态副总时昕表示，光线追踪可以在不同的性能和效率等级下执行，为了明确这一点， Imagination建立了光线追踪等级系统（RTLS），确定了从0级（Level0）到5级（Level5）共6个等级的光线追踪功能的要求。 “0级代表传统解决方案，指早期碎片化的光追实现，包括IntelEmbree、CausticOpenRL等；1级代表传统GPU上的软件方案；2级开始加入面向光线追踪的专用硬件单元，包括ray-box和ray-triangle相交的处理问题等；3级代表具备硬件BVH处理能力；四级代表具体硬件BVH处理能力和相干性分类能力；5级代表带有BVH硬件生成器的相干性BVH处理功能。 ”他解释， “从1级到2级，加上硬件，性能有数十倍的提升， 3级到5级则是固定功能硬件单元的逐渐增强。 ”
“2014年Imagination就创造了业界首个实时光线追踪硅架构，并演示了代号为‘Plato’的GR6500测试芯片。随后， Imagination一直在不断发展、完善和优化该架构，以实现最佳性能和功耗效率。但是当时整个生态还没有准备好，图形API没有与光线追踪相关的标准，相关的开发工具软件、游戏引擎等也没有光线追踪的功能。 ”时昕指出， “从2018年英伟达开始推出PC上的光线追踪开始，整个业界生态开始投入，在2020年Khronos图形标准化组织也推出了VulkanAPI的光线追踪Extension ，我们认为与合作伙伴一起推出具有光线追踪功能的芯片的时机已经到来。 ”