構建移動光追技術生態，讓手游也跑一個“光追”

　　近幾年，隨著手機圖形處理器以及異構計算能力的逐年提升，“手機游戲端游化”的概念越來越多地被提起。手機配置越來越高，手機游戲畫質有更多空間放飛自我，甚至開始向PC看齊，這也是會出現《原神》這種橫跨手機、PC、主機多平臺游戲的原因之一，其風靡全球的程度也從側面說明了“手機游戲端游化”的趨勢。

　　當然，手游進步的同時，端游的畫質也在提升。得益于光線追蹤技術，《我的世界》、《賽博朋克2077》、《看門狗：軍團》等PC、主機游戲營造的虛擬世界，除了游戲自身的可玩性，更為震撼的游戲畫面為玩家帶來更沉浸式的體驗。

　　那有沒有一種可能，讓手機游戲也跑一個光追，獲得能夠媲美PC級別的游戲畫質呢？

　　移動光追技術生態構建

　　如果你想到了，那廠商們顯然也想到了。和PC不同的是，手機整合程度非常高，要實現手機游戲的光追，就必須從芯片底層入手，從近兩年來看，芯片廠和手機廠商顯然也是這么干的。

　　三星在今年的Galaxy S22系列旗艦上，延續了雙芯片方案，值得一提的是，在自家的Exynos 2200芯片中內置的AMD RDNA 2架構SamsungXclipse GPU，支持了光線追蹤技術以及可變速率著色技術，可以有效提高游戲畫面表現，并且保持穩定的幀率。三星用《PUBG：新世界》展示了部分真機實測效果，可以帶來直觀的畫質提升，特別是在光影對比強烈的場景，效果更加明顯。

　　國內廠商OPPO在去年的開發者大會上也展示過光線追蹤的實機演示。OPPO的光追技術是基于Vulkan API，聯合Unity游戲引擎、Vulkan API、游戲開發商、主流芯片廠商開發出的面向下一代移動光追硬件的技術，已在移動平臺上實現了原型開發。

　　其實在去年聯發科天璣1200發布的時候，便宣布支持光線追蹤技術，早在一年前，聯發科已提前布局Vulkan Ray Query技術方案，此后在天璣9000上還推出了移動端光線追蹤SDK解決方案。

　　今年1月，Vulkan 1.3標準正式發布，支持Vulkan Raytracing API，為內容開發者打造光追內容提供了硬件基礎，也使得硬件廠商可以將新標準與技術方案能力進行整合，標志著移動GPU的光追技術加速普及，并覆蓋更廣泛的內容類型。與此同時，Arm最新的旗艦GPU Immortalis-G715實現了移動端硬件級光追全面支持。由此可見，在軟硬件方面，移動光追技術生態已構建起來。

　　硬件級移動光追的意義

　　目前實現光線追蹤主要有兩種方式：一個是光線追蹤實時渲染，模仿真實光線的傳播行為，相對的，由于需要實時計算光線反射，重復計算量大，對硬件性能有著非常高的要求；另一個是光柵渲染，查出畫面中哪些像素需要渲染，然后用GPU按需要對像素渲染計算即可，在同一時間里只要計算一次，但涉及到算法和內存管理的問題更加復雜。

　　實際上，早前《遇見逆水寒》、《天諭》等手游也以軟件方式，直接使用GPU的通用計算單元來實現光追，不過要使手游真正用上光追，平臺化才是最終歸宿，現在PC上支持光追的游戲大多是兩種渲染技術混合實現，相輔相成。這也是為什么移動端要實現光追，軟硬件的協調如此重要。

　　Immortalis-G715之所以引人注目，關鍵在于，它是業界首款支持移動硬件光線追蹤的移動端GPU方案，它和Mali-G715最大的區別是，增加了專門負責光追的管線，可像RTX那樣通過硬件光追內核加速。

　　一直與Arm緊密合作的聯發科顯然首先受益。最新一代的聯發科旗艦芯片天璣9200的GPU此次就采用了Arm Immortalis-G715方案，并將GPU規格提升到了MC11。與前代產品相比，它具備了2倍的浮點運算性能、3倍的三角形計數能力、2倍的FP16混合運算能力，以及2倍的AI運算能力。和天璣9000相比，天璣9200的GPU性能提升了32%，GPU巨大的提升是移動光追的底層基礎，很顯然聯發科與Arm對提升未來手機游戲的畫質達成了某種共識。

　　在天璣9200的發布會現場，騰訊旗下的魔方工作室展示了他們在手游《暗區突圍》里，基于天璣9200實現的移動端硬件光追的效果。可以看到，目前手機上的硬件光追已經能夠實現包括更真實的軟陰影、接近PC級的鏡面反射，以及復雜的追蹤折射處理。

　　所以將光追的功能引到智能手機上，是可以讓游戲畫面更為震撼、逼真和寫實，要稱得上頂級移動平臺，軟硬件的移動光追能力必然是評判的關鍵。

　　距離落地還有多遠

　　但是手機和PC不一樣，前者有非常嚴苛的功耗約束，即便搭載一顆性能強勁的旗艦芯片，也不一定敢讓其火力全開，自然也不可能近乎隨心所欲地調整功率，而且受限于手機空間大小，像PC那樣安排散熱也不太現實。

　　在以前，《王者榮耀》、《崩壞3》、《原神》渲染畫質是可以達到1080P，甚至1080P+，但是今天部分手機為了平衡功耗和發熱，游戲渲染分辨率恐怕只有720P。所以，降低功耗和發熱，必然是移動光追繞不過的問題。

　　值得注意的是，在最基礎的能效表現上，從SoC的封裝階段開始，天璣9200就使用了特別為增強散熱性能而來的新設計。它與新制程、新架構協同后，一方面可以讓天璣9200在《王者榮耀》這樣的流行手游中，實現長達1小時的持續滿幀體驗。另一方面，在重負載游戲場景下對比天璣9000，也有著15%-20%的能耗降低。聯發科官方數據還提到，天璣9200的GPU性能較上一代提升32%同時，功耗降低了41%，實際游戲最多可以減少56%功耗。

　　另外，Immortalis-G715還支持了VRS（可變速率渲染技術）。在適配了這一技術的游戲中，同一幀畫面里的不同部位，會根據遠近、玩家的關注度等因素，采取不同的渲染精度。這樣一來，就能在不對游戲畫面效果造成顯著影響的前提下，為GPU“減負”，甚至能夠起到提升10% FPS的效果。

　　顯然，在智能手機SoC性能不斷提升時，能效已成為了事關用戶體驗的焦點問題。在積極推動光追落地的同時，聯發科提出的移動GPU增效方案，讓人看到了盡快實現手機光追商業化應用的可能。

　　聯發科移動GPU增效方案，是一個金字塔式的方案布局。從芯片性能提升、軟件和API生態（64位、Vulkan）、系統調優、自適應調度再到GPU增效算法，層層遞進，從而有效地為CPU、GPU降低負載，減少功耗、控制發熱，最終提升用戶的使用體驗。

　　隨著手機處理器性能越來越強，光追或許會像曾經的高刷新率一樣，逐步成為手機上的標配。但如果要這一天盡快到來，足夠全面的技術考慮和布局才能真正意義上推動手機光追的落地，深入解析此次聯發科天璣9200、其GPU增效方案以及構建光追生態的種種鋪墊，我們應該可以確定，讓普通用戶在手機端上感受光追帶來的新奇游戲體驗確實已經不遠了。

來源：電腦報

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