Imagination推出IMG CXT圖形處理器：手機或將實現硬件光線追蹤

宋華飛 / 2021-11-05 23:5864504

對于如今的移動設備來說，圖形處理器（GPU）是不可或缺的一部分，游戲、視頻、VR、AR等場景都需要圖形運算能力的支撐。不過，目前只有為數不多的企業能夠設計GPU，Imagination Technologies則是其中之一，不僅推出了知名度很高的PowerVR系列，還將硬件光線追蹤技術帶到了移動領域。

11月4日，Imagination Technologies正式宣布推出IMG CXT，一款全新的旗艦級GPU知識產權（IP）產品，同時亮相的還有光線追蹤架構PowerVR Photon。Imagination Technologies表示，該架構不同于目前移動端的軟件光追方案，基于硬件實現，稱得上GPU IP領域的又一次重大飛躍。

不同于目前普遍使用的光柵渲染，光線追蹤渲染技術可以通過算法模擬出接近真實光線軌跡，從而讓3D畫面變得非常真實，尤其是光影表現幾乎完全接近現實生活中的效果。但是，由于光線追蹤需要大量的計算資源，只有桌面級PC、游戲主機才能實現實時光線追蹤，并且僅限于近幾年發布的中高端產品，移動端一直沒有高效的解決方案。

隨著IMG CXT和PowerVR Photon架構的出現，這一局面將被打破。其中，IMG CXT-48-1536 RT3內核具有三個光線加速集群（RAC），可提供總體高達1.3 GRay/s的性能，即使在移動設備低功耗的情況下，也能以1080P分辨率實現30~60FPS的光線追蹤渲染，滿足日常游戲所需。

值得一提的是，由于光線追蹤能在不同的性能和效率等級下執行，Imagination Technologies為了讓玩家、開發者了解這一點，建立了光線追蹤等級系統（RTLS），從0級到5級共6個等級的光線追蹤功能的要求。此次，新推出的PowerVR Photon架構已經屬于RTLS 4級，遠高于現在已經出現的軟件光線追蹤解決方案。

Imagination Technologies表示，PowerVR Photon架構之所以能夠實現高級別的光線追蹤，是因為加入了RAC單元。這是一種專門針對光線追蹤運算的硬件結構，具有光線存儲（Ray Store）、光線任務調度器（Ray Task Scheduler）和相干性聚集器（Coherency Gatherer）等，并與兩個128位寬的統一著色器集群（USC）緊密耦合，同時USC擁有高速專用數據通路，可以在低功耗的情況下加速光線追蹤計算。

此外，除了光線追蹤技術，IMG CXT在傳統的光柵渲染方面也有提升，與Imagination Technologies的上一代GPU IP相比，其計算、紋理和幾何性能都提高了50%，并具有圖像壓縮（IMGIC）技術等，提供了卓越的幀率功耗比（FPS/W）效率。

至于未來的實際運用，Imagination Technologies已在多個市場中進行了授權，同時獲得了相關行業及眾多企業的積極評價。另外，得益于多核技術，Photon架構可實現高達9TFLOPS的FP32光柵化性能和超過7.8 GRay/s的光線追蹤性能，同時提供高于RTLS 2級或3級光線追蹤方案2.5倍的功耗效率。使得Photon架構除了游戲領域，也可擴展應用于云、數據中心、PC市場，以及汽車領域，包括高品質的汽車人機界面（HMI）、具備混合現實功能的抬頭顯示器（HUD）、數字車速表和其他信息顯示器等。

關于IMG CXT、PowerVR Photon架構的其他一些細節，11月4日的發布會上，Imagination中國區董事長白農先生、Imagination公司副總裁中國區總經理劉國軍先生、 Imagination中國區戰略市場與生態副總時昕博士、Imagination技術前瞻副總裁 Kristof Beets先生，向在場的媒體進行了解答。

提問1：IMG CXT、PowerVR Photon光線追蹤架構相比現有的GPU，在復雜場景下的功耗表現如何？

Imagination Technologies：在復雜場景下，如果沒有PowerVR Photon光線追蹤架構，光線追蹤運算就需要依賴著色器去完成模擬計算，并不高效，通常會有非常大的功耗。

不過，隨著PowerVR Photon光線追蹤架構的加入，就可以將光照效果，包括反射陰影、全局照明等，全部交由專用的硬件單元進行計算，專用硬件的效率顯然會高于原有的CPU或者GPU。

提問2：Imagination Technologies的光線追蹤等級系統（RTLS）是定制標準還是行業標準？

Imagination Technologies：光線追蹤等級系統（RTLS）是Imagination Technologies提出的標準，當前還不是行業標準，Imagination Technologies希望它未來可以變成行業的標準。

其實，Imagination Technologies是光線追蹤領域的先驅者之一，幾年前就已經實現了RTLS 5級的技術，但是考慮到市場成熟度，推出太超前的產品，市場生態還不能匹配，所以選擇先將L4推向市場。

Imagination Technologies正是基于對光線追蹤技術和市場的了解、總結推出了RTLS，幫助大家了解不同光線追蹤技術的差異。因為，目前軟件模擬的光線追蹤方案和硬件方案的效率完全不在一個級別。

提問3：Imagination Technologies是否會和特定的芯片制造商合作一起開發IMG CXT？

Imagination Technologies：由于IP產品需要授權、制造才能真正的被用戶使用。因此，在Imagination Technologies的業務過程中，一直都存在很多的合作伙伴以及不同的合作方式，除了芯片制造商，甚至包括操作系統、軟件、游戲內容的開發商。

至于涉及芯片制造的合作，Imagination Technologies會提供不同的合作方式，同樣會聽取客戶的反饋，優化或改進后續產品的設計，并不會只和特定的一家芯片制造商進行合作。

提問4：如果以目前發展情況進行預估，消費者大約會在何時體驗到PowerVR Photon光線追蹤架構相關的硬件和軟件產品？

Imagination Technologies：目前IMG CXT、PowerVR Photon光線追蹤架構已經授權給了很多合作伙伴，但在具體產品發布前無法透露。

這一周期通常要18~24個月，假設今年進行了IP授權，客戶完成芯片設計和流片，最終產品應該會在2023年上市，也就是消費者在2023年可以體驗到相關的硬件光線追蹤解決方案。

另一方面，雖然目前已有軟件光線追蹤解決方案，但是受限于設備的算力以及效率，還很難帶來優秀的用戶體驗。所以，等到硬件光線追蹤方案進入市場之后，消費者將會感受到巨大的優勢。

正如前文所說，IMG CXT、PowerVR Photon光線追蹤架構的推出稱得上GPU IP領域的又一次重大飛躍，新品不僅擁有業內為數不多的硬件實時光線追蹤技術，同時還面向移動領域，帶來了低功耗優勢。我們完全有理由相信，未來隨著IMG CXT、PowerVR Photon光線追蹤架構的實際應用，將徹底改變移動設備的游戲視覺體驗。

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