Imagination光線追蹤技術 導入行動裝置應用里程碑

作者: 廖專崇
2021 年 08 月 31 日

行動裝置蓬勃發展,手遊已是遊戲的主流,在裝置顯示能力不斷提升的同時,遊戲畫面也更加要求精細度與高更新率;為此,Imagination發表行動裝置使用的光線追蹤(Ray Tracing)技術,解決極耗運算的挑戰,實現行動裝置遊戲畫面光影變幻與反射的自然表現。

光線追蹤技術可以創造真實的光影折射與反射穿透效果

光線追蹤是追蹤光線從來源開始照射到物體上,再由物體反射的光線「路徑」,由於完整運算所有路徑十分消耗運算資源,因此現有光線追蹤技術僅運算目所能及的光線路徑。Imagination台灣業務總監林奐祥指出,光線投射到物件上,所產生明暗的改變,最後呈現在2D螢幕上;然而,由於「光源」的多樣性,導致光線追蹤運算的複雜性大增。因此,過去只有在插電的產品才能呈現相關的視覺效果,手機則難以達成。

傳統的光線反射是使用Cascaded Shadow Maps(CSM)生成的,林奐祥表示,這需要多次渲染螢幕中的幾何體,並將陰影貼圖查找表寫入記憶體中,這些操作都會消耗運算資源和頻寬,並占用大量的GPU和系統功耗。而透過混合渲染方法,可以對簡單的物體使用柵格化渲染,然後從著色器發射一些光線,並有選擇性地創造數量有限的空間光線追蹤,進而生成逼真的陰影、照明效果和精確的反射。同時可以減少所需追蹤的光線數量,有助於實現光影變化的即時性能。

使用光線追蹤技術可以向光源發射一條光線,如果該光線碰到了光以外的任何東西,就知道該片段處於陰影中。林奐祥強調,使用簡化且高度優化的光線追蹤解決方案會簡單得多,相比Cascaded Shadow Maps所需的預先處理,Imagination的光線追蹤技術是一種功耗更低的解決方案。

光線追蹤技術的概念

另外,透過人工智慧(AI)技術的發展,林奐祥說,神經網路可以與光線追蹤技術結合使用,進而提供更高的效率。例如,為了提高效率僅追蹤相關光線時,可能會得到含有雜訊的結果,神經網路在降噪方面有很好的前景,可以利用AI運算來填補缺失的細節。行動裝置遊戲為追求更好的顯示表現,支援光線追蹤將是未來的趨勢,預計2023年以後將逐漸普及。

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