在PC和游戏主机上大热的光线追踪技术距离移动端还有多远？

记者 | 彭新

处于风口当中的光线追踪技术，正被不少业内人士视为3D图形领域的一次跨越性变革，并有望在移动端进一步铺开。

芯片IP公司Imagination首席营销官David Harold近日接受界面新闻专访时表示，光线追踪是过去10年3D图形处理领域最令人兴奋的进展，很多公司都想要这种技术，但并非每个人都能理解它。他相信未来几年使用光追技术的设备会明显增加。

所谓光线追踪，是在计算机中模拟光线的传播、反射、折射等物理现象，呈现符合物理规律的光影效果，能表现出符合真实世界的画面。该技术近年在游戏领域应用较多，特别是在光线反射比较复杂的情景下，光线追踪确实对画面表现有非常明显的提升。

目前，英伟达、AMD、英特尔三家桌面GPU厂商已经支持硬件层面的光线追踪技术，并应用于电脑、游戏主机中。移动端上，Imagination是最早对光线追踪进行技术投入的，此前曾公开展示了借助开源游戏引擎O3DE采用IMG CXT GPU硬件加速的光线追踪解决方案。

但光线追踪在移动端仍属较新领域，原因在于该技术对算力要求极高。以往硬件选择的折衷方案是通过软件层面进行模拟，但效果不够理想。“移动设备总是会受限于面积和功耗预算，我们需要一个具有高效架构的解决方案，以降低功耗。”David Harold称，基于Imagination的光线追踪架构，光线追踪在智能手机等低功耗嵌入式设备中不仅可行，而且够快。

David Harold表示，对于移动开发者来说，新技术总是需要一些时间来跟进，而移动硬件的生产也需要时间。Imagination已经在光线追踪的解决方案上发展了十多年，但在最近几年才开始授权。

Imagination推出了一套光线追踪等级系统（Ray Tracing Levels System）以提供不同级别的解决方案。其将现有的光线追踪技术分为0-5级，让光线追踪可在不同的性能和效率等级下执行，同时帮助开发者了解光线追踪技术方案。

在传统游戏的图形渲染处理中，对于光线的处理仍是以光栅化渲染为主，但光栅化作为一种取巧的手段，需要大量的手工设置，且最终只能在视觉上接近真实，并不遵循物理规律。就如省略了计算光线的步骤后，同一个场景里各种物体之间不会有任何光影关系，比如镜面和水面呈现的光线反射和折射效果，单靠光栅化就无法实现。

英伟达创始人黄仁勋曾称光栅化已使图形技术受限，这也是该公司在消费级市场力推光线追踪技术的原因之一。光线追踪模拟光线的传播，电脑只渲染光线打到的地方，因此仅需要很少的人工编程，比光栅式渲染简便很多。

David认为，光线追踪可以给某些视觉效果带来一些明显的优化，而光栅化更强调游戏体验。为此，Imagination也提供“混合渲染”方案，结合了光栅化和光追，使开发者可以在游戏画质和性能之间找到最优解——充分利用硬件光追核心生成更好的画质，同时在不影响画质的情况下更多使用光栅化以提高性能。

但移动图形渲染大幅采用光线追踪技术仍有不少问题待解。显示分辨率增长，图形精细度提高，对于GPU的计算能力需求不断加大，如何平衡好诸多要素间的关系，成为图形技术公司的研究课题。

目前，名为“超分辨率”的图形技术得到主流公司的采纳。该技术基于人工智能，将低分辨率的图像增强为更高分辨率的图像，以便在更高分辨率的计算机显示器上显示。David Harold提及，Imagination的神经网络加速器核心能够根据需要实现超分辨率等多种图像增强功能。

成本也是一个需要考虑的因素。从近年游戏行业对光线追踪的应用和反馈来看，传统光栅化渲染作为行之有效的技术方案，在流程上相当成熟，仍是游戏、影视渲染类公司的主流选择。有游戏开发者告诉界面新闻，除非新的渲染方案可以带来功效的明显增加，否则在开发中对于新型渲染方案仍采取谨慎态度。

好在随着光线追踪近年在桌面端的持续推广，包括合作伙伴、硬件、开发者生态均已就绪，像微软最新的图形开发接口，以及虚幻、Unity等游戏引擎对光线追踪支持已十分完善，拓展至移动端水到渠成。David Harold称，就功能而言，移动端和桌面的光线追踪差别不大，“我们所授权给桌面和移动设备的光追技术是相同的。”

不过，这并不意味着在移动端光线追踪技术可以达到桌面GPU的水准。David Harold也强调，一件设备的光追性能取决于能为光追投入的芯片面积，因此桌面和数据中心的性能提升空间大于移动和平板电脑。

对于未来光追技术的发展，David Harold表示，目前Imagination的客户开始更多讨论采用Imagination光追技术的产品，预计未来几年使用光追技术的设备会明显增加。