Ray Tracing для мобильных платформ: время пришло?

По мере того как планшеты и смартфоны получают все большее распространение растет интерес и к повышению качества графики в играх для этих платформ. Поэтому не удивительно, что возродилась идея использования графических чипов с аппаратной поддержкой технологии ray tracing.

На всякий случай напомню, что кроме рендеринга, выполняемого по принципу наложения текстур на элементарные треугольники каркасной модели, есть еще подход, подразумевающий вычисление освещенности каждого элемента сцены на основе трассировки лучей (ray tracing) от каждого источника света с учетом эффектов отражения. Получаемые с помощью последней картинки оказываются гораздо естественней, особенно если сцена включает много затененных участков. Именно в них благодаря вычислению освещенности путем трассировки лучей лучше рисуются детали. Поэтому трассировка лучей давно доминирует в оффлайновом рендеринге.

Можно, конечно, выполнять ее и для игрушек, но для этого до сих пор приходилось использовать весьма производительную графику, чтобы выполнять большие объемы вычислений в реальном времени. При этом стоит иметь ввиду, что аппаратного ускорения трассировки лучей в современных видеокартах нет, они строятся под традиционный плиточный рендеринг.

Тем интереснее прозвучавшее на конференции игровых разработчиков в Сан-Франциско объявление компании Imagination Technologies о планах по выпуску мобильной графики Wizard с аппаратной поддержкой трассировки лучей.

Понятно, что разработчик не мог ограничиться исключительно поддержкой эффектов ray tracing в реальном времени, поэтому наряду с трассировкой лучей многоядерный чип Wizard выполняет и традиционный плиточный рендеринг. Для этих задач используются 128 арифметических блоков, а также модули наложения текстур и растеризации. Это позволит формировать картинку с использованием обеих технологий, дополняя традиционную растеризацию участками, выполненными с помощью трассировки лучей. Таким образом, Imagination рассчитывает быстрее привлечь к своей платформе разработчиков, которым не придется полностью переписывать код, а лишь по мере необходимости дополнять его.

Первым чипом семейства Wizard должен стать чип PowerVR GR6500 с дизайном PowerVR Rogue, включающий четыре унифицированные кластера затенения с производительностью 150 GFlop (FP32) или 300 GFlop (FP16) при использовании частоты 600 МГц. Ядро в состоянии выполнять расчет для 300 млн лучей в секунду, 24 млрд тестов в секунду и 100 млн динамических треугольников в секунду для формирования изображения с максимальным разрешением UltraHD.

По оценкам Imagination, при выполнении вычислений по трассировке лучей на чипе компании, потребление энергии на два порядка меньше, чем в случае использования традиционных GPU для вычислений той же самой сцены. Сравнивать же эффективность ray tracing и растеризации сложнее, так как все зависит от конкретной сцены. Трассировку рекомендуют применять в тех случаях, когда приходится иметь дело с большим числом затенений или для создания более качественной картинки в тенях.

Модель GR6500 поддерживает целый ряд API, включая OpenGL ES 3.1/2.0/1.1, OpenGL 3.x, Direct3D 11 Level 10_0, OpenCL 1.2 и OpenRL 1.x.

Когда встретил информацию по этому объявлению, сразу же вспомнилась демонстрация технологии трассировки лучей на мобильной платформе, которую увидел на IDF 2008. Как видите, идея уже давно носится в воздухе. И только сейчас обретает черты коммерческого решения.

Как вы считаете, насколько в принципе востребована высококачественная графика на планшетах и смартфонах? Я вполне сознательно не разделяю эти устройства в данном случае, так как четкой границы между ними сегодня нет, и трудно сказать, является ли, например, 6-дюймовый форм-фактор уже планшетным или еще смартфонным.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365