不玩套路:来看看Imagination是如何为移动端提供真实的光线追踪效果的?

作者:BENNY HAR-EVEN

实时光线追踪可以说是近几年来图形技术领域最重要的发展,它能够模仿光的物理行为,将3D场景提升到现实主义新高度,这让它非常适合游戏和专业的可视化应用场景。

过去一年多,得益于微软DirectX API对DXR的扩展,硬件加速光线追踪技术已经实用化,具有光线追踪能力的台式PC机已经面市,不过其显卡非常昂贵,不是普通人可以消费的。目前已有几款游戏可以支持光线追踪功能。从过往历史看,PC上的功能最终都会移植到游戏主机和移动设备上,不过随着行业变化加速,从PC到移动的周期日益缩短,现在有个视频就声称通过自定义游戏引擎,在一个手机上就可以体验基于软件加速的光线追踪效果了。

被套路了吗?

不过,仔细观察就会发现这些所谓的光线追踪技术所显示的效果其实不尽人意,虽然有一些倒影效果,但这实现起来并不复杂,在平坦的地面上通过颠倒渲染场景就可以实现完美的模拟效果,同样,阴影区效果也明显不好,而使用真正的光线追踪技术则可以轻松实现,换句话说,这个视频所显示的效果本质上没有任何真正复杂的交互作用,而通过光线追踪搞定这些交互作用可谓小菜一碟。

因此,这个视频应该是展示了一种与光线追踪不同的近似效果,它是通过仔细选择一个特定的场景来隐藏其技术的局限性,就像屏幕空间反射和更复杂的阴影技术多年来在传统栅格化硬件上所做的那样。

另外,据报道,这种软件光线追踪技术需要调动SoC器件中所有可用的处理能力,要达到可以接受的效果就要降低帧率。而Imagination公司提供的是基于硬件的光线追踪解决方案,而且光线追踪IP功耗更低,我们2016年推出基于28nm工艺制程的开发板,只需要10W功耗,同时产生的峰值速率为300MRay/秒,通过升级工艺,可以把能效比做的更好。

是时候展示真正的技术了!

我们理解了真正基于硬件的光线追踪技术能够带来的好处,早在2016年我们就在测试设备上展示了我们的混合光线追踪技术IP了。

下面的视频是2016年我们展示PowerVR光线追踪IP在硬件平台实时运行的效果,反映了真实且复杂的光线交互效果(比如一个小水坑,反射出一个窗口,窗口倒影反射出树的影子),使用多个光线追踪反射生成逼真的效果,在所有可接受的帧速率情况下呈现出实时的光照效果。

在同一个视频中,我们还可以看到动态光线追踪的阴影,所有类型的交互实现了光线追踪的预期效果,光线追踪阴影优于标准级联阴影映射,并没有分辨率的限制,同时占用更少内存带宽,而且不需要开发人员额外的工作。有了光线追踪技术,艺术家们可以真正自由的创造他们想象的世界,而不再受传统渲染中复杂的近似效果或技巧所固有的性能限制。

此外作为硬件IP提供商,我们理解符合行业标准的价值,很显然DXR用于个人电脑,它与移动应用无关。我们的光线追踪原型硬件扩展使用OpenGL ES图形库,我们也开发了Vulkan的扩展支持,从而确保我们能够兼容广泛的生态系统,开发人员可以专注于一个单一的标准,而不是面对许多不同的定制专用API,甚至特殊的软件库。

在本篇文章中我们讨论了采用Vulkan图形库来实现我们的光线追踪解决方案,还借助了虚幻引擎4代码库(Unreal Engine 4 codebase),而在下面的视频中,我们展示了在虚幻引擎4中创建一个场景实现复杂曲面的光线追踪反射、折射以及阴影等效果。

这个场景是为移动硬件平台设计的,展示了更加复杂的效果——使用标准API创建真正的基于硬件的光线追踪解决方案而不是基于软件的解决方案,这些软件解决方案不是基于标准的,也不能提供真正的光线追踪效果。

不要被愚弄

需要重申的是,虽然有些游戏吹嘘采用了光线追踪技术,但事实上这些是可通过简单的光栅化技术重新进行创建的,这在业界是众所周知的。真实的光线追踪技术解决了所有复杂的物体交互问题,无论是阴影、反射还是折射效果。这避免了可能使用光线追踪概念但不值得称为光线追踪的近似限制,例如屏幕空间反射。这些“人造”的光线追踪演示甚至会抹黑光线追踪技术,如果开发人员想要做得更好,他们需要访问基于标准API的真正光线追踪硬件——这将使艺术家们可以自由的创建他们想象的世界,而不必担心复杂且非通用的近似效果所带来的限制。

在我们新近推出A系列GPU产品---当今市场最快的GPU IP之后,我们已经公开宣布支持光线追踪功能的GPU IP路线图,将会在2020年末和2021年初交付,我们已经与SoC设计人员对话沟通一系列专利光线追踪IP架构,同时考虑了不同的商业模式。

一旦在SoC器件中实现,这个IP将会为开发人员提供桌面PC级的混合光线追踪硬件平台,它将提供真正的光线追踪增强应用而不必采用一些廉价的小把戏来实现。

原文链接:https://www.imgtec.com/blog/avoiding-cheap-tricks-how-imagination-is-bri...

声明:本文为原创文章,转载需注明作者、出处及原文链接,否则,本网站将保留追究其法律责任的权利。

推荐阅读