揭秘Imagination 4級光追GPU和Vulkan繪圖應用程序接口
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近日，全球知名半導體和IP供應商Imagination聯(lián)合專(zhuān)注于制定開(kāi)放標準的Khronos Group（科納斯組織）在上海舉行聯(lián)合技術(shù)研討會(huì )，活動(dòng)主要關(guān)注GPU、開(kāi)源標準和開(kāi)放API接口等技術(shù)的相關(guān)應用，芯動(dòng)科技、騰訊、Unity等公司受邀參會(huì )并發(fā)表了演講。
本次研討會(huì )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(tīng)說(shuō)Imagination的RTLS 4級光線(xiàn)追蹤GPU，實(shí)際上在去年年底，Imagination在新品發(fā)布會(huì )上就專(zhuān)門(mén)介紹過(guò)相關(guān)技術(shù)和最新產(chǎn)品，本次研討會(huì )則是進(jìn)一步介紹了這項技術(shù)的部署細節。
根據此前的介紹，光線(xiàn)追蹤更多是應用于傳統的游戲和動(dòng)畫(huà)制作當中，通過(guò)計算機在游戲或動(dòng)畫(huà)的每一幀畫(huà)面制作當中，模擬現實(shí)世界中的光線(xiàn)從光源到物體表面再到人眼所呈現的視覺(jué)效果，以提升視覺(jué)體驗。Imagination PowerVR Photon光線(xiàn)追蹤架構的旗艦款GPU IP——IMG CXT能夠為移動(dòng)游戲玩家和開(kāi)發(fā)者提供桌面級質(zhì)量的體驗。
Imagination技術(shù)前瞻副總裁Kristof Beets在研討會(huì )上表示，“Imagination從2014年就開(kāi)始研究實(shí)時(shí)混合光線(xiàn)追蹤解決方案。我們開(kāi)發(fā)了一款名為Plato的測試芯片，并以此為基礎開(kāi)發(fā)了很多原型產(chǎn)品?；旌瞎饩€(xiàn)追蹤是將傳統光柵圖形與硬件加速光線(xiàn)追蹤相結合的一項關(guān)鍵創(chuàng )新，這個(gè)硬件平臺不僅被用于硬件調優(yōu)，還用于軟件算法優(yōu)化?！?/span>
從區分光線(xiàn)追蹤能力和效率的角度出發(fā)，Imagination開(kāi)發(fā)了光線(xiàn)追蹤技術(shù)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(xiàn)進(jìn)行匯聚，保證處理過(guò)程的光線(xiàn)相干性。
與RTLS 4級光線(xiàn)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(fā)布的新品。IMG CXT 48-1536 RT3內核新增了3個(gè)光線(xiàn)加速集群（RAC），光線(xiàn)追蹤性能高達1.3GRay/s，支持在移動(dòng)設備中以高幀率實(shí)現逼真的光線(xiàn)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(xiàn)追蹤中，硬件會(huì )分析全部活躍光線(xiàn)，我們將行為路徑相似的光線(xiàn)分組，因為它們有很大幾率會(huì )使用相同的數據，照射到相同類(lèi)型的物體。這種方法讓我們在光線(xiàn)追蹤技術(shù)的實(shí)現時(shí)，采用與基于傳統渲染主GPU一致的并行處理技術(shù)。高度并行的架構是獨特的專(zhuān)利方法，是實(shí)現RTLS 4級光線(xiàn)追蹤高效的基礎，讓移動(dòng)設備也可以在有限的功耗內實(shí)現高性能和高吞吐量的光線(xiàn)追蹤。這對保證手機用戶(hù)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(guò)硬件即可實(shí)現。
在IMG CXT系列GPU的應用領(lǐng)域中，除了上述著(zhù)重探討的移動(dòng)市場(chǎng)，還包括AR（增強現實(shí)）、數據中心和自動(dòng)駕駛等。Kristof Beets解釋稱(chēng)，通過(guò)多核擴展的方式，多個(gè)GPU的部署可以實(shí)現性能提升，滿(mǎn)足中端平板電腦或入門(mén)級游戲主機解決方案的要求。光線(xiàn)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(kāi)發(fā)者，Kristof Beets表示，標準化非常重要，“非標準API的一大問(wèn)題就是造成生態(tài)系統效率低下。幸運的是，Khronos一直致力于通過(guò)Vulkan API將光線(xiàn)追蹤技術(shù)標準化，現在已經(jīng)有很多開(kāi)發(fā)者可以直接使用的光線(xiàn)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(xiàn)追蹤產(chǎn)品管線(xiàn)，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(gè)由180多家行業(yè)領(lǐng)先公司組成的開(kāi)放、非盈利聯(lián)盟，成立于2000年1月。Khronos Group致力于為3D圖形、增強和虛擬現實(shí)、并行編程、視覺(jué)加速和機器學(xué)習領(lǐng)域制定先進(jìn)、無(wú)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(gè)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(kāi)發(fā)者大會(huì )（GDC）上發(fā)表。
Khronos Group主席Neil Trevett表示，“自2003年以來(lái)，Imagination就一直是Khronos的創(chuàng )始會(huì )員和堅定的支持者并在Khronos API系列的開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用，包括Vulkan規格和開(kāi)發(fā)者工具生態(tài)系統。Khronos Group一直十分贊賞Imagination的貢獻和創(chuàng )新動(dòng)力，尤其是在圖形、光線(xiàn)追蹤和并行計算領(lǐng)域?！?/span>
研討會(huì )上，由Khronos Vulkan工作組主席Tom Olson介紹了Vulkan的相關(guān)情況。
Vulkan的出現是為了解決OpenGL在發(fā)展過(guò)程中存在的一些問(wèn)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(xiàn)程同步的。但要達到更好的性能支持，OpenGL需要一個(gè)大型而復雜的驅動(dòng)程序，來(lái)完成依賴(lài)項跟蹤、內存管理、同步、錯誤檢查和高級著(zhù)色語(yǔ)言編譯等任務(wù)。它使編寫(xiě)應用程序代碼變得容易，但驅動(dòng)程序占用大量CPU，而且很難進(jìn)行定位，這使得調試性能問(wèn)題變得困難。在Vulkan中，你會(huì )得到更復雜的抽象模型，與硬件工作方式更接近。因此驅動(dòng)程序可以小而簡(jiǎn)單，并且可預測。著(zhù)色語(yǔ)言則是離線(xiàn)編譯?！?/span>
兩者如何選擇呢？Tom Olson認為，如果不需要多線(xiàn)程渲染，并且要求編程簡(jiǎn)單，OpenGL是更好的選擇；如果開(kāi)發(fā)者想要最小的CPU負載，需要多線(xiàn)程渲染，并希望花更多時(shí)間在性能調優(yōu)上，Vulkan更值得推薦。
通過(guò)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(guò)80%的Play Store設備將使用Vulkan。
Vulkan面向的第一個(gè)應用領(lǐng)域就是游戲，是Stadia上的首選API，在移動(dòng)設備上，Vulkan是面向高端設備游戲的首選API。
Imagination中國董事長(cháng)白農（Wallace Pai）表示：“自Khronos Group創(chuàng )立以來(lái)，Imagination就一直是該組織引以為豪的創(chuàng )始會(huì )員。我們很高興能夠通過(guò)我們的PowerVR SDK和工具為Vulkan社區作出貢獻。我們在設計IP時(shí)十分重視為開(kāi)發(fā)者提供實(shí)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(guān)系并希望為程序人員提供創(chuàng )造獨特技術(shù)的能力?！?/span>
根據介紹，所有Imagination驅動(dòng)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，也為業(yè)內開(kāi)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繪圖應用程序接口