隨著5G的發(fā)展，手機(jī)越來(lái)越被人們所依賴，將其稱之為移動(dòng)電腦毫不為過(guò)。而手機(jī)游戲則占據(jù)了手機(jī)使用的大部分時(shí)間。通訊技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)設(shè)備的更新，憶往昔，手游曾從“貪吃蛇”、“俄羅斯方塊”、“植物大戰(zhàn)僵尸”、到“王者榮耀”等，經(jīng)歷了幾個(gè)時(shí)代的變遷。游戲行業(yè)發(fā)展到今天，手游已經(jīng)超越端游成為最大游戲市場(chǎng)。據(jù)ABI 2022年的調(diào)查顯示，手機(jī)游戲用戶將從26億增長(zhǎng)到2030年的39億，特別是到2026年，將有85%的玩家首選在手機(jī)上玩游戲。顯然良好的用戶體驗(yàn)決定著手游領(lǐng)域的長(zhǎng)足發(fā)展。比如沉浸感的體驗(yàn)，逼真、流暢的畫(huà)面以及更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間。而實(shí)現(xiàn)這些效果離不開(kāi)一款高性能的GPU。GPU在智能手機(jī)中的作用越來(lái)越凸顯，將獲得與CPU同等重要的位置。近期Imagination發(fā)布其新一代GPU DXT系列，該公司中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)艾克先生分享了全新一代DXT系列GPU 的關(guān)鍵技術(shù)，特別是可擴(kuò)展的光線追蹤技術(shù)、可變速的著色技術(shù)，包括在手游領(lǐng)域可以提高性能、降低功耗的關(guān)鍵技術(shù)。另?yè)?jù)官方公布的數(shù)據(jù)顯示，該系列的旗艦產(chǎn)品DXT-72-2304能夠提供超高端移動(dòng)設(shè)備所需的性能，具有72 GTexels/s和2.5 TFLOP FP32算力。與上一代產(chǎn)品相比，其最大單核性能提升了50%。DXT核的單位面積性能密度比IMG CXT GPU高出20%，同時(shí)大幅降低了功耗。硬件光線追蹤發(fā)展對(duì)于光線追蹤技術(shù)，在PC端并不陌生，而在手機(jī)端該技術(shù)還非常罕見(jiàn)，由于其可明顯提升游戲畫(huà)面光線視覺(jué)感受，各大廠商紛紛布局該技術(shù)。艾克先生解釋，光線追蹤解決的是讓3D游戲場(chǎng)景中的光照更加貼近真實(shí)生活中的折射和反射。在下圖中光線追蹤技術(shù)可使人物和鯊魚(yú)在水中的細(xì)節(jié)能夠展示得更加真實(shí)。然而，這些光線的折射和漫反需要很大的資源開(kāi)銷(xiāo)，在桌面游戲中，高端的服務(wù)器也需要一定時(shí)間烘焙這些畫(huà)面?，F(xiàn)在Imagination將這些光線追蹤技術(shù)帶到手機(jī)領(lǐng)域。

而市場(chǎng)上投入光線追蹤的技術(shù)，多數(shù)是采用純軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算資源消耗巨大，其效果也不甚理想。艾克先生將光線追蹤技術(shù)分為幾個(gè)等級(jí)。第一級(jí)光線追蹤技術(shù)，均是軟件實(shí)現(xiàn)的，開(kāi)銷(xiāo)較大，CPU占用資源比較高。第二級(jí)光線追蹤技術(shù)，對(duì)一些光盒或者三角形碰撞用硬件處理，節(jié)省了CPU資源，目前典型的桌面顯卡都采用這項(xiàng)技術(shù)。第三級(jí)光線追蹤技術(shù)，BVH回溯以硬件支持，這是光線追蹤描述大場(chǎng)景下的結(jié)構(gòu)，就是大小矩形框把整個(gè)場(chǎng)景描述，光線在這里碰撞需要回溯，以硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，可降低功耗。第四級(jí)光線追蹤技術(shù)，也正是Imagination所處階段，與前幾級(jí)不同的是，除了光盒自動(dòng)測(cè)試和回溯，Imagination還把相同光線上的光數(shù)統(tǒng)一計(jì)算，用統(tǒng)一的指令運(yùn)行，該方案在提高性能的同時(shí)也降低功耗。第五級(jí)，當(dāng)然光線追蹤技術(shù)不止于此，Imagination還在繼續(xù)開(kāi)發(fā)其下一代光線追蹤技術(shù)，以滿足日新月異的市場(chǎng)變化。

下圖為Imagination光線追蹤架構(gòu)，特別是PCG部分，即現(xiàn)階段光線追蹤的高光時(shí)刻，能夠把相同的光數(shù)聚合在一起統(tǒng)一計(jì)算，然后用相同的指令完成并行計(jì)算，節(jié)省了大量的功耗，艾克解釋。

無(wú)論是主流機(jī)還是高端機(jī)，Imagination DST系列可配置的光線追蹤技術(shù)可運(yùn)用到各個(gè)手機(jī)領(lǐng)域的層次，不同的IP設(shè)計(jì)。從0.5RAC提供216MB/秒的光數(shù)運(yùn)算能力，8GB的光和檢測(cè)運(yùn)算能力，到高配4RAC，提供1.5GB的光線追蹤算力，64GB的光合檢測(cè)能力。滿足不同需求的手機(jī)游戲或者手機(jī)游戲芯片的設(shè)計(jì)。

同時(shí)，IMG DXT系列 也支持FSR，F(xiàn)ragment Shading Rate技術(shù)，可以使游戲開(kāi)發(fā)者針對(duì)不同的區(qū)域定義Fragment Shade的執(zhí)行次數(shù)，并大幅提高圖形性能，降低占用的帶寬與功耗。同時(shí)通過(guò)減少投射到場(chǎng)景中的光線提高光追的效率，這意味著可以在更小的硅片面積上實(shí)現(xiàn)逼真的燈光和陰影。艾克先生強(qiáng)調(diào)，Imagination的光線追蹤技術(shù)+FSR技術(shù)如黃金搭檔般的結(jié)組合，在沒(méi)有開(kāi)啟FSR時(shí)可能需要每幀6.9MB的運(yùn)算能力，但如果配上FSR計(jì)算，運(yùn)算1次或者運(yùn)算2次，細(xì)節(jié)表現(xiàn)更加真實(shí)，1幀畫(huà)面只需要3.2MB的光數(shù)計(jì)算能力，再配合Imagination的可擴(kuò)展的RAC，即便是更小的RAC，也能夠?qū)崿F(xiàn)游戲中的光追效果，給客戶帶來(lái)更好的沉浸式體驗(yàn)。IMG DXT 系列GPU關(guān)鍵功能更新2D Dual-Rate Texturing-提高游戲后期效果的性能，提升沉浸感，通過(guò)較小的面積實(shí)現(xiàn)翻倍的能效。而RISC-V架構(gòu)，相比上一代產(chǎn)品可帶來(lái)40%的性能提高，并且在汽車(chē)系列中得到芯片驗(yàn)證。Pipelined Data Master-改變了上一代Data Master在運(yùn)行時(shí)，另外一個(gè)Data Master需要在等待的步驟，新的Pipelined Data Master，在GPU的上一個(gè)工作還在處理執(zhí)行的情況下，固件就可以設(shè)定下一個(gè)工作。調(diào)度間隙的減小，可帶來(lái)5%的性能提升。引進(jìn)硬件的HDR，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)API支持，提高畫(huà)面的亮度、對(duì)比度，從而顯示更加真實(shí)。

本次發(fā)布的DXT包括面向主流機(jī)、面向高端機(jī)、面向旗艦機(jī)三個(gè)系列。主流機(jī)更注重單位面積性能，高端機(jī)則具更高的性能實(shí)現(xiàn)，旗艦機(jī)追求更高性能和手機(jī)整體表現(xiàn)，艾克解釋。Imagination 公司首席營(yíng)銷(xiāo)官 David Harold先生表示，在過(guò)去幾年中也有些芯片制造或IP廠商公開(kāi)稱自己掌握了手機(jī)光線追蹤的技術(shù)，但并沒(méi)有看到其真正推向市場(chǎng)，主要原因是能耗過(guò)大，很難在手機(jī)上得到有效的應(yīng)用。換句話說(shuō)，他們多數(shù)還在采用第一級(jí)別的軟件光追方案。而Imagination 第四級(jí)硬件光線追蹤技術(shù)，對(duì)于減少能耗有著重要的意義。而Imagination在上一代CXT的GPU就能夠支持硬件級(jí)別的光線追蹤，但未來(lái)針對(duì)更多的是高端設(shè)備，今天的DXT系列，可擴(kuò)展的光線追蹤技術(shù)，均可應(yīng)用在高端機(jī)、主流機(jī)、旗艦機(jī)，從而增加市場(chǎng)覆蓋率，讓這項(xiàng)技術(shù)漸漸成為真正意義上的主流。歷代GPU產(chǎn)品DXT系列的重隆推出，離不開(kāi)該公司在GPU領(lǐng)域的多年技術(shù)沉淀，早在2019年Imagination就發(fā)布了其IMG AXT系列GPU，獲得2.5倍的單位面積性能優(yōu)勢(shì)，使得該公司在單位性能面積上處于領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)地位。隨后2020年，IMG BXT系列多核架構(gòu)GPU的推出，可用4核同時(shí)渲染1幀內(nèi)容，使得算力成倍擴(kuò)展。而2021年的IMG CXT系列實(shí)現(xiàn)了其首款將光線追蹤加速硬件緊密集成到芯片中的GPU核，將光線追蹤技術(shù)引入到手機(jī)領(lǐng)域，至此Imagination GPU現(xiàn)實(shí)歷史上的一個(gè)重要里程碑。

在談到關(guān)于Imagination公司概況時(shí)，Imagination 公司副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理劉國(guó)軍先生表示，Imagination是世界第四大硅IP，現(xiàn)有超過(guò)3000多項(xiàng)專利申請(qǐng)。而IP的價(jià)值也在半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)中顯而易見(jiàn)。半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)成本在快速攀升，而直接購(gòu)買(mǎi)第三方IP的成本要遠(yuǎn)低于自己研發(fā)的成本。其次IP對(duì)于傳統(tǒng)的OEM廠商也至關(guān)重要，他們?cè)谛酒O(shè)計(jì)的整個(gè)流程，包括芯片制造方面的經(jīng)驗(yàn)少，但在應(yīng)用方面有廣大的市場(chǎng)，所以IP給他們提供了更多可能性。另外，無(wú)論是SOC提供商還是OEM都希望自己的產(chǎn)品具有差異化，他們可以把開(kāi)發(fā)IP節(jié)省下來(lái)的資金投入到更需要的地方。以上市場(chǎng)需求為IP廠商帶來(lái)極大的機(jī)遇，而Imagination在過(guò)去的兩年中年增長(zhǎng)率達(dá)到33%。劉總也表示，中國(guó)是一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展和投入的地方。Imagination新的戰(zhàn)略主要聚焦四大應(yīng)用領(lǐng)域：傳統(tǒng)的手機(jī)，消費(fèi)電子、汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心。正如David所講，硬件級(jí)光線追蹤技術(shù)在PC端雖然隨處可見(jiàn)，但對(duì)于移動(dòng)端，真正可以達(dá)到4級(jí)追光技術(shù)的，Imagination算是市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊，此次DXT系列 GPU的發(fā)布，所帶來(lái)的意義與之前的軟件方案的光線追蹤以及該公司前一代硬件光線追蹤相比都有非凡的意義。對(duì)于Imagination 硬件光追技術(shù)，生態(tài)圈各位大佬都給予好評(píng)和期望。