2021年11月4日，中國上海的新品發(fā)布會上，Imagination宣布推出首款GPU IP產(chǎn)品——IMG CXT，一同亮相的還有PowerVR Photon光線追蹤架構，通過增加Photon硬件光線追蹤功能，IMG CXT實現(xiàn)了GPU IP的又一次重大飛躍，能夠為游戲和其他圖形處理應用場景提供令人難以置信的性能。
在了解Imagination此次帶來的新產(chǎn)品之前，首先要了解一下什么是光線追蹤技術。光線追蹤是一項改變游戲規(guī)則的技術，可以使圖形真實感達到躍升式變化。通過模擬真實世界中光線的表現(xiàn)，它可以創(chuàng)造出與現(xiàn)實生活幾乎無異的三維（3D）場景。
光線追蹤很早之前就已存在，比如《阿凡達》、《頭號玩家》、《失控玩家》這樣的特效電影中就曾用到了相關的技術，通過光線追蹤技術追求極致的畫質，去做特效的畫面處理。但長期以來，由于該技術帶來的計算量十分復雜，還需要消耗大量的計算資源，因此只有桌面級PC、游戲主機才能支持光線追蹤解決方案，并且僅限于近幾年發(fā)布的中高端產(chǎn)品，移動端一直沒有高效的解決方案。
如今，憑借Imagination打造的IMG CXT以及革命性的PowerVR Photon架構，移動開發(fā)者和游戲玩家現(xiàn)在也能夠體驗到這種令人難以置信的渲染技術和全面的硬件加速功能。
PowerVR Photon帶來的革命性突破
隨著光線追蹤技術在各種圖形處理應用中變得越來越重要，Imagination也定義了一套光線追蹤等級系統(tǒng)，旨在幫助開發(fā)人員和原始設備制造商清晰了解現(xiàn)在和未來可用的光線追蹤加速解決方案的功能。
據(jù)Imagination中國區(qū)戰(zhàn)略市場與生態(tài)副總時昕博士介紹，就如同自動駕駛分L1－L4等級一般，Imagination給光線追蹤做了一個光線追蹤等級系統(tǒng)（RTLS）分別從0級（Level0）到5級（Level5）共6個等級，具體來看包括：
L0 傳統(tǒng)解決方案；
L1 傳統(tǒng)GPU上的軟件方案；
L2 光線－包圍盒和光線－三角形測試器；
L3 具備硬件BVH處理能力；
L4 具備硬件BVH處理能力和相干性分類能力；
L5 帶有BVH硬件生成器的相干性BVH處理功能。
IMG CXT所采用的PowerVR Photon架構已經(jīng)屬于RTLS 4級，遠高于現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的軟件光線追蹤解決方案?！拔覀兘裉焓堑谝淮卧谌蜃龅搅说谒募壍挠布幚砟芰?，而且還是在移動端，如果這個技術客戶需要，我們也可以用在數(shù)據(jù)中心和PC端?！睍r昕博士如是說。
據(jù)介紹，PowerVR Photon架構的主要特點是RAC，這是一種新的低功耗專用硬件GPU組件，相比效率較低的 RTLS 2級架構，它可以加速和卸載更多來自著色器內核的光線追蹤計算。RAC包含了光線存儲、光線任務調度器和相干性聚集器，并與兩個128寬的統(tǒng)一著色器集群（USC）緊密耦合，USC擁有高速專用數(shù)據(jù)通路，可以實現(xiàn)最高效且功耗最低的光線追蹤部署。
Ray Store可以在處理過程中將光線數(shù)據(jù)結構保存在芯片上，并提供對 RAC中所有單元的高帶寬讀寫訪問，從而避免了將光線數(shù)據(jù)存儲或讀取至動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）所造成的速度降低或功耗增加。Ray Task Scheduler可以卸載著色器集群的任務，并通過專用硬件部署和追蹤光線工作負載，同時保持高光線吞吐量和低功耗。獨特的Coherency Gatherer單元可以分析所有傳播中的光線，并將整個場景中的光線綁定成多個相干組，從而能夠以更高的效率對它們進行處理。
得益于Imagination的多核技術，PowerVR Photon架構可以擴展應用于云、數(shù)據(jù)中心和PC市場。這可以實現(xiàn)高達 9TFLOPS（每秒萬億次浮點運算）的FP32光柵化性能和超過7．8GRay／s的光線追蹤性能，同時能夠提供比當今的 RTLS 2 級或3級光線追蹤解決方案高2．5倍的功耗效率。
IMG CXT在移動端實現(xiàn)桌面級質量的視覺效果
以全新推出的GPU IP產(chǎn)品IMG CXT為例，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1．3GRay／s的性能。這可以在移動設備的功耗預算下，以高幀率提供逼真的光線追蹤陰影、反射、全局照明和環(huán)境光遮蔽效果。
IMG CXT在光柵化圖形處理性能方面也向前邁出了重要一步，與Imagination的上一代GPU IP相比，其計算、紋理和幾何性能都提高了50％。它的低功耗超標量（superscalar）架構可在低時鐘頻率下提供高性能，從而實現(xiàn)卓越的幀率功耗比（FPS／W）效率，同時 Imagination圖像壓縮（IMGIC）技術可以大幅降低帶寬需求。
IMG CXT也非常適合于超高品質的汽車人機界面（HMI）平臺。它可以實現(xiàn)環(huán)繞視圖中逼真的車輛圖像，衛(wèi)星導航中密集城市區(qū)域的展示，以及具備混合現(xiàn)實功能的抬頭顯示器（HUD）、數(shù)字車速表和其他信息顯示器。它還可以在車上人員等待車輛充電時提供優(yōu)質的車內游戲和娛樂體驗。
從現(xiàn)場展示的部分演示圖中也看到，光線追蹤全局照明為場景中的物體增加了出色的環(huán)境照明效果，實現(xiàn)了最真實的照明。同時，CXT RT3可以在移動設備功耗預算下，以原生1080P清晰度和30－60的幀頻（FPS）提供這種視覺質量。
總結下來，IMG CXT的亮點包括：
1．首次在移動 IP上實現(xiàn)了桌面級質量的光線追蹤視覺效果；
2．業(yè)界首款RTLS 4級光線追蹤架構；
3．功耗效率比現(xiàn)有的RTLS 2／3級解決方案高2．5倍；
4．可擴展應用于桌面和數(shù)據(jù)中心（高達 9 TFLOPS的FP32光柵化性能和超過 7．8 GRay／s的光線追蹤性能）；
5．相比上一代GPU，計算、紋理和幾何性能提高了50％；
6．已在多個市場中進行了授權。
作為在光線追蹤技術領域擁有近10年投入歷史的企業(yè)，Imagination通過長期以來的技術積累和沉淀，如今通過其全新的PowerVR Photon架構將光線追蹤擴展至移動市場，IMG CXT也給開發(fā)人員提供了一個專門用于加速光線追蹤的硬件組件，相比其他解決方案，IMG CXT所提供的更高功耗和面積效率，除了受到了眾多開發(fā)人員的追捧，也收到了來自完美世界、騰訊等合作伙伴的一致好評。
值得注意的是，Imagination還提到，IP廠商除了用戶以外，還有一個最不可或缺的就是芯片客戶，IP技術最終還是要芯片來承載的，CXT新架構已向全球數(shù)家客戶進行了授權，他們已經(jīng)在基于Imagination的技術架構在進行設計。
在產(chǎn)品發(fā)布結束后，Imagination中國董事長白農(nóng)先生、Imagination公司副總裁中國區(qū)總經(jīng)理劉國軍先生、 Imagination中國區(qū)戰(zhàn)略市場與生態(tài)副總時昕博士、Imagination技術前瞻副總裁 Kristof Beets先生也針對諸多產(chǎn)品向技術細節(jié)向在場的媒體進行了解答。
在被問及光線追蹤技術在復雜的場景環(huán)境下的效率問題時，Kristof表示，復雜場景之下要靠著色器去完成對于場景的渲染，此時所要消耗的資源、功耗都是非常大的，而Imagination現(xiàn)在等于把這部分的工作從原有的著色器那里分流到了專門的光線追蹤的硬件部分，由光線追蹤的部分來完成。當這種渲染的負載被轉移到更為專用的硬件上面，它的效率一定會更高。
對于消費者何時能夠體驗到Imagination光線追蹤技術產(chǎn)品的效果時，Kristof表示，這款帶有光線追蹤功能的CXT授權已經(jīng)給到分布在全球多個國家的好幾個客戶。按照常規(guī)流程，從IP授權到SOC設計，再到流片，再進入到平臺，再推向市場的周期需要18－24個月，預計最終產(chǎn)品最快在2023年能夠上市并被消費者在體驗到硬件光線追蹤解決方案所帶來的效果。
