揭秘Imagination 4級光追GPU和Vulkan繪圖應用程序接口
電子發燒友網報道（文/吳子鵬）近日，全球知名半導體和IP供應商Imagination聯合專注于制定開放標準的Khronos Group（科納斯組織）在上海舉行聯合技術研討會，活動主要關注GPU、開源標準和開放API接口等技術的相關應用，芯動科技、騰訊、Unity等公司受邀參會并發表了演講。
本次研討會上，Imagination重點介紹了其首創的4級光追GPU解決方案以及其他GPU創新技術。
Imagination 4級光追GPU
不少從業者可能并非第一次聽說Imagination的RTLS 4級光線追蹤GPU，實際上在去年年底，Imagination在新品發布會上就專門介紹過相關技術和最新產品，本次研討會則是進一步介紹了這項技術的部署細節。
根據此前的介紹，光線追蹤更多是應用于傳統的游戲和動畫制作當中，通過計算機在游戲或動畫的每一幀畫面制作當中，模擬現實世界中的光線從光源到物體表面再到人眼所呈現的視覺效果，以提升視覺體驗。Imagination PowerVR Photon光線追蹤架構的旗艦款GPU IP——IMG CXT能夠為移動游戲玩家和開發者提供桌面級質量的體驗。
Imagination技術前瞻副總裁Kristof Beets在研討會上表示，“Imagination從2014年就開始研究實時混合光線追蹤解決方案。我們開發了一款名為Plato的測試芯片，并以此為基礎開發了很多原型產品?；旌瞎饩€追蹤是將傳統光柵圖形與硬件加速光線追蹤相結合的一項關鍵創新，這個硬件平臺不僅被用于硬件調優，還用于軟件算法優化?！?/span>
從區分光線追蹤能力和效率的角度出發，Imagination開發了光線追蹤技術的分級系統，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級光線追蹤相對應的便是Imagination新一代旗艦款GPU IP——IMG CXT，這便是去年年末發布的新品。IMG CXT 48-1536 RT3內核新增了3個光線加速集群（RAC），光線追蹤性能高達1.3GRay/s，支持在移動設備中以高幀率實現逼真的光線追蹤陰影、反射、全局照明和環境遮蔽等效果。
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，因為它們有很大幾率會使用相同的數據，照射到相同類型的物體。這種方法讓我們在光線追蹤技術的實現時，采用與基于傳統渲染主GPU一致的并行處理技術。高度并行的架構是獨特的專利方法，是實現RTLS 4級光線追蹤高效的基礎，讓移動設備也可以在有限的功耗內實現高性能和高吞吐量的光線追蹤。這對保證手機用戶的使用體驗非常重要?！?/span>
他對此強調，最重要的是這一切通過硬件即可實現。
在IMG CXT系列GPU的應用領域中，除了上述著重探討的移動市場，還包括AR（增強現實）、數據中心和自動駕駛等。Kristof Beets解釋稱，通過多核擴展的方式，多個GPU的部署可以實現性能提升，滿足中端平板電腦或入門級游戲主機解決方案的要求。光線追蹤也可以與神經網絡AI處理集成，進一步分流GPU負載，提高效率，包括采用神經網絡技術的高精度算法或除噪算法。
面向廣大開發者，Kristof Beets表示，標準化非常重要，“非標準API的一大問題就是造成生態系統效率低下。幸運的是，Khronos一直致力于通過Vulkan API將光線追蹤技術標準化，現在已經有很多開發者可以直接使用的光線追蹤標準。Imagination一直與Khronos合作，為Khronos API提供完整支持，既包括光線追蹤產品管線，也包括了API的ray query版本?！?/span>
Vulkan繪圖應用程序接口
Khronos Group是一個由180多家行業領先公司組成的開放、非盈利聯盟，成立于2000年1月。Khronos Group致力于為3D圖形、增強和虛擬現實、并行編程、視覺加速和機器學習領域制定先進、無償授權的互操作標準。
Vulkan是Khronos Group正在推行的項目之一，是一個跨平臺的2D和3D繪圖應用程序接口（API），由Khronos Group在2015年游戲開發者大會（GDC）上發表。
Khronos Group主席Neil Trevett表示，“自2003年以來，Imagination就一直是Khronos的創始會員和堅定的支持者并在Khronos API系列的開發中發揮了重要作用，包括Vulkan規格和開發者工具生態系統。Khronos Group一直十分贊賞Imagination的貢獻和創新動力，尤其是在圖形、光線追蹤和并行計算領域?！?/span>
研討會上，由Khronos Vulkan工作組主席Tom Olson介紹了Vulkan的相關情況。
Vulkan的出現是為了解決OpenGL在發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。但要達到更好的性能支持，OpenGL需要一個大型而復雜的驅動程序，來完成依賴項跟蹤、內存管理、同步、錯誤檢查和高級著色語言編譯等任務。它使編寫應用程序代碼變得容易，但驅動程序占用大量CPU，而且很難進行定位，這使得調試性能問題變得困難。在Vulkan中，你會得到更復雜的抽象模型，與硬件工作方式更接近。因此驅動程序可以小而簡單，并且可預測。著色語言則是離線編譯?！?/span>
兩者如何選擇呢？Tom Olson認為，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；如果開發者想要最小的CPU負載，需要多線程渲染，并希望花更多時間在性能調優上，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的活躍設備使用，預計到年底，超過80%的Play Store設備將使用Vulkan。
Vulkan面向的第一個應用領域就是游戲，是Stadia上的首選API，在移動設備上，Vulkan是面向高端設備游戲的首選API。
Imagination中國董事長白農（Wallace Pai）表示：“自Khronos Group創立以來，Imagination就一直是該組織引以為豪的創始會員。我們很高興能夠通過我們的PowerVR SDK和工具為Vulkan社區作出貢獻。我們在設計IP時十分重視為開發者提供實現硬件性能最大化所需的途徑。Imagination非常榮幸能繼續與Khronos Group保持合作關系并希望為程序人員提供創造獨特技術的能力?！?/span>
根據介紹，所有Imagination驅動程序均支持所有平臺上的Vulkan 1.3，不僅改善了Khronos Group的生態系統，也為業內開發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繪圖應用程序接口