你可以不信元宇宙，但请不要错过硬件光线追踪技术的先机

　　作者：刘朝晖、陈皓、胡霞

　　摘要：这应该不是巧合：在互联网大厂力推虚拟偶像的同时，为苹果公司提供GPU技术的Imagination公司宣布推出新一代硬件光线追踪技术

　　也许是一次巧合，但也许更是一种预兆。

　　本月5日，总部位于英国首都伦敦西北四环（M25公路）边上的Imagination Technologies公司，在上海浦东宣布推出旗舰款图形处理器（GPU）硅知识产权（IP）产品IMG CXT，同时其PowerVR Photon光线追踪（Ray Tracing）架构也随该IP首次亮相，并宣布已在多个市场中进行了授权。

　　而与此同时，位于陆家嘴的浦东美术馆中，主题为《光：泰特美术馆珍藏展》的展览也在如火如荼地进行，无数的观众陶醉在英国画家威廉・透纳（Joseph Mallord William Turner）的精美画作之中，并惊讶于这位英国国宝级画家对光线的完美捕捉和精妙运用。

　　浦东美术馆里这些观众中，也许会走出未来顶流的虚拟偶像和创新的MCN机构。华兴万邦认为借助光线追踪等技术创新，未来虚拟偶像和场景的带货能力将可比肩网红真人实景

　　11月7日凌晨，电竞游戏《英雄联盟》S11总决赛，中国战队EDG在鏖战五局后最终以3：2获得冠军，点燃了电竞迷和诸多青少年甚至中年朋友们激情，网络上充满了各种媒体的报道和全国各地游戏粉丝的狂欢庆祝视频。

　　在海外，拥有30亿月活用户的Facebook这个全球最大的社交平台宣布不再要face一词，将公司的名字改为“Meta”，也就是大家最近广泛谈论的元宇宙的“元”。在国内，顶流网红李子柒视频停更，并与与其合作的唯一一家MCN机构杭州微念对簿公堂。而同时，阿里巴巴、百度、字节跳动等互联网大厂也开始布局“虚拟偶像”相关业务，肯德基、欧莱雅和屈臣氏等品牌也推出专属的虚拟形象。

　　因此，华兴万邦管理咨询并不认为这些事件是一次巧合，而是今天和未来的消费者需求与一种可改变游戏规则的技术一次碰撞。

　　国内爱好者多数都是通过这幅传世佳作《无畏号战舰被拖往她的最后拆解场》来认识透纳，该画作创作于1839，现藏于英国国家美术馆

　　既是生活，也是生意

　　从《圣经》“旧约・创世纪”中上帝说“要有光”于是就有了光，到过去几个世纪以来，无数的科学家、艺术家和工程师对它进行了各种各样的诠释和表现，使我们更加渴望用现代信息技术来充分感受它的魅力，并发挥每个人的天赋和专业能力。

　　所以，借用本次泰特美术馆珍藏展介绍中的一句话：光的历史本质上就是人类感知的历史；光依然是美的，但也是无常的；它是可见的，但又是无形的。人们在自然在美术馆中见过了美好的“光景”，在生活中就希望随时可以得到它们。更好的光，既是生活，也是生意，尤其是在人人皆有的手机平板电脑等移动平台上实现更好的光。

　　Imagination的Photon架构会给游戏产业带来巨大的价值，但其意义远不止如此

　　我们需要工程师们不断的创新，以更好地与光一起玩耍，无论元宇宙是什么，何时可以到来，更好的光技术正在改变包括我们工作、学习、娱乐和社交等生活的一切。光线追踪就是一项改变游戏规则的技术，可以使图形真实感达到跃升式的变化。光线追踪通过模拟真实世界中光线的表现，它可以创造出与现实生活几乎无异的三维（3D）场景。

　　硬件光追技术将改变移动设备体验

　　但是由于光线追踪计算具有超级复杂性，该技术不久前也只是应用在台式机和桌面游戏机上。作为几十年来一直引领全球图形处理器（GPU）技术的领先厂商，Imagination凭借此次发布的IMG CXT IP产品和革命性Photon架构，可使移动平台和内容开发者、以及游戏和AR/VR玩家也能够在手持设备等多样化平台上，利用和享受这种令人难以置信的渲染技术和全面的硬件加速功能。

　　加载Imagination光线追踪技术后的反射效果，图片来源：雷锋网

　　与现在如日中天、市值在8000亿美元左右的另一家国际GPU领先厂商英伟达（Nvidia）公司相比，Imagination采用了不同的商业模式，即该公司只提供其GPU架构技术以及可以立即集成到芯片设计中的硅知识产权（IP）的授权，然后由更多的芯片设计公司完成这些集成了GPU的芯片。

　　也就说包括中国公司在内的全球的设备厂商和芯片厂商可以站在Imagination的肩膀上，利用技术和产品来开发自己的创新芯片，甚至与英伟达去竞争。目前，苹果公司是该公司的客户，我国的联发科技（MTK）和紫光展锐也是该公司的客户，因而该技术的应用和普及速度将超过那些只有独家供应的芯片。

　　为什么是硬件光追技术？

　　所有的成功都来之不易，正如透纳能够创作出《无畏号战舰》这样的传世名作也依赖于他细致入微的观察和刻苦的自我训练，Imagination也是早在十多年前就开始了光线追踪技术的研究，并在10年前就流片成功了一款GPU芯片，开创了硬件加速光线追踪技术之的先河，但是由于当时半导体技术的限制未能实现商业应用。

　　所有的成功都来之不易，泰特美术馆收藏的光线大师透纳的光线追踪习作

　　和所有领先厂商一样，Imagination在长期的持续研发中首先总结出了一套目前业内最为完善的光线追踪等级系统（Ray Tracing Levels System，RTLS），旨在帮助开发人员和原始设备制造商（OEM）清晰了解现在和未来可用的光线追踪加速解决方案的功能。

　　该光线追踪等级系统共包含6个等级，它们的功能和要求如下：

　　•Level 0：传统解决方案

　　•Level 1：传统GPU上的软件

　　•Level 2：硬件中的光线/包围盒和光线/三角形测试器

　　•Level 3：硬件中的边界体积层次结构（Bounding Volume Hierarchy，BVH）处理功能

　　•Level 4：硬件中的BVH处理和相干性分类功能

　　•Level 5：硬件中带有场景层次生成器（Scene Hierarchy Generation，SHG）的相干性BVH处理功能（*）

　　（*）BVH生成器（SHG）也可以被添加至效率更低的等级中，添加后的等级通过增加“plus”来表示，例如“Level 2 plus”解决方案

　　GPU等硬件加速器已经成为今天广泛兴起的新兴计算模式，也是中国系统和芯片企业换道超车的巨大机会

　　Imagination此次发布其基于硬件的、采用Photon架构的IMG CXT内核产品处于RTLS的第4级（Level 4），行业人士认为与那些采用传统GPU+软件加速的方案相比，其处理能力+计算效率+电池续航时间等综合性能可高出百倍，这使其成为当前可用的最先进的光线追踪技术，从而可为移动玩家和开发者提供桌面级质量的体验。

　　有关Photon架构的具体技术细节大家可参考专业技术媒体近期的报道，我们在这里提供几个数据来说明硬件加速方案如何碾压软件方案。Imagination已向业界提供的IMG CXT-48-1536 RT3内核具有三个光线加速集群（RAC），其性能是每秒可追踪多达13亿条光线，支持移动设备能以每秒60帧的高帧率提供逼真的阴影、反射、全局照明和环境光遮蔽等光线追踪效果。

　　对于那些在传统GPU上实现的软件光线追踪解决方案（RTLS Level 1），目前看到的性能数据是最高每秒30帧的处理能力；同时由于承载了大量复杂的软件运算，这样的追踪方案占用大量系统资源并缩短了移动设备的电池续航时间。Imagination推出的业界首款RTLS Level 4级光线追踪架构的功耗效率比现有的RTLS Level 3级解决方案高2.5倍，而Level 3比Level 2还要高出2倍。

　　Imagination的CXT RT3架构和性能提升

　　每个人都可能成为透纳那样的用光大师

　　Imagination的Photon架构为诸多应用提供了最令人兴奋的光线追踪功能，包括移动、游戏、增强现实（AR）、桌面、数据中心、云和下一代汽车等应用。因此，该技术一经发布就得到了许多厂商的欢迎，除了那些已经从Imagination那里购买了IMG CXT内核和Photon架构IP授权的设备厂商和芯片设计公司，游戏等应用行业对此更是一片欢迎。

　　就像元宇宙一样，对于Imagination此次推出的IMG CXT旗舰款GPU IP产品和PowerVR Photon光线追踪架构，嗅觉灵敏的游戏行业再次抢先感受到了其价值，包括代表作为《Mad World》的Carbonated Inc、完美世界、腾讯游戏、腾讯WeTest团队和网易游戏等公司和团队均发来了贺电，并期待着与Imagination在GPU技术上开展合作以提升自己产品的魅力。相关评论见本文最后附录。

　　加载Imagination光线追踪技术后的阴影效果，图片来源：雷锋网

　　但是，游戏行业对基于硬件的光线追踪技术的强烈关注和积极参与，只是代表了未来数字化生活和商业创新机会的一部分。通过在移动端和云端引入硬件光线追踪技术，真正的意义在于每个人都可能成为透纳那样的用光大师。

　　也许在不久的将来，朋友之间发送的不再只是修图后都像那同一颗瓜子一样尖尖的、平平的的瓜子脸，而是更加丰富逼真的3D的、带环境光美照。

　　北京华兴万邦管理咨询认为：更重要的是，也许在商业世界中也将出现一大批虚拟偶像和创新MCN，其连创带货记录新高的生意可以不再依靠网红的真人实景直播，而完全可以在妙曼的虚拟环境中，让消费者自己或者选择理想的数字模特来介绍和体验商品接服务，甚至对接服务型制造系统为自己量身定制商品。

　　而在那些未来顶流的虚拟偶像和MCN的背后，可能就只有一个喜欢透纳的女文青或者热爱生活的工程师，因为在硬件光线追踪等多种技术的支持下，一批专业的公司可以为他们定制逼真生动的虚拟场景和极富魅力的虚拟模特/网红，运营者只需要在其中注入灵魂即可。

　　硬件加速器等创新技术带来的更好网络应用体验将给市场带来全新的机会。

　　大江东去，以硬件加速器为代表的新一轮硬件技术创新正在改变我们的生活与生意

　　这就是更好的光会给大家带来的更美好的生活和生意。根据Imagination发布的相关信息，已有多个市场中的玩家购买了该公司光线追踪技术和产品的授权，按照半导体和电子行业的规律，搭载这些技术的系统产品将有望最早在2023年面世，我们届时就可以去体验创新、抓住商机了。

　　插播重要信息：

　　在罗列游戏大厂的评论之前，我们先插播一条重要的活动延期信息。“第98届中国电子展”原定于2021年12月5日-7日在上海新国际博览中心举办，但由于国内近期疫情尚未得到完全控制，为了配合上海市目前的疫情防控工作，第98届中国电子展将延期举办（举办时间将另行公布）。

　　北京华兴万邦管理咨询有限公司与中电会展与信息传播有限公司原计划在12月5日下午共同举办“A-Chips China 2021暨首届国际硬件数据处理加速器大会”，全面介绍FPGA、GPU、NNA、DSP和RISC-V等硬件加速器技术，以及它们给智能制造、机器人和智能汽车等新兴场景带来的异构计算新机会，大会的发言人都是华兴万邦在全球各领域内精选的领先企业和创新企业。，

　　作为第98届中国电子展同期活动之一，“A-Chips China 2021暨首届国际硬件数据处理加速器大会”亦将随之延期举办。届时，Imagination Technologies中国公司战略市场副总经理时昕博士将发表题为《硬件加速处理器-鉴以往而知未来》，将介绍该公司GPU与神经网络加速器等技术在移动设备、汽车、云计算和桌面等场景中的应用，内容精彩纷呈，现场抽奖奖品丰富。

　　欢迎大家继续关注A-Chips China硬件加速器大会，共同推进我国电子信息产业实现换道超车。报名参会，与时昕博士，和来自中兴汽车电子、上汽通用、中电科机器人、Achronix、Codasip、沐曦集成电路和XMOS等公司专家，以及撰写本文的华兴万邦团队见面交流，请扫描以下二维码、点击“阅读原文”或在“活动行”网站上搜索A-Chips China活动报名（由于疫情防控原因，所有参与者均需提前注册）。

　　附录：游戏行业领先企业高管们对Imagination光线追踪技术的评论

　　代表作包括《Mad World》的Carbonated Inc首席执行官Travis Boatman表示：“我们很高兴Imagination Technologies可以引领移动GPU和光线追踪技术的未来。能够在O3DE引擎上针对Imagination的PowerVR架构来优化我们的团队PVP移动游戏《Mad World》是非常重要的，这可以使我们为所有玩家提供最佳的游戏体验。”

　　完美世界游戏技术中心主管徐丹表示：“完美世界游戏和Imagination对基于PowerVR架构的新一代GPU实现高性能和低功耗有着共同的愿景。Imagination是光线追踪技术的行业领导者，我们希望可以共同探索这项技术在游戏和其他场景中的应用。”

　　腾讯游戏引擎技术副总监魏楠表示：“光线追踪技术被业界认为是下一代图形技术革命，它也是腾讯游戏不断探索的方向。我们很高兴看到Imagination作为光线追踪技术的行业领先者能发布硬件级光线追踪IP，腾讯游戏将与Imagination展开密切合作并探索该技术在游戏领域的应用。同时，Imagination在高性能低功耗图形渲染和处理上拥有深厚的技术积累，双方也将加强在这方面的技术合作，实现游戏体验质的飞跃。”

　　腾讯WeTest/PerfDog技术总监曹文升表示：“作为腾讯互动娱乐官方出品的行业领先质量服务品牌，在追求高品质高水准的道路上，腾讯WeTest团队与Imagination有着相同的愿景。相信Imagination发布的PowerVR新一代GPU的高性能和低功耗特性，可帮助开发者实现更优的游戏性能。同时，WeTest/PerfDog将与Imagination一起不断优化和完善GPU关键参数的获取，为开发者打造更好的游戏体验，更强的平台兼容性提供保障。未来，双方还有望在光线追踪技术、云游戏等领域进行广泛的探索与交流。”