CES 2016：PowerVR GR6500平臺(tái)上的實(shí)時(shí)光線追蹤
在過(guò)去的十年，圖形化在移動(dòng)終端中發(fā)生了令人難以置信的變化。
2001年ImaginaTIon創(chuàng)造性的推出了用于移動(dòng)終端的PowerVR系列GPU。從那時(shí)起，每一個(gè)PoewerVR圖形架構(gòu)的發(fā)布版本，我們都會(huì)為終極性能和能源效率設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)。
大約兩年前,一場(chǎng)新的革命悄然開(kāi)始。在2014GDC上，我的同事介紹了PowerVR Wizard，這是一個(gè)新型可擴(kuò)展的GPU架構(gòu)，能夠以極小的功耗實(shí)現(xiàn)高性能光線追蹤功能。
最近，我做了一個(gè)PowerVR光線追蹤具有里程碑意義的報(bào)告：28nm GR6500 GPU全速工作于帶有PCIe接口的評(píng)估板上。
關(guān)于PowerVR GR6500 GPU最令人激動(dòng)的事情莫過(guò)于它是一個(gè)完整的圖像引擎，并且具有光線追蹤功能。開(kāi)發(fā)人員可以直接利用其特有的光線追蹤能力。
為了證明這一點(diǎn)，在2016 CES上，我們利用GR6500開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，做了未經(jīng)任何修改的軟件測(cè)試程序的運(yùn)行展示。
GR6500在硬件上提供了很多先進(jìn)的圖形算法，這些算法是在之前性能很好的功率消耗達(dá)幾百瓦的臺(tái)式機(jī)GPU中都無(wú)法達(dá)到的。
在去年的一篇文章中，我們描述了陰影、反射和折射是如何集成到傳統(tǒng)的光柵管道。在這篇后續(xù)的文章中，我們將提出如何用更少的工件使光線追蹤陰影并得到更好的效果，而且，它比目前通過(guò)級(jí)聯(lián)影子映射方法計(jì)算陰影更高效。
GR6500 GPU允許混合個(gè)體游戲引擎的每個(gè)部分同時(shí)在同一個(gè)的GPU上運(yùn)行。光柵和射線跟蹤同時(shí)執(zhí)行，數(shù)據(jù)流高效地通過(guò)渲染管道，并使存儲(chǔ)器在耗電最低的狀態(tài)下運(yùn)行。
上圖中我們展示了光線跟蹤是影響比賽的選擇性因素。但著名的光線追蹤渲染是基于一個(gè)完全不同的補(bǔ)償方式：基于實(shí)物的路徑跟蹤。
路徑跟蹤是采用物理定律來(lái)精確地計(jì)算多少光線到達(dá)一個(gè)像素點(diǎn)。無(wú)法妥協(xié)的超現(xiàn)實(shí)主義令這種圖像呈現(xiàn)方式過(guò)于理想化。并且，藝術(shù)家可以使用熟悉材料，如木頭、石頭和玻璃，會(huì)大幅縮短了內(nèi)容創(chuàng)建過(guò)程。通過(guò)放置燈光就可以代替高性能透視技巧。
此前，因離線工作速度慢，路徑跟蹤在可視化結(jié)構(gòu)和電影特效應(yīng)用中受到局限。由PowerVR GR6500授權(quán)后，路徑跟蹤可以達(dá)到實(shí)時(shí)交互的速度，并在極低的功耗下運(yùn)行。隨著路徑跟蹤的成熟，它必然將成為新興的包括虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在內(nèi)的圖形應(yīng)用技術(shù)的重要組成部分。
使用生產(chǎn)質(zhì)量補(bǔ)償方法渲染后的圖像
PowerVR GR6500是一款適用于移動(dòng)設(shè)備的GPU。它的芯片尺寸、GFLOPS性能、帶寬和能耗預(yù)示著他可以用到今天的智能手機(jī)中。但一個(gè)控制臺(tái)GPU或未來(lái)期待的智能手機(jī)和手持設(shè)備在功能和性能上將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出GR6500的規(guī)格。
PowerVR光線追蹤技術(shù)從根本上是可實(shí)現(xiàn)的，其效率也會(huì)隨著越來(lái)越多強(qiáng)大核的添加而得到提升。
我們通過(guò)幾個(gè)不同GR6500評(píng)估板在同一個(gè)系統(tǒng)下工作，論證了其可行性。
PowerVR Wizard在PCIe評(píng)估板上面的演示圖
這個(gè)配置實(shí)現(xiàn)了每秒超過(guò)十億次的高吞吐量的光線追蹤。最后，我們可為適用于任何光線追蹤的GPU提供一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)環(huán)境和授權(quán)。這只是PowerVR Wizard架構(gòu)應(yīng)用的一部分，它還有很大的提升空間。
PowerVR GR6500 GPU實(shí)現(xiàn)多重?cái)U(kuò)展
我們非?？春肞owerVR Wizard光線追蹤架構(gòu)的前景，并期待開(kāi)發(fā)者們利用它開(kāi)發(fā)新一代圖形應(yīng)用。如果你想更多的了解PowerVR GR6500 GPU和上面的demo，可以在GDC 2016聆聽(tīng)我們的報(bào)告，或來(lái)我們的展臺(tái)體驗(yàn)我們的光線追蹤技術(shù)。
Q:文檔中提到 PowerVR GR6500 GPU 的特點(diǎn)有哪些？
A:它是一個(gè)完整的圖像引擎，具有光線追蹤功能，開(kāi)發(fā)人員可直接利用其特有的光線追蹤能力。光柵和射線跟蹤同時(shí)執(zhí)行，數(shù)據(jù)流高效地通過(guò)渲染管道，并使存儲(chǔ)器在耗電最低的狀態(tài)下運(yùn)行。
Q:PowerVR GR6500 GPU 在硬件上提供了哪些先進(jìn)圖形算法？
A:文檔中未具體說(shuō)明提供了哪些先進(jìn)圖形算法。
Q:在 2016CES 上展示了什么關(guān)于 GR6500 的內(nèi)容？
A:利用 GR6500 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，做了未經(jīng)任何修改的軟件測(cè)試程序的運(yùn)行展示。
Q:GR6500 GPU 如何使光線追蹤陰影效果更好？
A:文檔中提到用更少的工件使光線追蹤陰影并得到更好的效果，且比目前通過(guò)級(jí)聯(lián)影子映射方法計(jì)算陰影更高效，但未具體說(shuō)明方法。
Q:GR6500 GPU 如何實(shí)現(xiàn)光柵和射線跟蹤同時(shí)執(zhí)行？
A:光柵和射線跟蹤同時(shí)執(zhí)行，數(shù)據(jù)流高效地通過(guò)渲染管道，并使存儲(chǔ)器在耗電最低的狀態(tài)下運(yùn)行。
Q:PowerVR GR6500 GPU 的圖形處理能力有多強(qiáng)？
A:由于文檔內(nèi)容缺失，無(wú)法回答。
Q:PowerVR GR6500 GPU 適用于哪些設(shè)備？
A:是一款適用于移動(dòng)設(shè)備的 GPU，但其功能和性能可能被未來(lái)的控制臺(tái) GPU、智能手機(jī)和手持設(shè)備超越。
Q:PowerVR GR6500 GPU 是什么時(shí)候推出的？
A:文檔中未明確提及推出時(shí)間。
Q:PowerVR GR6500 GPU 有哪些令人激動(dòng)的特性？
A:它是一個(gè)完整的圖像引擎，具有光線追蹤功能，開(kāi)發(fā)人員可直接利用其特有的光線追蹤能力。
Q:PowerVR GR6500 GPU 的價(jià)格是多少？
A:由于文檔內(nèi)容缺失，無(wú)法回答。
Q:PowerVR GR6500 GPU 的開(kāi)發(fā)難度大嗎？
A:由于文檔內(nèi)容缺失，無(wú)法回答。
Q:PowerVR GR6500 GPU 支持哪些操作系統(tǒng)？
A:由于文檔內(nèi)容缺失，無(wú)法回答。
Q:PowerVR 光線追蹤技術(shù)有什么特點(diǎn)？
A:從根本上是可實(shí)現(xiàn)的，效率會(huì)隨著越來(lái)越多強(qiáng)大核的添加而得到提升。
Q:如何了解更多關(guān)于 PowerVR GR6500 GPU 和相關(guān) demo？
A:可以在 GDC2016 聆聽(tīng)報(bào)告，或來(lái)展臺(tái)體驗(yàn)光線追蹤技術(shù)。
Q:PowerVR Wizard 架構(gòu)有什么前景？
A:非?？春闷淝熬?，期待開(kāi)發(fā)者們利用它開(kāi)發(fā)新一代圖形應(yīng)用。