你可以不信元宇宙，但請(qǐng)不要錯(cuò)過(guò)硬件光線追蹤技術(shù)的先機(jī)

　　作者：劉朝暉、陳皓、胡霞

　　摘要：這應(yīng)該不是巧合：在互聯(lián)網(wǎng)大廠力推虛擬偶像的同時(shí)，為蘋果公司提供GPU技術(shù)的Imagination公司宣布推出新一代硬件光線追蹤技術(shù)

　　也許是一次巧合，但也許更是一種預(yù)兆。

　　本月5日，總部位于英國(guó)首都倫敦西北四環(huán)（M25公路）邊上的Imagination Technologies公司，在上海浦東宣布推出旗艦款圖形處理器（GPU）硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）產(chǎn)品IMG CXT，同時(shí)其PowerVR Photon光線追蹤（Ray Tracing）架構(gòu)也隨該IP首次亮相，并宣布已在多個(gè)市場(chǎng)中進(jìn)行了授權(quán)。

　　而與此同時(shí)，位于陸家嘴的浦東美術(shù)館中，主題為《光：泰特美術(shù)館珍藏展》的展覽也在如火如荼地進(jìn)行，無(wú)數(shù)的觀眾陶醉在英國(guó)畫家威廉·透納（Joseph Mallord William Turner）的精美畫作之中，并驚訝于這位英國(guó)國(guó)寶級(jí)畫家對(duì)光線的完美捕捉和精妙運(yùn)用。

　　浦東美術(shù)館里這些觀眾中，也許會(huì)走出未來(lái)頂流的虛擬偶像和創(chuàng)新的MCN機(jī)構(gòu)。華興萬(wàn)邦認(rèn)為借助光線追蹤等技術(shù)創(chuàng)新，未來(lái)虛擬偶像和場(chǎng)景的帶貨能力將可比肩網(wǎng)紅真人實(shí)景

　　11月7日凌晨，電競(jìng)游戲《英雄聯(lián)盟》S11總決賽，中國(guó)戰(zhàn)隊(duì)EDG在鏖戰(zhàn)五局后最終以3：2獲得冠軍，點(diǎn)燃了電競(jìng)迷和諸多青少年甚至中年朋友們激情，網(wǎng)絡(luò)上充滿了各種媒體的報(bào)道和全國(guó)各地游戲粉絲的狂歡慶祝視頻。

　　在海外，擁有30億月活用戶的Facebook這個(gè)全球最大的社交平臺(tái)宣布不再要face一詞，將公司的名字改為“Meta”，也就是大家最近廣泛談?wù)摰脑�宇宙的“元”。在�?guó)內(nèi)，頂流網(wǎng)紅李子柒視頻停更，并與與其合作的唯一一家MCN機(jī)構(gòu)杭州微念對(duì)簿公堂。而同時(shí)，阿里巴巴、百度、字節(jié)跳動(dòng)等互聯(lián)網(wǎng)大廠也開(kāi)始布局“虛擬偶像”相關(guān)業(yè)務(wù)，肯德基、歐萊雅和屈臣氏等品牌也推出專屬的虛擬形象。

　　因此，華興萬(wàn)邦管理咨詢并不認(rèn)為這些事件是一次巧合，而是今天和未來(lái)的消費(fèi)者需求與一種可改變游戲規(guī)則的技術(shù)一次碰撞。

　　國(guó)內(nèi)愛(ài)好者多數(shù)都是通過(guò)這幅傳世佳作《無(wú)畏號(hào)戰(zhàn)艦被拖往她的最后拆解場(chǎng)》來(lái)認(rèn)識(shí)透納，該畫作創(chuàng)作于1839，現(xiàn)藏于英國(guó)國(guó)家美術(shù)館

　　既是生活，也是生意

　　從《圣經(jīng)》“舊約·創(chuàng)世紀(jì)”中上帝說(shuō)“要有光”于是就有了光，到過(guò)去幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，無(wú)數(shù)的科學(xué)家、藝術(shù)家和工程師對(duì)它進(jìn)行了各種各樣的詮釋和表現(xiàn)，使我們更加渴望用現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)充分感受它的魅力，并發(fā)揮每個(gè)人的天賦和專業(yè)能力。

　　所以，借用本次泰特美術(shù)館珍藏展介紹中的一句話：光的歷史本質(zhì)上就是人類感知的歷史；光依然是美的，但也是無(wú)常的；它是可見(jiàn)的，但又是無(wú)形的。人們?cè)谧匀辉诿佬g(shù)館中見(jiàn)過(guò)了美好的“光景”，在生活中就希望隨時(shí)可以得到它們。更好的光，既是生活，也是生意，尤其是在人人皆有的手機(jī)平板電腦等移動(dòng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)更好的光。

　　Imagination的Photon架構(gòu)會(huì)給游戲產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的價(jià)值，但其意義遠(yuǎn)不止如此

　　我們需要工程師們不斷的創(chuàng)新，以更好地與光一起玩耍，無(wú)論元宇宙是什么，何時(shí)可以到來(lái)，更好的光技術(shù)正在改變包括我們工作、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)和社交等生活的一切。光線追蹤就是一項(xiàng)改變游戲規(guī)則的技術(shù)，可以使圖形真實(shí)感達(dá)到躍升式的變化。光線追蹤通過(guò)模擬真實(shí)世界中光線的表現(xiàn)，它可以創(chuàng)造出與現(xiàn)實(shí)生活幾乎無(wú)異的三維（3D）場(chǎng)景。

　　硬件光追技術(shù)將改變移動(dòng)設(shè)備體驗(yàn)

　　但是由于光線追蹤計(jì)算具有超級(jí)復(fù)雜性，該技術(shù)不久前也只是應(yīng)用在臺(tái)式機(jī)和桌面游戲機(jī)上。作為幾十年來(lái)一直引領(lǐng)全球圖形處理器（GPU）技術(shù)的領(lǐng)先廠商，Imagination憑借此次發(fā)布的IMG CXT IP產(chǎn)品和革命性Photon架構(gòu)，可使移動(dòng)平臺(tái)和內(nèi)容開(kāi)發(fā)者、以及游戲和AR/VR玩家也能夠在手持設(shè)備等多樣化平臺(tái)上，利用和享受這種令人難以置信的渲染技術(shù)和全面的硬件加速功能。

　　加載Imagination光線追蹤技術(shù)后的反射效果，圖片來(lái)源：雷鋒網(wǎng)

　　與現(xiàn)在如日中天、市值在8000億美元左右的另一家國(guó)際GPU領(lǐng)先廠商英偉達(dá)（Nvidia）公司相比，Imagination采用了不同的商業(yè)模式，即該公司只提供其GPU架構(gòu)技術(shù)以及可以立即集成到芯片設(shè)計(jì)中的硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的授權(quán)，然后由更多的芯片設(shè)計(jì)公司完成這些集成了GPU的芯片。

　　也就說(shuō)包括中國(guó)公司在內(nèi)的全球的設(shè)備廠商和芯片廠商可以站在Imagination的肩膀上，利用技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)開(kāi)發(fā)自己的創(chuàng)新芯片，甚至與英偉達(dá)去競(jìng)爭(zhēng)。目前，蘋果公司是該公司的客戶，我國(guó)的聯(lián)發(fā)科技（MTK）和紫光展銳也是該公司的客戶，因而該技術(shù)的應(yīng)用和普及速度將超過(guò)那些只有獨(dú)家供應(yīng)的芯片。

　　為什么是硬件光追技術(shù)？

　　所有的成功都來(lái)之不易，正如透納能夠創(chuàng)作出《無(wú)畏號(hào)戰(zhàn)艦》這樣的傳世名作也依賴于他細(xì)致入微的觀察和刻苦的自我訓(xùn)練，Imagination也是早在十多年前就開(kāi)始了光線追蹤技術(shù)的研究，并在10年前就流片成功了一款GPU芯片，開(kāi)創(chuàng)了硬件加速光線追蹤技術(shù)之的先河，但是由于當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體技術(shù)的限制未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。

　　所有的成功都來(lái)之不易，泰特美術(shù)館收藏的光線大師透納的光線追蹤習(xí)作

　　和所有領(lǐng)先廠商一樣，Imagination在長(zhǎng)期的持續(xù)研發(fā)中首先總結(jié)出了一套目前業(yè)內(nèi)最為完善的光線追蹤等級(jí)系統(tǒng)（Ray Tracing Levels System，RTLS），旨在幫助開(kāi)發(fā)人員和原始設(shè)備制造商（OEM）清晰了解現(xiàn)在和未來(lái)可用的光線追蹤加速解決方案的功能。

　　該光線追蹤等級(jí)系統(tǒng)共包含6個(gè)等級(jí)，它們的功能和要求如下：

　　•Level 0：傳統(tǒng)解決方案

　　•Level 1：傳統(tǒng)GPU上的軟件

　　•Level 2：硬件中的光線/包圍盒和光線/三角形測(cè)試器

　　•Level 3：硬件中的邊界體積層次結(jié)構(gòu)（Bounding Volume Hierarchy，BVH）處理功能

　　•Level 4：硬件中的BVH處理和相干性分類功能

　　•Level 5：硬件中帶有場(chǎng)景層次生成器（Scene Hierarchy Generation，SHG）的相干性BVH處理功能（*）

　　（*）BVH生成器（SHG）也可以被添加至效率更低的等級(jí)中，添加后的等級(jí)通過(guò)增加“plus”來(lái)表示，例如“Level 2 plus”解決方案

　　GPU等硬件加速器已經(jīng)成為今天廣泛興起的新興計(jì)算模式，也是中國(guó)系統(tǒng)和芯片企業(yè)換道超車的巨大機(jī)會(huì)

　　Imagination此次發(fā)布其基于硬件的、采用Photon架構(gòu)的IMG CXT內(nèi)核產(chǎn)品處于RTLS的第4級(jí)（Level 4），行業(yè)人士認(rèn)為與那些采用傳統(tǒng)GPU+軟件加速的方案相比，其處理能力+計(jì)算效率+電池續(xù)航時(shí)間等綜合性能可高出百倍，這使其成為當(dāng)前可用的最先進(jìn)的光線追蹤技術(shù)，從而可為移動(dòng)玩家和開(kāi)發(fā)者提供桌面級(jí)質(zhì)量的體驗(yàn)。

　　有關(guān)Photon架構(gòu)的具體技術(shù)細(xì)節(jié)大家可參考專業(yè)技術(shù)媒體近期的報(bào)道，我們?cè)谶@里提供幾個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明硬件加速方案如何碾壓軟件方案。Imagination已向業(yè)界提供的IMG CXT-48-1536 RT3內(nèi)核具有三個(gè)光線加速集群（RAC），其性能是每秒可追蹤多達(dá)13億條光線，支持移動(dòng)設(shè)備能以每秒60幀的高幀率提供逼真的陰影、反射、全局照明和環(huán)境光遮蔽等光線追蹤效果。

　　對(duì)于那些在傳統(tǒng)GPU上實(shí)現(xiàn)的軟件光線追蹤解決方案（RTLS Level 1），目前看到的性能數(shù)據(jù)是最高每秒30幀的處理能力；同時(shí)由于承載了大量復(fù)雜的軟件運(yùn)算，這樣的追蹤方案占用大量系統(tǒng)資源并縮短了移動(dòng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。Imagination推出的業(yè)界首款RTLS Level 4級(jí)光線追蹤架構(gòu)的功耗效率比現(xiàn)有的RTLS Level 3級(jí)解決方案高2.5倍，而Level 3比Level 2還要高出2倍。

　　Imagination的CXT RT3架構(gòu)和性能提升

　　每個(gè)人都可能成為透納那樣的用光大師

　　Imagination的Photon架構(gòu)為諸多應(yīng)用提供了最令人興奮的光線追蹤功能，包括移動(dòng)、游戲、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、桌面、數(shù)據(jù)中心、云和下一代汽車等應(yīng)用。因此，該技術(shù)一經(jīng)發(fā)布就得到了許多廠商的歡迎，除了那些已經(jīng)從Imagination那里購(gòu)買了IMG CXT內(nèi)核和Photon架構(gòu)IP授權(quán)的設(shè)備廠商和芯片設(shè)計(jì)公司，游戲等應(yīng)用行業(yè)對(duì)此更是一片歡迎。

　　就像元宇宙一樣，對(duì)于Imagination此次推出的IMG CXT旗艦款GPU IP產(chǎn)品和PowerVR Photon光線追蹤架構(gòu)，嗅覺(jué)靈敏的游戲行業(yè)再次搶先感受到了其價(jià)值，包括代表作為《Mad World》的Carbonated Inc、完美世界、騰訊游戲、騰訊WeTest團(tuán)隊(duì)和網(wǎng)易游戲等公司和團(tuán)隊(duì)均發(fā)來(lái)了賀電，并期待著與Imagination在GPU技術(shù)上開(kāi)展合作以提升自己產(chǎn)品的魅力。相關(guān)評(píng)論見(jiàn)本文最后附錄。

　　加載Imagination光線追蹤技術(shù)后的陰影效果，圖片來(lái)源：雷鋒網(wǎng)

　　但是，游戲行業(yè)對(duì)基于硬件的光線追蹤技術(shù)的強(qiáng)烈關(guān)注和積極參與，只是代表了未來(lái)數(shù)字化生活和商業(yè)創(chuàng)新機(jī)會(huì)的一部分。通過(guò)在移動(dòng)端和云端引入硬件光線追蹤技術(shù)，真正的意義在于每個(gè)人都可能成為透納那樣的用光大師。

　　也許在不久的將來(lái)，朋友之間發(fā)送的不再只是修圖后都像那同一顆瓜子一樣尖尖的、平平的的瓜子臉，而是更加豐富逼真的3D的、帶環(huán)境光美照。

　　北京華興萬(wàn)邦管理咨詢認(rèn)為：更重要的是，也許在商業(yè)世界中也將出現(xiàn)一大批虛擬偶像和創(chuàng)新MCN，其連創(chuàng)帶貨記錄新高的生意可以不再依靠網(wǎng)紅的真人實(shí)景直播，而完全可以在妙曼的虛擬環(huán)境中，讓消費(fèi)者自己或者選擇理想的數(shù)字模特來(lái)介紹和體驗(yàn)商品接服務(wù)，甚至對(duì)接服務(wù)型制造系統(tǒng)為自己量身定制商品。

　　而在那些未來(lái)頂流的虛擬偶像和MCN的背后，可能就只有一個(gè)喜歡透納的女文青或者熱愛(ài)生活的工程師，因?yàn)樵谟布�光線追蹤等多種技術(shù)的支持下，一批專業(yè)的公司可以為他們定制逼真生動(dòng)的虛擬場(chǎng)景和極富魅力的虛擬模特/網(wǎng)紅，運(yùn)營(yíng)者只需要在其中注入靈魂即可。

　　硬件加速器等創(chuàng)新技術(shù)帶來(lái)的更好網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗(yàn)將給市場(chǎng)帶來(lái)全新的機(jī)會(huì)。

　　大江東去，以硬件加速器為代表的新一輪硬件技術(shù)創(chuàng)新正在改變我們的生活與生意

　　這就是更好的光會(huì)給大家?guī)��?lái)的更美好的生活和生意。根據(jù)Imagination發(fā)布的相關(guān)信息，已有多個(gè)市場(chǎng)中的玩家購(gòu)買了該公司光線追蹤技術(shù)和產(chǎn)品的授權(quán)，按照半導(dǎo)體和電子行業(yè)的規(guī)律，搭載這些技術(shù)的系統(tǒng)產(chǎn)品將有望最早在2023年面世，我們屆時(shí)就可以去體驗(yàn)創(chuàng)新、抓住商機(jī)了。

　　插播重要信息：

　　在羅列游戲大廠的評(píng)論之前，我們先插播一條重要的活動(dòng)延期信息。“第98屆中國(guó)電子展”原定于2021年12月5日-7日在上海新國(guó)際博覽中心舉辦，但由于國(guó)內(nèi)近期疫情尚未得到完全控制，為了配合上海市目前的疫情防控工作，第98屆中國(guó)電子展將延期舉辦（舉辦時(shí)間將另行公布）。

　　北京華興萬(wàn)邦管理咨詢有限公司與中電會(huì)展與信息傳播有限公司原計(jì)劃在12月5日下午共同舉辦“A-Chips China 2021暨首屆國(guó)際硬件數(shù)據(jù)處理加速器大會(huì)”，全面介紹FPGA、GPU、NNA、DSP和RISC-V等硬件加速器技術(shù)，以及它們給智能制造、機(jī)器人和智能汽車等新興場(chǎng)景帶來(lái)的異構(gòu)計(jì)算新機(jī)會(huì)，大會(huì)的發(fā)言人都是華興萬(wàn)邦在全球各領(lǐng)域內(nèi)精選的領(lǐng)先企業(yè)和創(chuàng)新企業(yè)。，

　　作為第98屆中國(guó)電子展同期活動(dòng)之一，“A-Chips China 2021暨首屆國(guó)際硬件數(shù)據(jù)處理加速器大會(huì)”亦將隨之延期舉辦。屆時(shí)，Imagination Technologies中國(guó)公司戰(zhàn)略市場(chǎng)副總經(jīng)理時(shí)昕博士將發(fā)表題為《硬件加速處理器-鑒以往而知未來(lái)》，將介紹該公司GPU與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器等技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備、汽車、云計(jì)算和桌面等場(chǎng)景中的應(yīng)用，內(nèi)容精彩紛呈，現(xiàn)場(chǎng)抽獎(jiǎng)獎(jiǎng)品豐富。

　　歡迎大家繼續(xù)關(guān)注A-Chips China硬件加速器大會(huì)，共同推進(jìn)我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)換道超車。報(bào)名參會(huì)，與時(shí)昕博士，和來(lái)自中興汽車電子、上汽通用、中電科機(jī)器人、Achronix、Codasip、沐曦集成電路和XMOS等公司專家，以及撰寫本文的華興萬(wàn)邦團(tuán)隊(duì)見(jiàn)面交流，請(qǐng)掃描以下二維碼、點(diǎn)擊“閱讀原文”或在“活動(dòng)行”網(wǎng)站上搜索A-Chips China活動(dòng)報(bào)名（由于疫情防控原因，所有參與者均需提前注冊(cè)）。

　　附錄：游戲行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)高管們對(duì)Imagination光線追蹤技術(shù)的評(píng)論

　　代表作包括《Mad World》的Carbonated Inc首席執(zhí)行官Travis Boatman表示：“我們很高興Imagination Technologies可以引領(lǐng)移動(dòng)GPU和光線追蹤技術(shù)的未來(lái)。能夠在O3DE引擎上針對(duì)Imagination的PowerVR架構(gòu)來(lái)優(yōu)化我們的團(tuán)隊(duì)PVP移動(dòng)游戲《Mad World》是非常重要的，這可以使我們?yōu)樗�有玩家提供最佳的游戲體驗(yàn)。”

　　完美世界游戲技術(shù)中心主管徐丹表示：“完美世界游戲和Imagination對(duì)基于PowerVR架構(gòu)的新一代GPU實(shí)現(xiàn)高性能和低功耗有著共同的愿景。Imagination是光線追蹤技術(shù)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，我們希望可以共同探索這項(xiàng)技術(shù)在游戲和其他場(chǎng)景中的應(yīng)用。”

　　騰訊游戲引擎技術(shù)副總監(jiān)魏楠表示：“光線追蹤技術(shù)被業(yè)界認(rèn)為是下一代圖形技術(shù)革命，它也是騰訊游戲不斷探索的方向。我們很高興看到Imagination作為光線追蹤技術(shù)的行業(yè)領(lǐng)先者能發(fā)布硬件級(jí)光線追蹤IP，騰訊游戲?qū)⑴cImagination展開(kāi)密切合作并探索該技術(shù)在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，Imagination在高性能低功耗圖形渲染和處理上擁有深厚的技術(shù)積累，雙方也將加強(qiáng)在這方面的技術(shù)合作，實(shí)現(xiàn)游戲體驗(yàn)質(zhì)的飛躍。”

　　騰訊WeTest/PerfDog技術(shù)總監(jiān)曹文升表示：“作為騰訊互動(dòng)娛樂(lè)官方出品的行業(yè)領(lǐng)先質(zhì)量服務(wù)品牌，在追求高品質(zhì)高水準(zhǔn)的道路上，騰訊WeTest團(tuán)隊(duì)與Imagination有著相同的愿景。相信Imagination發(fā)布的PowerVR新一代GPU的高性能和低功耗特性，可幫助開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的游戲性能。同時(shí)，WeTest/PerfDog將與Imagination一起不斷優(yōu)化和完善GPU關(guān)鍵參數(shù)的獲取，為開(kāi)發(fā)者打造更好的游戲體驗(yàn)，更強(qiáng)的平臺(tái)兼容性提供保障。未來(lái)，雙方還有望在光線追蹤技術(shù)、云游戲等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的探索與交流。”

　　網(wǎng)易游戲資深技術(shù)專家李文耀表示：“網(wǎng)易游戲非常重視體驗(yàn)、技術(shù)和品質(zhì)，我們一直就Messiah和Neox自研引擎與Imagination聯(lián)合進(jìn)行優(yōu)化。GPU為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量游戲體驗(yàn)提供了支撐，未來(lái)我們希望有機(jī)會(huì)在游戲開(kāi)發(fā)和打磨中，充分利用PowerVR新一代GPU的高性能與低功耗特性，為玩家打造優(yōu)質(zhì)的游戲體驗(yàn)。此外，我們也很期待Imagination光線追蹤技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將開(kāi)啟全新的