揭秘Imagination 4級光追GPU和Vulkan繪圖應(yīng)用程序接口
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）近日，全球知名半導(dǎo)體和IP供應(yīng)商Imagination聯(lián)合專注于制定開放標(biāo)準(zhǔn)的Khronos Group（科納斯組織）在上海舉行聯(lián)合技術(shù)研討會，活動主要關(guān)注GPU、開源標(biāo)準(zhǔn)和開放API接口等技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，芯動科技、騰訊、Unity等公司受邀參會并發(fā)表了演講。
本次研討會上，Imagination重點(diǎn)介紹了其首創(chuàng)的4級光追GPU解決方案以及其他GPU創(chuàng)新技術(shù)。
Imagination 4級光追GPU
不少從業(yè)者可能并非第一次聽說Imagination的RTLS 4級光線追蹤GPU，實(shí)際上在去年年底，Imagination在新品發(fā)布會上就專門介紹過相關(guān)技術(shù)和最新產(chǎn)品，本次研討會則是進(jìn)一步介紹了這項(xiàng)技術(shù)的部署細(xì)節(jié)。
根據(jù)此前的介紹，光線追蹤更多是應(yīng)用于傳統(tǒng)的游戲和動畫制作當(dāng)中，通過計(jì)算機(jī)在游戲或動畫的每一幀畫面制作當(dāng)中，模擬現(xiàn)實(shí)世界中的光線從光源到物體表面再到人眼所呈現(xiàn)的視覺效果，以提升視覺體驗(yàn)。Imagination PowerVR Photon光線追蹤架構(gòu)的旗艦款GPU IP——IMG CXT能夠?yàn)橐苿佑螒蛲婕液烷_發(fā)者提供桌面級質(zhì)量的體驗(yàn)。
Imagination技術(shù)前瞻副總裁Kristof Beets在研討會上表示，“Imagination從2014年就開始研究實(shí)時混合光線追蹤解決方案。我們開發(fā)了一款名為Plato的測試芯片，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)了很多原型產(chǎn)品。混合光線追蹤是將傳統(tǒng)光柵圖形與硬件加速光線追蹤相結(jié)合的一項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新，這個硬件平臺不僅被用于硬件調(diào)優(yōu)，還用于軟件算法優(yōu)化?！?/span>
從區(qū)分光線追蹤能力和效率的角度出發(fā)，Imagination開發(fā)了光線追蹤技術(shù)的分級系統(tǒng)，Imagination的解決方案處于第四級——硬件將支持相干性排序BVH處理，將光線進(jìn)行匯聚，保證處理過程的光線相干性。
與RTLS 4級光線追蹤相對應(yīng)的便是Imagination新一代旗艦款GPU IP——IMG CXT，這便是去年年末發(fā)布的新品。IMG CXT 48-1536 RT3內(nèi)核新增了3個光線加速集群（RAC），光線追蹤性能高達(dá)1.3GRay/s，支持在移動設(shè)備中以高幀率實(shí)現(xiàn)逼真的光線追蹤陰影、反射、全局照明和環(huán)境遮蔽等效果。
Kristof Beets指出，“在RTLS 4級光線追蹤中，硬件會分析全部活躍光線，我們將行為路徑相似的光線分組，因?yàn)樗鼈冇泻艽髱茁蕰褂孟嗤臄?shù)據(jù)，照射到相同類型的物體。這種方法讓我們在光線追蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)時，采用與基于傳統(tǒng)渲染主GPU一致的并行處理技術(shù)。高度并行的架構(gòu)是獨(dú)特的專利方法，是實(shí)現(xiàn)RTLS 4級光線追蹤高效的基礎(chǔ)，讓移動設(shè)備也可以在有限的功耗內(nèi)實(shí)現(xiàn)高性能和高吞吐量的光線追蹤。這對保證手機(jī)用戶的使用體驗(yàn)非常重要?！?/span>
他對此強(qiáng)調(diào)，最重要的是這一切通過硬件即可實(shí)現(xiàn)。
在IMG CXT系列GPU的應(yīng)用領(lǐng)域中，除了上述著重探討的移動市場，還包括AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、數(shù)據(jù)中心和自動駕駛等。Kristof Beets解釋稱，通過多核擴(kuò)展的方式，多個GPU的部署可以實(shí)現(xiàn)性能提升，滿足中端平板電腦或入門級游戲主機(jī)解決方案的要求。光線追蹤也可以與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AI處理集成，進(jìn)一步分流GPU負(fù)載，提高效率，包括采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高精度算法或除噪算法。
面向廣大開發(fā)者，Kristof Beets表示，標(biāo)準(zhǔn)化非常重要，“非標(biāo)準(zhǔn)API的一大問題就是造成生態(tài)系統(tǒng)效率低下。幸運(yùn)的是，Khronos一直致力于通過Vulkan API將光線追蹤技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在已經(jīng)有很多開發(fā)者可以直接使用的光線追蹤標(biāo)準(zhǔn)。Imagination一直與Khronos合作，為Khronos API提供完整支持，既包括光線追蹤產(chǎn)品管線，也包括了API的ray query版本?！?/span>
Vulkan繪圖應(yīng)用程序接口
Khronos Group是一個由180多家行業(yè)領(lǐng)先公司組成的開放、非盈利聯(lián)盟，成立于2000年1月。Khronos Group致力于為3D圖形、增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)、并行編程、視覺加速和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域制定先進(jìn)、無償授權(quán)的互操作標(biāo)準(zhǔn)。
Vulkan是Khronos Group正在推行的項(xiàng)目之一，是一個跨平臺的2D和3D繪圖應(yīng)用程序接口（API），由Khronos Group在2015年游戲開發(fā)者大會（GDC）上發(fā)表。
Khronos Group主席Neil Trevett表示，“自2003年以來，Imagination就一直是Khronos的創(chuàng)始會員和堅(jiān)定的支持者并在Khronos API系列的開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，包括Vulkan規(guī)格和開發(fā)者工具生態(tài)系統(tǒng)。Khronos Group一直十分贊賞Imagination的貢獻(xiàn)和創(chuàng)新動力，尤其是在圖形、光線追蹤和并行計(jì)算領(lǐng)域?！?/span>
研討會上，由Khronos Vulkan工作組主席Tom Olson介紹了Vulkan的相關(guān)情況。
Vulkan的出現(xiàn)是為了解決OpenGL在發(fā)展過程中存在的一些問題，更靠近硬件底層。Tom Olson指出，“OpenGL提供了高層級的抽象，這是單線程同步的。但要達(dá)到更好的性能支持，OpenGL需要一個大型而復(fù)雜的驅(qū)動程序，來完成依賴項(xiàng)跟蹤、內(nèi)存管理、同步、錯誤檢查和高級著色語言編譯等任務(wù)。它使編寫應(yīng)用程序代碼變得容易，但驅(qū)動程序占用大量CPU，而且很難進(jìn)行定位，這使得調(diào)試性能問題變得困難。在Vulkan中，你會得到更復(fù)雜的抽象模型，與硬件工作方式更接近。因此驅(qū)動程序可以小而簡單，并且可預(yù)測。著色語言則是離線編譯?！?/span>
兩者如何選擇呢？Tom Olson認(rèn)為，如果不需要多線程渲染，并且要求編程簡單，OpenGL是更好的選擇；如果開發(fā)者想要最小的CPU負(fù)載，需要多線程渲染，并希望花更多時間在性能調(diào)優(yōu)上，Vulkan更值得推薦。
通過Tom Olson的介紹我們了解到，截至今年3月，Vulkan已被近3/4的活躍設(shè)備使用，預(yù)計(jì)到年底，超過80%的Play Store設(shè)備將使用Vulkan。
Vulkan面向的第一個應(yīng)用領(lǐng)域就是游戲，是Stadia上的首選API，在移動設(shè)備上，Vulkan是面向高端設(shè)備游戲的首選API。
Imagination中國董事長白農(nóng)（Wallace Pai）表示：“自Khronos Group創(chuàng)立以來，Imagination就一直是該組織引以為豪的創(chuàng)始會員。我們很高興能夠通過我們的PowerVR SDK和工具為Vulkan社區(qū)作出貢獻(xiàn)。我們在設(shè)計(jì)IP時十分重視為開發(fā)者提供實(shí)現(xiàn)硬件性能最大化所需的途徑。Imagination非常榮幸能繼續(xù)與Khronos Group保持合作關(guān)系并希望為程序人員提供創(chuàng)造獨(dú)特技術(shù)的能力?！?/span>
根據(jù)介紹，所有Imagination驅(qū)動程序均支持所有平臺上的Vulkan 1.3，不僅改善了Khronos Group的生態(tài)系統(tǒng)，也為業(yè)內(nèi)開發(fā)者們提供最大的支持。
2022-07-23 11:32:31
揭秘Imagination 4級光追GPU和Vulkan繪圖應(yīng)用程序接口
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