什么是光芒追踪？
现实天下我们所看到的统统，都是源于我们人眼对付外界光芒的感知。而光芒从光源发出，在各种物体表面会经由多次反射、折射和散射，并且相互浸染（接管、改变颜色、改变方向），终极这些光芒会以各种特定颜色组合被人眼所看到。在这个过程中，每一个光芒的路径由多重直线组成，险些总是包含从原点到场景的反射，折射和阴影效应。
在传统的游戏和动画制作当中，打算机不司帐算每个光芒从哪里来，到哪里去，更不司帐算这些光芒的相互叠加。只是通过及时演算物体阴影和掌握光芒的强弱来“仿照”人眼看到的真实情形。只管现在很多采取了HDR（高动态范围）效果的游戏都有很不错的光影效果，但是那远非真实的光影效果。你很难通过影子和光芒的遮蔽来判断，移动的目标（比如射击游戏中的仇敌）所处的位置。
而光芒追踪技能则是通过打算机在游戏或动画的每一帧画面制作当中，仿照现实天下中的光芒从光源到物体表面再到人眼所呈现的视觉效果，以提升视觉体验的技能。它可以实现更为逼真的阴影和反射效果，同时还可以大大改进半透明度和散射，带来相似于人眼所看到的更为真实场景效果。
不过，光芒追踪技能打算的光芒路径方向与真实天下中的人眼的感知的光芒是反向的，即以人眼为出发点，以人眼希望看到的类似真实天下的光影效果，再来进行画面制作和渲染。目前较为常见的方法是稠浊渲染，即渲染大部分的传统场景，同时利用光芒追踪技能查询须要再进一步处理的场景的像素。
比如，在动画中，每一束光芒的直线部分的位置和方向总是在不断变革，因此每一条光芒都要用一个数学方程式来表示，定义光芒的空间路径为韶光的函数，根据光芒在到达屏幕前经由的场景中的目标的色素或颜色来分配给每一束光芒一种颜色，终极呈现出人眼所看到的画面。屏幕上的每一个像素都符合每一时候可以回溯到源头的的每条光芒。
虽然光芒追踪技能对付打算资源有一定的哀求，但是得益于近年来GPU性能的不断提升，以及光芒追踪技能能够为用户带来更为优质、更为真实的视觉体验效果，开始越来越多的被高品质的游戏和动画所采取，比如《战地5》、《古墓丽影:暗影》、《义务召唤:当代战役》等。
光芒追踪技能开始进入移动市场
近年来，随着以《王者光彩》、各种“吃鸡”游戏为代表的爆款手游的涌现，手游市场呈现快速爆发。在此背景之下，手机的游戏体验越来越被各大智好手机厂商所重视。
2018年，多家手机厂商杀入了游戏手机市场，推出了一系列的游戏手机，比如黑鲨游戏手机、nubia的红魔游戏手机、华硕的ROG游戏手机以及游戏外设厂商雷蛇推出的游戏手机Razer Phone等等。与此同时，浩瀚手机厂商、手机芯片厂商在还与手游厂商紧密互助（有些乃至还成立告终合实验室），不断提升手机游戏的体验。
虽然以往光芒追踪技能都是被运用在各种PC/主机游戏大作上，但是随着近年来智能移动处理器的GPU算力也越来越强，以及用户对付移动端游戏体验哀求的不断提升，光芒追踪技能也开始逐步进入移动端。
实在早在2015年之时，Arm就开始将其于2013年底收购的Enligten“动态全局光照技能”（非光追技能，软件形式实现）引入到移动端，该技能可在3D绘图中创造前辈且逼真的光影效果，并大幅降落对付GPU算力的依赖。当时，完美天下则是中国首家授权Enlighten全局光照技能的游戏开拓商。
△Enligten动态全局光照技能
今年10月14日，联发科也宣告推出基于Vulkan扩展的移动端光芒追踪SDK 办理方案，并与 Arm 和腾讯游戏共同实现了移动端实时光芒追踪技能的首次演示，为移动终真个光芒追踪技能开拓供应了必需的工具、框架和内容，进一步拓展游戏生态系统，希望共同推进光芒追踪技能在行业的发展。
本日，GPU技能厂商Imagination也召开新品发布会，推出了首款基于其PowerVR Photon光芒追踪架构的旗舰款GPU IP——IMG CXT，号称可以为移动游戏玩家和开拓者供应桌面级质量的体验。
Imagination也表示，光芒追踪是一项改变游戏规则的技能，可以使图形真实觉得达跃升式变革。通过仿照真实天下中光芒的表现，它可以创造出与现实生活险些无异的三维（3D）场景。
这些上游芯片厂商纷纭发力“光芒追踪”技能，彷佛预示着，移动真个游戏体验即将进入一个新的时期！
Imagination IMG CXT：业界首款RTLS 4级光芒追踪GPU
在发布会上，Imagination根据其履历和理解，提出了一套光芒追踪等级系统（RTLS），对付光芒追踪的实现划分为六个等级：
L0、传统办理方案
L1、传统GPU上的软件方案
L2、光芒-包围盒和光芒-三角形测试器
L3、具备硬件BVH处理能力
L4、具备硬件BVH处理能力和相关性分类能力
L5、带有BVH硬件天生器的相关性BVH处理功能
△不只滑表面隐蔽相关性示例
Imagination表示，按照以上分型，其IMG CXT系列是业界首款RTLS 4级别的光芒追踪GPU，是专用的光芒追踪的硬件级办理方案，比较传统GPU加软件的办理方案（比如其他厂商日前推出的RTLS 2级办理方案）来说，不仅性能大幅提升，同时其功耗也大大降落。
详细来说，IMG CXT系列GPU基于Imagination全新的PowerVR Photon架构，该架构的紧张特点是RAC，这是一种新的低功耗专用硬件GPU组件，比较效率较低的RTLS 2级架构，它可以加速和卸载更多来自着色器内核的光芒追踪打算。
RAC包含了光芒存储（Ray Store）、光芒任务调度器（Ray Task Scheduler）和相关性聚拢器（Coherency Gatherer），并与两个128宽的统一着色器集群（USC）紧密耦合，USC拥有高速专用数据通路，可以实现最高效且功耗最低的光芒追踪支配。
Ray Store可以在处理过程中将光芒数据构造保存在芯片上，并供应对 RAC中所有单元的高带宽读写访问，从而避免了将光芒数据存储或读取至动态随机存取存储器（DRAM）所造成的速率降落或功耗增加。
Ray Task Scheduler可以卸载着色器集群的任务，并通过专用硬件支配和追踪光芒事情负载，同时保持高光芒吞吐量和低功耗。独特的Coherency Gatherer单元可以剖析所有传播中的光芒，并将全体场景中的光芒绑定成多个相关组，从而能够以更高的效率对它们进行处理。
以上这些功能结合在一起，可以为开拓职员供应比市场上的现有办理方案更强大、更具同等性的光芒追踪性能，从而支持他们在渲染汽车、角色和地形等繁芜表面时供应更优质的效果，并创建出比以往任何时候都更细致的环境。
Imagination称，由于光芒追踪打算的繁芜性，光芒追踪不久前也只是运用在台式机和游戏机上，但凭借IMG CXT革命性的Photon架构，移动开拓者和游戏玩家现在也能够利用这种令人难以置信的渲染技能和全面的硬件加速功能。
△IMG CXT的光芒追踪效果演示
详细以CXT 48-1536 RT3为例，其内核具有三个光芒加速集群（RAC），可供应总体高达1.3 GRay/s的性能，使得其可以在移动设备的功耗预算下，以高帧率供应逼真的光芒追踪阴影、反射、全局照明和环境光遮蔽效果。
同时，IMG CXT在光栅化图形处理性能方面也向前迈出了主要一步，与Imagination的上一代GPU IP比较，其打算、纹理和几何性能都提高了50%，AI性能达到了6TOPS。它的低功耗超标量（superscalar）架构可在低时钟频率下供应高性能，从而实现卓越的帧率功耗比（FPS/W）效率，同时 Imagination图像压缩（IMGIC）技能可以大幅降落带宽需求。
据Imagination技能前瞻副总裁Kristof Beets先容，虽然IMG CXT是针对移动真个RTLS 4级光芒追踪GPU，但是Imagination完备有能力推出RTLS 5级光芒追踪GPU，不仅性能更强，而且功耗也更低。之以是目前只推出RTLS 4级光芒追踪GPU，是由于为了市场平衡，由于开拓者和市场都还没完备做好准备开拓者须要一个适应和学习的过程，移动真个光芒追踪游戏市场也须要一个造就的过程。
△PVRTune工具现在可以支持开拓者查看底层的光芒追踪计数器
对付其他厂商针对移动端所推出的软件类光芒追踪办理方案，Kristof Beets表示，纯软件的方案终极达成的效果可能并不好，并且会带来功耗的提升。Imagination供应的硬件级的RTLS 5级光芒追踪GPU可以以更低的功耗实现更好的效果。
新的市场方向
除了智好手机等移动端设备运用之外，Imagination表示，IMG CXT也非常适宜于超高品质的汽车人机界面（HMI）平台。它可以实现环抱视图中逼真的车辆图像，卫星导航中密集城市区域的展示，以及具备稠浊现实功能的举头显示器（HUD）、数字车速表和其他信息显示器。它还可以在车上职员等待车辆充电时供应优质的车内游戏和娱乐体验。
Imagination表示，得益于其多核技能，Photon架构还可以扩展运用于云、数据中央和PC市场。可以实现高达 9 TFLOPS（每秒万亿次浮点运算）的FP32光栅化性能和超过7.8 GRay/s的光芒追踪性能，同时能够供应比当今的 RTLS 2 级或3级光芒追踪办理方案高2.5倍的功耗效率。
目前IMG CXT已向多家互助伙伴授权。不过，Imagination并未透露详细的合客户。
编辑：芯智讯-浪客剑
