主流游戏渲染技术将为光线追踪阴影所取代？

上个月，本刊曾发表过一篇名为《级联阴影贴图不够了：在游戏引擎中应用快速的光线追踪软阴影》的技术文章。文章指出，光线追踪不仅仅可以创造出更多精确且可摆脱阴影贴图伪影的阴影，其追踪阴影的效率还成倍地提高了。相比于传统的栅格方法（即级联阴影贴图），光线追踪能够显著减少内存带宽和功率消耗。 Imagination高级技术营销专员Alexandru Voica在接收EDN China记者采访时表示，级联阴影贴图是把视锥体按照视点的远近分割成许多区域，并为每一个区域渲染阴影贴图。这一技术给阴影贴图带来了可变的分辨率：离照相机更近的对象会获得更高的分辨率，而随着距离变远而模糊的对象则获得每单位面积更低的分辨率。这一算法在高端的台式机系统表现良好，因为开发人员可以使用很多内存带宽；然而，对于游戏机和移动设备，开发人员就会迅速面临带宽和散热的瓶颈。此外，大多数阴影贴图技术常常需要面对图像质量挑战，这需要额外的开发时间，并因此增加了制作成本。

Imagination高级技术营销专员Alexandru Voica
CLLednc

光线追踪阴影最有可能替代当前正在使用的主流渲染技术。光线追踪从根本上提供无限的分辨率，同时仅使用极少的内存带宽。它无需将阴影贴图的分辨率调整成屏幕分辨率，因而分辨率的问题便不复存在了。 谈到光线追踪技术，你可能会想到Caustic Graphics公司。没错，Imagination正是在收购了Caustic Graphics公司后，将该技术集成到了其PowerVR GPU中。Alexandru告诉记者：“我们的PowerVR Wizard光线追踪GPU是国际设计师团队8年努力的结晶。这一技术源自Caustic Graphics公司的构想，这是一家以互动光线追踪技术为愿景的初创公司，挑战行业20年来的发展常规。 “针对打造一个可处理光线追踪的GPU的这一老问题，我们的PowerVR光线追踪团队采用了完全不同的创新方法。业内的其他人正专注于使用GPU计算来解决光线追踪，我们则研究出了一个新办法，运用了我们此前为游戏和用户界面开发前沿、高效3D图形方面的经验。PowerVR Wizard GPU部署了一个混合的硬件流水线，用相同的处理器来实现光栅图形、GPU计算和光线追踪任务。 “Wizard GPU是一个成熟的技术，目前已可交付客户。我们已经与新思科技和台积电合作推出了测试芯片，我们能够与客户一起帮助他们将这一新技术集成到一颗高性能SoC中。” Imagination最近对级联阴影贴图和光线追踪阴影进行的比较，结论显示开发人员可通过使用PowerVR Wizard而获得成本的节约。“在我们的测试场景中，我们比较了级联阴影贴图和在PowerVR Wizard GPU上运行的光线追踪软阴影的内存带宽使用和渲染速度。结果显示，光线追踪阴影减少了高达50%的带宽使用，同时整个帧的渲染性能提升了2倍。”Alexandru强调道。 Imagination一直致力于在每一个新一代产品中提供更好的技术。该公司发展路线图包括了可用于从智能手机到游戏机的任何应用的、高度可扩展的Wizard内核系列。 “SoC设计人员想要使用光线追踪技术，需要获得PowerVR Wizard GPU的授权并将其集成在芯片上。”对于光线追踪技术的硬件要求，他透露，“性能方面，我们寻求与移动标准相当的高端GPU，我们的PowerVR GR6500包含4个集簇和128个ALU内核，在600MHz的主频，FP32模式下，性能超过150 GFLOPS。因此，它需要一个高性能的处理器与之匹配，例如P级的MIPS CPU或其他高端产品。” 此外，GR6500是GPU系列产品中首个可从智能手机扩展到游戏机的产品，可以在4个集簇以外来支持多簇、多核配置。 在谈到光线追踪技术的应用场景时，他表示，大多数人认为光线追踪技术只是用于具有高度逼真感的图形应用，物理上来说是精确的渲染。当前光线追踪技术已经被高品质的制作渲染器所使用，它还会进而被各种各样的应用所采纳，例如阴影、游戏引擎中的反射和折射、全局照明、物理和冲突检测、以及增强或虚拟现实。 对于光线追踪技术的应用场景，他评论说：“我们期待PowerVR光线追踪技术能够变革高端的移动和游戏机市场，之后最终进入一些其他市场，比如虚拟现实。当我们最初推出这款新的GPU架构时，一些世界领先的开发者们感到非常兴奋。例如，Oculus的首席技术官John Carmack就表示他非常高兴看到PowerVR Wizard的推出。” 最后，Alexandru补充说：“光线追踪技术可被用于很多应用，包括从灯光效果到定向音频或人工智能。一旦我们的硬件就绪，我们非常兴奋地期待优秀的程序设计师开发出所有这些可能性。” 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载