详细解读光线追踪技术元宇宙中将大有作为

元宇宙迩来很火。固然现正在并没有任何人士或机构能很好证明元宇宙全体是什么以及若何运作，但并不窒碍它的代价正正在被无穷放大。The Information称，到2025年，元宇宙这个范围的代价估计将到达820亿美元。摩根士丹利的阐明师体现，元宇宙或许代外着8万亿美元的时机。无疑，民众对这个新范围都充满了等候，同时也都捋臂将拳的生气自身能支配住这个时机。

正在科技界正为元宇宙到底是什么而尽力的时刻，Imagination，这个平昔以后都是以GPU手艺引颈行业的有中邦崭新血液的英邦公司，依然先行一步，于指日推出了旗舰款图形惩罚器（GPU）学问产权（IP）产物IMG CXT，同时其PowerVR Photon后光追踪架构也随该IP初次亮相。据称，这项具备硬件惩罚本事的第四极后光追踪手艺，将来或将正在元宇宙中大有举动。

据先容，CXT每秒钟可能做到的算力，即使是32位可能做到1.5T，每秒钟可能做48G的像素、纹理运算，每秒钟可能做1.3G，每秒钟可能盘算推算13亿条后光的折射、反射。别的，每秒钟可能做48G的BoxTest，AI定点运算每秒则可能到达6TOPS。

Imagination中邦区政策墟市与生态副总时昕博士受访时分享说：“Imagination最新的后光追踪架构名叫光子。咱们正在会商元宇宙，去创建一个新的宇宙时，第一个念到的观念是什么？我念到的是天主说的“要有光”。咱们要创建一个全新的虚拟宇宙，第一个需求的东西也是光。咱们以为，现正在是革命性的工夫，坚信很疾就会有良众基于后光追踪手艺的足够内容显露。”

后光D)图像的法子。这是一种来自几何光学的通用手艺，它通过追踪与光学外观爆发交互功用的后光，取得后光始末途途的模子。该手艺可能有用变化逛戏原则，可能使图形确凿感到达跃升式改变。通过模仿确凿宇宙中后光的外示，它可能创建出与实际生涯简直无异的三维（3D）场景。

然而因为其盘算推算的繁复性，后光追踪不久前也只是行使正在台式机和逛戏机上。现正在，依附Imagination此次推出的Photon架构，搬动拓荒者和逛戏玩家现正在也也许诈欺这项烘托手艺来完全晋升图形确凿感，并可带来桌面级质料的视觉成果。

据先容，PowerVR Photon架构的首要特性是RAC，这是一种新的低功耗专用硬件GPU组件，比拟作用较低的 RTLS 2级架构，它可能加快和卸载更众来自着色器内核的后光追踪盘算推算，可认为拓荒职员供应更健旺、更具划一性的后光追踪机能，从而维持他们正在烘托汽车、脚色和地形等繁复外观时供应更优质的成果，并创修出比以往任何时刻都更精密的情况。

RAC包罗了后光存储（Ray Store）、后光职业改变器（Ray Task Scheduler）和相闭性纠集器（Coherency Gatherer），并与两个128宽的团结着色器集群（USC）周密耦合，USC具有高速专用数据通途，可能实行最高效且功耗最低的后光追踪安顿。

Ray Store可能正在惩罚历程中将后光数据布局留存正在芯片上，并供应对 RAC中一齐单位的高带宽读写访候，从而避免了将后光数据存储或读取至动态随机存取存储器（DRAM）所变成的速率低落或功耗增众。

Ray Task Scheduler可能卸载着色器集群的职业，并通过专用硬件安顿和追踪后光做事负载，同时仍旧高后光模糊量和低功耗。

特有的Coherency Gatherer单位可能阐明一齐鼓吹中的后光，并将全部场景中的后光绑定成众个相闭组，从而也许以更高的作用对它们实行惩罚。

后光追踪有两种格式来实行，一种是用后光盘问的格式，一种是用后光管线的格式。后光管线的格式便是正在盘算推算的时刻，从一个光源打出一个光子，这个光子或许会碰着场景当中的一个物体，它会有反射、折射等响应，始末几次之后达到摄像机位或者逛戏玩家的眼睛。盘问格式便是反过来，你展现一个光源打了100条后光出来，最终达到玩家眼中的或许唯有一条或者没有，有良众盘算推算是糟蹋掉了。时昕先容说，目前良众宣传自身有后光追踪手艺的，大局限都是用后光管线来实行的。Imagination的手艺是后光管线和后光盘问两种格式都维持，如此可能带来更确凿的暗影、反射和全体光照的成果。

那若何保障低功耗呢？守旧的手艺，正在繁复场景之下，包含反射、暗影、全体照明等，都是靠着色器去竣工场景的烘托。着色器对场景实行烘托时，要消费的资源、功耗都极端大。Imagination的做法是，把这局限做事从原有的着色器分流到特意的后光追踪的硬件局限，由后光追踪来竣工。当这种烘托的负载被移动到更为专用的硬件上时，作用取得了彰彰的更高。

原来，Imagination正在后光年的时刻，全部业界生态对后光追踪这项手艺先导渊博加入。当时，Imagination以为，具有后光追踪功用的芯片的机缘依然到来。于是，2014年，正在Imagination的Plato系列中，参加了一款具备后光追踪的硬件，而且测试芯片也都依然做出。据时昕先容，这款芯片是28纳米做的，功耗正在个位数。然而当时的图形API的模范还没相闭于后光追踪的内容，包含闭连的拓荒器械软件、逛戏引擎等也没有后光追踪的功用，是以，原来全部业界生态都还没有绸缪好。

时昕分享说：”现正在是革命性的工夫。Photon架构代外了Imagination十年来饱吹后光追踪正在低功耗兴办上行使的发扬成就，而且正在视觉成果或许性方面，为智高手机、平板电脑、札记本电脑和汽车管理计划带来了紧要的奔腾式发展。“

正在模范化方面，后光追踪手艺平昔没有团结的模范。惩罚器的胜利离不开全部生态，包含接口，包含编程的形式、器械等等。全部生态此中一个紧要要素便是API的模范。目前，API针对后光追踪的模范依然成型，包含Vulkan都有闭连的模范出来。别的，近年来，墟市上也依然显露了少少后光追踪手艺趋势于模范化、团结化的趋向，例如微软的DXR范例。

Imagination一方面会针对这些范例供应相应的手艺成亲，让产物也许有更好的兼容性和可用性；另一方面，Imagination也 兴办了自身的后光追踪等第体系（RTLS），确定了从0级（Level 0）到5级（Level 5）共6个等第的后光追踪功用的央浼。

据Imagination先容，L0是最守旧的管理计划，正在图形的做事站上有一个算力很强的电脑，同时也会有少少专业的硬件，然而得需求用几个小时烘托帧画面。L1阶段先导参加软件算法，由于GPU有并行盘算推算的上风，是以良众算法都先导向GPU移动，通过这种格式也可能获取数目级的加快。然而目前业界的形态公众是正在PC端，且众是通过软件模仿的格式去实行后光追踪的成果，众处于第二级或者第三级。而Imagination是通过硬件化的法子来竣工的。

Imagination手艺前瞻副总裁Kristof Beets体现：“这是咱们自身提出的后光追踪的分级体系，它目前还不是行业的模范，然而咱们生气它将来可能酿成行业的模范。这是咱们通过窥察墟市上目前所存正在的这些手艺得出的总结，包含最先导0级的守旧计划，然后是1级，再到L2、L3。此次推出的Photon架构达到了L4，超越了之前的四档，将来咱们还将会推出第五档。”

看待将来L5的后光追踪手艺，Imagination 体现，将来会把更众盘算推算资源，或者说盘算推算的做事负荷从原有的GPU的烘托器或者着色器的局限，移动到后光追踪的硬件局限来做，如此就可能省下更众的资源去做其它的动态图像烘托，是以全部来说它的功耗将更低的。

那么下一代后光追踪手艺将会往若何发扬呢？Imagination体现，这齐备取决于墟市的需求。很紧要的一点便是，肯定要听好墟市上接下来的反应是什么。遵循反应来做出相应的裁夺，仍旧急迅性利害常紧要的。

逛戏肯定是后光追踪手艺行使场景当中最为主题的局限，并且这局限吸引到的投资也是最众的。看待图形来说，它的首要行使之一，或者对它盘算推算压力最大的场景行使便是高画质的逛戏。除此之外，后光追踪将来还将或许正在元宇宙当中取得的行使。例如元宇宙当中会用到的VR手艺的孪生兄弟AR手艺，便是加强实际手艺。即使用上后光追踪手艺，所有烘托出来的内容都将加倍具有确凿性。细化到全体行使的贸易化范围，例如购物，当进货家具的时刻，就可能更直观地看到这个家具即使买回家放正在家里，放正在寝室或者其它房间的哪个角落看起来会是什么样的成果。通过后光追踪手艺，可能极大晋升观当作果和确凿性。这方面的行使潜力极端大。

时昕增加先容到：“Imagination正在后光追踪的手艺当中参加了相闭性的纠集器，雷同同样角度、同样光源、平行的后光，可能结合正在一齐盘算推算。这个思绪可能举动一个引擎，行使正在其它的盘算推算方面，也便是说GPU也未必非得实行图形的盘算推算，它也可能用雷同的法子行使相闭性的盘算推算引擎，把它实行总结，然后竣工一个通用盘算推算的成果，这也是变相的其余一种利用后光追踪手艺的法子。”

目前，Imagination首要有四个首要种别的产物管理计划，即GPU、CPU、专用AI惩罚器（NNA）、以太网惩罚器。Imagination 公司副总裁中邦区总司理刘邦军体现，Imagination的主题手艺是GPU。汽车范围是最紧要的政策范围，极度是智能驾驶舱范围，它的墟市据有率是第一，墟市据有率大抵能有百分之四五十。

起首是汽车，极度是正在智能驾舱这块。正在GPU，Imagination有最高的墟市据有率。下一步Imagination将会调解AI和GPU、盘算推算手艺助力ADAS/AD手艺。

政策重心，便是数据中央和桌面，对Imagination的GPU手艺架构来讲这是一个新的拓荒。然而25-30年前，Imagination的前身，便是从桌面先导的图形惩罚。只然而之后的二三十年的发扬，都要点正在搬动和终端垦植。近年有良众互助伙伴看到了云逛戏、桌面的时机。数据中央和桌面不只是对GPU有需求，也需求IP来维持。

末了一个便是盘算推算，Imagination正出力打制一个异构盘算推算平台，GPU、CPU、AI、惩罚器。

Imagination中邦区董事长白农先容，2020年Imagination的业务收入是1.25亿美元，比2019年有44%的延长率，是近几年的一个顶峰。2021年上半年，Imagination的总收入同比延长55%，缔结了领先35项授权条约，中邦客户占大局限。中邦墟市是Imagination生长的动力。中邦墟市的时机，呈现正在以下几个方面：

跟着环球手艺的不时提高，越发是正在5G、大数据时间，看待高机能盘算推算、高算力的需求正在不时地急速晋升，从惩罚器方面来说，除了守旧的CPU之外，越发是正在GPU、神经收集异构的惩罚器的需求也跟跟着行使场景正在晋升。

跟着大数据算力的增众，对低能耗的需求也正在不时增众，良众互联网公司和运营商最大的运营本钱便是电费。低功耗恰好便是Imagination手艺的主题上风。

过去几年，跟着中邦对半导体的珍贵，目前全部的半导体发扬极端缓慢。从贸易形式来说，跟守旧的头部企业不相似，如英伟达，他们是产物公司，而Imagination是学问产权供应的公司。Imagination也生气通过供应自身的手艺，可认为中邦发扬更众本土化的高机能盘算推算芯片做出功劳。

上个世纪80年代，当时宇宙上创立了数十家的GPU手艺闭连的公司，几年之后就只剩下几家，民众斗劲熟习的是英伟达，Imagination也是硕果仅存的几家具有GPU根底手艺的公司之一。其它另有AMD、微软、Photoshop。除Imagination之外，其它四家公司都是美邦公司，两家手艺公司、两家软件公司，Imagination是独一的非美布景的公司，并且有中资布景。

与其它GPU厂商的区别是，Imagination可能助助客户构修宇宙上最好的GPU芯片。英伟达、AMD正在GPU方面有良众专利，不过他们不会授权给客户，他们没有芯片客户，他们的客户便是整机厂。Imagination的IP是授权的，他们将IP授权给良众芯片公司，去做针对场景优化定制的GPU芯片。Imagination有2600众项GPU专利，正在欧盟申请专利的排名是排正在第17位。得益于几十年来正在GPU范围积攒的上风，Imagination不光也许给客户供应图形、像素闭连的惩罚盘算推算，还能供应极端强的AI盘算推算算力，高机能、低功耗、低本钱成是他们健旺的逐鹿上风。

白农体现，跟着5G或者大数据以及各类范围的发扬，对高机能盘算推算的需求不时晋升，GPU手艺架构正在这方面有明显的上风。跟着对海量数据盘算推算的需求，对芯片的诈欺率和功耗的央浼极端高，对惩罚器的需求也是斗劲高的。别的，针对全体的行使场景，定制化、客制化的需求越来越众，并且是很彰彰的一个大趋向。

过去两三年Imagination生长很疾。从生长范围来讲，首要是供应GPU手艺。邦产GPU，目前的首要加入是正在桌面和数据中央方面。给Imagination带来新的事迹延长的范围首要是守旧的搬动、汽车局限。看待将来，包含云端、AIoT等异构盘算推算的各个方面，以及超低功耗等，都蕴藏着很大的潜正在时机。

刘邦军体现，Imagination的逐鹿力正在不时延长，改变都利害常急速和正面的。正在这个墟市上，区别化、质料和速率是胜利的症结。Imagination的主意是成为一齐寻求管理繁复挑拨和打制“宇宙最佳产物”的手艺公司，可能相信的互助伙伴。愿景是，成为变化数十亿人生涯的半导体IP管理计划无可争议的前驱和引颈者。

固然Imagination没有往时那么灿烂，但Imagination正在搬动GPU墟市的份额依旧与ARM和高通呈鼎足之势之势。回望过去，Imagination经验过灿烂，也经验过动荡。现正在，正依附领先的产物手艺，演绎着王者的回来！