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構(gòu)建移動光追技術(shù)生態(tài)，讓手游也跑一個“光追”

zhangli 　2022年11月15日 11:18

　　近幾年，隨著手機圖形處理器以及異構(gòu)計算能力的逐年提升，“手機游戲端游化”的概念越來越多地被提起。手機配置越來越高，手機游戲畫質(zhì)有更多空間放飛自我，甚至開始向PC看齊，這也是會出現(xiàn)《原神》這種橫跨手機、PC、主機多平臺游戲的原因之一，其風(fēng)靡全球的程度也從側(cè)面說明了“手機游戲端游化”的趨勢。

　　當然，手游進步的同時，端游的畫質(zhì)也在提升。得益于光線追蹤技術(shù)，《我的世界》、《賽博朋克2077》、《看門狗：軍團》等PC、主機游戲營造的虛擬世界，除了游戲自身的可玩性，更為震撼的游戲畫面為玩家?guī)砀两降捏w驗。

　　那有沒有一種可能，讓手機游戲也跑一個光追，獲得能夠媲美PC級別的游戲畫質(zhì)呢？

　　移動光追技術(shù)生態(tài)構(gòu)建

　　如果你想到了，那廠商們顯然也想到了。和PC不同的是，手機整合程度非常高，要實現(xiàn)手機游戲的光追，就必須從芯片底層入手，從近兩年來看，芯片廠和手機廠商顯然也是這么干的。

　　三星在今年的Galaxy S22系列旗艦上，延續(xù)了雙芯片方案，值得一提的是，在自家的Exynos 2200芯片中內(nèi)置的AMD RDNA 2架構(gòu)SamsungXclipse GPU，支持了光線追蹤技術(shù)以及可變速率著色技術(shù)，可以有效提高游戲畫面表現(xiàn)，并且保持穩(wěn)定的幀率。三星用《PUBG：新世界》展示了部分真機實測效果，可以帶來直觀的畫質(zhì)提升，特別是在光影對比強烈的場景，效果更加明顯。

　　國內(nèi)廠商OPPO在去年的開發(fā)者大會上也展示過光線追蹤的實機演示。OPPO的光追技術(shù)是基于Vulkan API，聯(lián)合Unity游戲引擎、Vulkan API、游戲開發(fā)商、主流芯片廠商開發(fā)出的面向下一代移動光追硬件的技術(shù)，已在移動平臺上實現(xiàn)了原型開發(fā)。

　　其實在去年聯(lián)發(fā)科天璣1200發(fā)布的時候，便宣布支持光線追蹤技術(shù)，早在一年前，聯(lián)發(fā)科已提前布局Vulkan Ray Query技術(shù)方案，此后在天璣9000上還推出了移動端光線追蹤SDK解決方案。

　　今年1月，Vulkan 1.3標準正式發(fā)布，支持Vulkan Raytracing API，為內(nèi)容開發(fā)者打造光追內(nèi)容提供了硬件基礎(chǔ)，也使得硬件廠商可以將新標準與技術(shù)方案能力進行整合，標志著移動GPU的光追技術(shù)加速普及，并覆蓋更廣泛的內(nèi)容類型。與此同時，Arm最新的旗艦GPU Immortalis-G715實現(xiàn)了移動端硬件級光追全面支持。由此可見，在軟硬件方面，移動光追技術(shù)生態(tài)已構(gòu)建起來。

　　硬件級移動光追的意義

　　目前實現(xiàn)光線追蹤主要有兩種方式：一個是光線追蹤實時渲染，模仿真實光線的傳播行為，相對的，由于需要實時計算光線反射，重復(fù)計算量大，對硬件性能有著非常高的要求；另一個是光柵渲染，查出畫面中哪些像素需要渲染，然后用GPU按需要對像素渲染計算即可，在同一時間里只要計算一次，但涉及到算法和內(nèi)存管理的問題更加復(fù)雜。

　　實際上，早前《遇見逆水寒》、《天諭》等手游也以軟件方式，直接使用GPU的通用計算單元來實現(xiàn)光追，不過要使手游真正用上光追，平臺化才是最終歸宿，現(xiàn)在PC上支持光追的游戲大多是兩種渲染技術(shù)混合實現(xiàn)，相輔相成。這也是為什么移動端要實現(xiàn)光追，軟硬件的協(xié)調(diào)如此重要。

　　Immortalis-G715之所以引人注目，關(guān)鍵在于，它是業(yè)界首款支持移動硬件光線追蹤的移動端GPU方案，它和Mali-G715最大的區(qū)別是，增加了專門負責(zé)光追的管線，可像RTX那樣通過硬件光追內(nèi)核加速。

　　一直與Arm緊密合作的聯(lián)發(fā)科顯然首先受益。最新一代的聯(lián)發(fā)科旗艦芯片天璣9200的GPU此次就采用了Arm Immortalis-G715方案，并將GPU規(guī)格提升到了MC11。與前代產(chǎn)品相比，它具備了2倍的浮點運算性能、3倍的三角形計數(shù)能力、2倍的FP16混合運算能力，以及2倍的AI運算能力。和天璣9000相比，天璣9200的GPU性能提升了32%，GPU巨大的提升是移動光追的底層基礎(chǔ)，很顯然聯(lián)發(fā)科與Arm對提升未來手機游戲的畫質(zhì)達成了某種共識。

　　在天璣9200的發(fā)布會現(xiàn)場，騰訊旗下的魔方工作室展示了他們在手游《暗區(qū)突圍》里，基于天璣9200實現(xiàn)的移動端硬件光追的效果。可以看到，目前手機上的硬件光追已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)包括更真實的軟陰影、接近PC級的鏡面反射，以及復(fù)雜的追蹤折射處理。

　　所以將光追的功能引到智能手機上，是可以讓游戲畫面更為震撼、逼真和寫實，要稱得上頂級移動平臺，軟硬件的移動光追能力必然是評判的關(guān)鍵。

　　距離落地還有多遠

　　但是手機和PC不一樣，前者有非常嚴苛的功耗約束，即便搭載一顆性能強勁的旗艦芯片，也不一定敢讓其火力全開，自然也不可能近乎隨心所欲地調(diào)整功率，而且受限于手機空間大小，像PC那樣安排散熱也不太現(xiàn)實。

　　在以前，《王者榮耀》、《崩壞3》、《原神》渲染畫質(zhì)是可以達到1080P，甚至1080P+，但是今天部分手機為了平衡功耗和發(fā)熱，游戲渲染分辨率恐怕只有720P。所以，降低功耗和發(fā)熱，必然是移動光追繞不過的問題。

　　值得注意的是，在最基礎(chǔ)的能效表現(xiàn)上，從SoC的封裝階段開始，天璣9200就使用了特別為增強散熱性能而來的新設(shè)計。它與新制程、新架構(gòu)協(xié)同后，一方面可以讓天璣9200在《王者榮耀》這樣的流行手游中，實現(xiàn)長達1小時的持續(xù)滿幀體驗。另一方面，在重負載游戲場景下對比天璣9000，也有著15%-20%的能耗降低。聯(lián)發(fā)科官方數(shù)據(jù)還提到，天璣9200的GPU性能較上一代提升32%同時，功耗降低了41%，實際游戲最多可以減少56%功耗。

　　另外，Immortalis-G715還支持了VRS（可變速率渲染技術(shù)）。在適配了這一技術(shù)的游戲中，同一幀畫面里的不同部位，會根據(jù)遠近、玩家的關(guān)注度等因素，采取不同的渲染精度。這樣一來，就能在不對游戲畫面效果造成顯著影響的前提下，為GPU“減負”，甚至能夠起到提升10% FPS的效果。

　　顯然，在智能手機SoC性能不斷提升時，能效已成為了事關(guān)用戶體驗的焦點問題。在積極推動光追落地的同時，聯(lián)發(fā)科提出的移動GPU增效方案，讓人看到了盡快實現(xiàn)手機光追商業(yè)化應(yīng)用的可能。

　　聯(lián)發(fā)科移動GPU增效方案，是一個金字塔式的方案布局。從芯片性能提升、軟件和API生態(tài)（64位、Vulkan）、系統(tǒng)調(diào)優(yōu)、自適應(yīng)調(diào)度再到GPU增效算法，層層遞進，從而有效地為CPU、GPU降低負載，減少功耗、控制發(fā)熱，最終提升用戶的使用體驗。

　　隨著手機處理器性能越來越強，光追或許會像曾經(jīng)的高刷新率一樣，逐步成為手機上的標配。但如果要這一天盡快到來，足夠全面的技術(shù)考慮和布局才能真正意義上推動手機光追的落地，深入解析此次聯(lián)發(fā)科天璣9200、其GPU增效方案以及構(gòu)建光追生態(tài)的種種鋪墊，我們應(yīng)該可以確定，讓普通用戶在手機端上感受光追帶來的新奇游戲體驗確實已經(jīng)不遠了。

來源：電腦報

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