從移動(dòng)到桌面全棧式GPU Imagination對(duì)云游戲支持的探索
Imagination 中國(guó)區(qū)產(chǎn)品管理總監(jiān)王曉欣
Imagination 是做什么的？
盡管大眾可能對(duì)Imagination 并不熟悉，但搭載Imagination IP 技術(shù)的設(shè)備早已出現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域，從移動(dòng)手機(jī)、電視機(jī)頂盒、再到車載顯示等，尤其是汽車和移動(dòng)領(lǐng)域，其GPU 市場(chǎng)占有率一直領(lǐng)先，“目前使用 Imagination IP 的累計(jì)芯片出貨量超過 110 億顆”，Imagination中國(guó)區(qū)產(chǎn)品管理總監(jiān)王曉欣介紹到。
從產(chǎn)品線來看，Imagination涵蓋 GPU、CPU 和AI 三大 IP 產(chǎn)品，主要面向移動(dòng)、消費(fèi)類、汽車、數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用市場(chǎng)。王曉欣特別提到，公司成立三十多年來，打造了不少引領(lǐng)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，例如“1996年發(fā)布的分塊延遲渲染技術(shù)，在要求高效率、低功耗的移動(dòng)領(lǐng)域，它能大幅提高渲染效率，降低功耗。2021年發(fā)布了面向移動(dòng)端的硬件級(jí)光線追蹤技術(shù)，將極大提高移動(dòng)端游戲質(zhì)量”。
云游戲的四大技術(shù)支撐
在Imagination 看來，元宇宙是一個(gè)共享的3D 虛擬世界，具有互動(dòng)性、沉浸性和協(xié)作性，王曉欣表示，“云游戲是元宇宙一個(gè)很好的切入點(diǎn), 元宇宙和云游戲?qū)㈩嵏才c游戲玩家和非玩家接觸的既有模式，為游戲平臺(tái)賦予了社交和商業(yè)屬性，使游戲成為了新的模擬平臺(tái)，蘊(yùn)含著巨大的新機(jī)遇。”
云游戲的實(shí)現(xiàn)則需要GPU、虛擬化技術(shù)、5G/邊緣計(jì)算、AI 等四大技術(shù)的支撐。王曉欣介紹到，“首先 GPU為云游戲提供算力基礎(chǔ)，這分為兩部分：一是在服務(wù)器端，對(duì)整個(gè)云游戲場(chǎng)景進(jìn)行渲染，支持不同規(guī)模的游戲用戶；二是在終端特別是手機(jī)端，如何使游戲畫面效果栩栩如生，如何通過游戲渲染增強(qiáng)頭戴設(shè)備的沉浸感，甚至是解決眩暈的問題等。”
其次是虛擬化技術(shù)。“云游戲的重點(diǎn)是'云'，即指多用戶，多用戶隔離及多用戶間的數(shù)據(jù)安全”要通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)。5G/邊緣計(jì)算則能提供高帶寬、低延遲，是云游戲部署實(shí)施的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)，如何將 AI 技術(shù)與 GPU 渲染技術(shù)融合，將極大推動(dòng)云游戲的發(fā)展。這也是Imagination 重點(diǎn)關(guān)注的方向。
不過，云游戲面臨著計(jì)算方面的挑戰(zhàn)。隨著大規(guī)模服務(wù)器的部署，通過堆積傳統(tǒng)游戲顯卡來提升算力，顯然并不可行。另外，傳統(tǒng)游戲顯卡對(duì)電源功率和風(fēng)扇要求極高，發(fā)熱量過大。而Imagination 長(zhǎng)期以來專注于移動(dòng)領(lǐng)域，在PPA（功耗、性能、面積）上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可將現(xiàn)有的GPU 技術(shù)應(yīng)用到云游戲領(lǐng)域。
面向云游戲的Imagination 解決方案
現(xiàn)場(chǎng)，王曉欣也分別介紹了Imagination 當(dāng)前面向云游戲的解決方案。高效與高視覺品質(zhì)交融的多核GPU
首先他表示，ImaginationGPU IP 專注于渲染，專注于用最小的芯片面積，最優(yōu)的性能，最小的功耗實(shí)現(xiàn)最好的渲染效果。現(xiàn)場(chǎng)他也展示了Imagination 近些年推出的GPU 產(chǎn)品，包含 IMG A 系列、IMG B 系列多核 GPU、IMGC 系列、IMG DXT 系列等，針對(duì)不同的應(yīng)用市場(chǎng)可提供不同的算力需求。
在移動(dòng)端的實(shí)時(shí)硬件光追技術(shù)
會(huì)議中王曉欣著重介紹了光線追蹤技術(shù)。Imagination在光追方面已經(jīng)有10年的歷史了。早在2014年就落地了專門加速光追的模塊并制作了演示demo, 不過當(dāng)時(shí)的圖形API的標(biāo)準(zhǔn)還沒有關(guān)于光線追蹤的內(nèi)容，包括相關(guān)的開發(fā)工具軟件、游戲引擎等也沒有光線追蹤的功能。到2021年我們推出了IMG CXT GPU， 這是全球第一款把實(shí)時(shí)硬件光線追蹤技術(shù)引入到移動(dòng)端的GPU IP。
我們看到并非所有形式的光線追蹤支持都是相同的。實(shí)際上，任何具有計(jì)算能力的GPU都可以執(zhí)行光線追蹤，但它們之間的區(qū)別在于可以執(zhí)行光線追蹤的效率和可以達(dá)到的性能水平。因此，Imagination引入了光線追蹤等級(jí)系統(tǒng)（RTLS）的概念，以突出各種等級(jí)光線追蹤的效率。
?其中第一級(jí)光線追蹤技術(shù)通過軟件實(shí)現(xiàn)，CPU占用資源較高。第二級(jí)光線追蹤技術(shù)是利用硬件處理光和或者三角形碰撞，從而節(jié)省了CPU資源，目前典型的桌面顯卡都是采用了這項(xiàng)技術(shù)。第三級(jí)光線追蹤技術(shù)開始，就需要支持BVH回溯。BVH是bounding volume hierarchy，這是一種用來管理3D場(chǎng)景中物體的方法。這部分是目前渲染器中最困難的部分，但是可以是渲染器更加高效。第四級(jí)光線追蹤技術(shù)除了光和自動(dòng)測(cè)試的回溯之外，還需要相同光線上的光數(shù)統(tǒng)一計(jì)算，用統(tǒng)一的指令運(yùn)行。而第五級(jí)技術(shù)則需要支持BVH builder，目前作為公司的儲(chǔ)備技術(shù)。
Imagination目前最新的DXT系列GPU提供的是第4級(jí)別的硬件級(jí)光線追蹤，且是可擴(kuò)展的高級(jí)光線追蹤技術(shù)。DXT通過引入片段著色率 (FSR) 功能和增強(qiáng)的后處理技術(shù)來提高效率，同時(shí)布局的變化為光線追蹤提供可擴(kuò)展性和靈活性。這款GPU可以從節(jié)省面積的0.5RAC（光線加速集群）配置擴(kuò)展到高性能的4 RAC設(shè)計(jì)，涵蓋從混合實(shí)現(xiàn)方案中的簡(jiǎn)單陰影到3A大作中的高級(jí)光追畫面等各類應(yīng)用。
HyperLane GPU虛擬化技術(shù)
最后王曉欣介紹了ImaginationHyperLane GPU虛擬化技術(shù)。實(shí)際上大部分的云游戲玩家既玩3A 游戲大作，也玩輕松的休閑游戲，為了保證玩家時(shí)刻都有較好的云游戲體驗(yàn)，每一個(gè)ImaginationGPU 核包含八條 HyperLane 通道，使游戲負(fù)荷得以高效平衡，以支持多位用戶。同時(shí)，HyperLane 提供用戶隔離和數(shù)據(jù)安全，多個(gè)操作系統(tǒng)或多個(gè)應(yīng)用共享同一顆GPU。
在軟件方面，Imgination還支持廣泛的 CPU、自動(dòng)操作系統(tǒng)、API 和高級(jí)圖形功能。此外，Imagination 也在積極地拓展中國(guó)游戲生態(tài)，包括與 oppo、vivo、小米、unity、騰訊游戲、網(wǎng)易游戲、米哈游等手機(jī)廠商、游戲公司和引擎公司合作，不斷測(cè)試優(yōu)化游戲內(nèi)容，為玩家提供優(yōu)質(zhì)的游戲體驗(yàn)。Imagination希望通過底層技術(shù)，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)各合作伙伴一起推動(dòng)云游戲的發(fā)展。
END
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推薦閱讀 對(duì)話Imagination中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)：以GPU為支點(diǎn)加強(qiáng)軟硬件協(xié)同，助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型 IMG CXM GPU：面向復(fù)雜消費(fèi)級(jí)設(shè)備的無縫視覺體驗(yàn)Imagination Technologies是一家總部位于英國(guó)的公司，致力于研發(fā)芯片和軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP），基于Imagination IP的產(chǎn)品已在全球數(shù)十億人的電話、汽車、家庭和工作 場(chǎng)所中使用。獲取更多物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴、通信、汽車電子、圖形圖像開發(fā)等前沿技術(shù)信息，歡迎關(guān)注 Imagination Tech！
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