多核GPU+光线追踪,Imagination创新技术实现高效云游戏渲染

前些年,受网络传输能力的制约,云游戏的使用场景局限在电脑、电视等有线类终端。而随着5G技术的加速普及和云计算技术的逐步演进,云游戏开始向移动端迁移,让用户在移动端享受3A级大型游戏成为可能。

7月20-22日,“5G云游戏产业博览会(2021)暨云游戏产业高峰论坛”在福州举行。本次活动聚焦产业政策、行业标准、公共服务平台、边缘计算、国产化芯片、云原生游戏内容开发等政、产、研焦点议题,旨在解决云游戏产业痛点难点、拓展产业合作疆域、引领产业加快发展。

Imagination作为活动主要承办单位5G云游戏产业联盟的会员,也受邀参加此次活动。在21日的论坛上,Imagination中国区战略市场及生态副总时昕发表“创新GPU架构,打造高效云游戏渲染引擎”主题演讲,介绍了Imagination的基本情况和主要产品线,并分享了可为云游戏提供强大支持的多核GPU架构和光线追踪技术。

Imagination中国区战略市场及生态副总时昕发表演讲
Imagination中国区战略市场及生态副总时昕发表演讲

Imagination是一家全球领先的半导体IP公司,也是全球仅有的5家具有计算机图形处理基础专利的公司之一。“其他4家都是美国公司,而Imagination是由中资100%拥有、运营总部在英国的公司。”时昕介绍道。

Imagination目前有两大产品线,一个是图形处理(以GPU为主),另一个是AI计算(以神经网络加速器NNA为主)。GPU目前的主要市场是移动和汽车,其中移动GPU IP占据超过1/3的市场份额,汽车GPU IP的市场份额则更是接近一半。

Imagination的主要产品线
Imagination的主要产品线

时昕表示,鉴于Imagination GPU架构的特点,公司正在从移动和车载市场向更多应用领域扩展,而数据中心正是最重要的场景之一,Imagination会针对云游戏等数据中心应用开展大量的研发工作和技术合作。

根据Yole Développement的报告,从2019年到2025年,CPU和GPU在数据中心应用方面的市场规模将从75亿美元增长到343亿美元,其中GPU在云游戏方面将从5亿美元左右增长到130亿美元,由此可见未来云原生游戏对GPU算力的需求将非常旺盛。

CPU和GPU在数据中心应用中的发展趋势
CPU和GPU在数据中心应用中的发展趋势

为了满足这样的算力需求,将GPU越做越大显然不是长久解决之道,因为相比算力的提升,价格的提升会更甚。因此,在CPU上得到过验证的多芯片模组(MCM)技术开始被GPU研发者重视,而Imagination最新的IMG B系列GPU已经实现了这种多核架构。

Imagination的多核GPU架构拥有非常多的优势,例如,在提供更高算力的同时保持成本可控,将芯片做得更小以提升良率,等等。“最重要的是,多个GPU内核既可以独立工作,也可以部分甚至全部组合在一起工作,如此高度的灵活性可以轻松应对各种需求不同的应用。”时昕说道。

除了多核架构,Imagination GPU还提供硬件虚拟化功能,可以根据应用需求对一颗GPU的资源进行灵活的划分,例如让一部分资源处理安全关键型应用,另一部分处理非关键型应用,而且还支持同时运行多个操作系统。

ImaginationBXT多核GPU
ImaginationBXT多核GPU

时昕在演讲最后还分享了对光线追踪技术的一些看法。他表示,光线追踪原来主要用于在影视领域做离线渲染,通过CPU Farm的方式用几个小时甚至上天的时间渲染一帧画面。到2018年,业界开始用GPU进行实时光线追踪,其方法是采用光栅化处理、计算着色器和光线追踪相结合的混合渲染管线架构。

据时昕介绍,Imagination在2020年推出了一套光线追踪等级系统,其中包括6个等级(Level 0-Level 5)。CPU Farm方式对应的是Level 0,国内手机和游戏厂商近期推出的光线追踪demo场景可以达到Level 2,索尼PS和微软Xbox游戏机达到了Level 3的水平,而Imagination下一代C系列GPU则实现了Level 4级光线追踪,这也是目前全球唯一达到Level 4的光线追踪技术,其在云游戏中的应用非常值得期待。

现实拍摄的照片(左)和Imagination光线追踪技术渲染效果(右)对比
现实拍摄的照片(左)和Imagination光线追踪技术渲染效果(右)对比

在本次论坛上,5G云游戏产业联盟公布了其“创新揭榜”入围名单,其中Imagination的PowerVR GPU技术成功入围云游戏处理芯片榜单。Imagination还在活动期间设置了展位,展示了基于GPU的AR应用和光线追踪等先进技术。

5G云游戏产业联盟公布了其“创新揭榜”入围名单

基于PowerVR GPU的AR应用
基于PowerVR GPU的AR应用
基于PowerVR GPU的AR应用

光线追踪技术效果展示
光线追踪技术效果展示

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