ARM推Enlighten全局光照技术,通过非优化方式减轻GPU压力

压力 光照 全局 优化

游戏葡萄 · 2016-11-22 08:43:02

本月初(11 月 2 日),ARM 就 Enlighten 全局光照技术在北京举办了发布会。会后,ARM 全球营销和战略联盟副总裁 Ian Ferguson 以及 ARM 高级业务发展经理商德明接受了媒体采访,对 Enlighten 技术相关问题进行了详细的解答。

除了 Enlighten 技术,ARM 在游戏光照方面,是否还有其他技术开放?

商德明:Enlighten 技术对 GPU 的资源使用比其他技术少很多,使它可以推向主流的处理器产品。这是非常重要的。另外一点,因为我们预计未来随着移动设备越来越多,移动网络越来越发达,更多的游戏将会转移到可移动计算平台上来,所以我们未来的变化,包括我们开发的 GPU 产品,以及其他技术,更多会关注移动平台,而不仅仅是 PC 端或游戏机。

Enlighten 的重要特点是,这一个软件解决方案,运行在 CPU 上,不会给 GPU 造成更多的负担。现在 GPU 其实已经非常吃紧了,那尤其是在未来,比如 VR 还要渲染两个屏幕,有很高的分辨率,负担非常重。而 Enlighten 在于运行在 CPU 上,可以通过非常优化的方式减轻对 GPU 的压力,同样能够实现真实画面高质量的效果。

CPU 占用率具体有多少?

商德明:这个跟画面大小,包括细节度处理都有关系。Enlighten 有很多新的技术,比如遥远的山区画面,因为玩家不会到那么远的地方去,所以我们就可以把那边的细节度可以稍微调低一点,把近距离的细节度提高,这是一种优化方式。在这种情况下,像那些 3A 级游戏,在 PS、XBox 上,或者在一般的屏幕上,大的场景都可以得以实现。

这个实际上是我们跟制作室引擎人员的一个互动。Enlighten 提供了非常灵活的配置方式,所以它可以根据自己的 CPU,或者根据自己的配置情况来确定帧率,因为它不一定非要跟 GPU 的帧同步,背景光的中心也不一定非要那么实时。一个太阳的变化或者是一个台风的渐亮渐暗,差 0.1 没有影响。所以 Enlighten 更新的帧率可以略慢于 120 帧每秒,这种情况下既可以满足视觉真实感的效果,同时又大量节省 CPU 的资源,又不会给 CPU 增加压力。

到目前为止,我们认为这会是一个未来的重大趋势,Enlighten 肯定能在市场上发挥重大作用。

ARM 高级业务发展经理商德明

目前手游市场对于全局光照的接受度如何?

商德明:Enlighten 技术是跨平台的,所以适用于游戏机、PC、手游。以前手游对光线的要求不是很高,但现在手游市场已经开始需要动态全局光照。近几年开始有 3D 游戏,但基本上也都还是以比较简单的动画的方式来展开自己的游戏,通过游戏设计来赢得市场。不过由于手游的竞争越来越激烈,所以大家对画面的要求越来越高。

同时随着 ARM 等这些产业的发展,CPU、GPU 的处理能力大大增加,使手游获取更高质量的画面和更好光线效果的要求成为了现实。所以现在已经有一些制作室开始使用 Enlighten 进行开发和创作。我们非常高兴地看到市场对于 Enlighten 技术的需求已经开始了,而且是不断增加的。

Enlighten 技术的实现可能是直接跟游戏厂商合作,也可能是通过游戏引擎来实现的合作。合作对象不同,合作方式上会有什么区别?

商德明:我们目前为止是跟游戏开发者或者是开发公司进行合作。因为不同的游戏公司使用的引擎不一样,像网易或者一些大公司,用的都是内部引擎,但我们提供了一个很开放的 SDK,可以跟不同的游戏引擎进行集成,让 Enlighten 在他们的游戏引擎里面发挥作用。

当然现在也有一些非常成熟的第三方游戏引擎已经在市场上广泛使用,我们跟他们已经有合作集成。比如 Unity 的客户可以使用 Enlighten,可以获取 Enlighten 这个技术的能力。同时,我们跟 Unreal 也是合作伙伴,Unreal 的用户也可以使用 Enlighten。

也就是说,比如使用 Unity 3D 开发游戏,就意味着不需要单独和 ARM 合作来获取 Enlighten 技术,直接就可以实现这种光照效果?

商德明:是的。Unity 是把 Enlighten 技术集成到了他的系统里,同时会选取他们认为更主要的一些功能放进去。它并不是一个完整的 SDK,所以客户如果希望更完整的 SDK 或者是有更强的开发全面性,让 Enlighten 的整个功能能够在自己的环境下或者在自己的操控下全面地使用,也可以单独跟我们合作,获取我们直接的支持。

在中国,明年有哪些需要具体实施的?

Ian:我们现在非常积极地在和一些大学合作,不管是在实验室或者是在教科书上,跟教师们一同推广;另外,在未来,即便是 AI,智能嵌入也非常重要,所以这个基础的部分我们会持续投入。

ARM 全球营销和战略联盟副总裁 Ian Ferguson

在移动市场是否有考虑跟一些手机厂商进行合作,从底层芯片开始做优化?

Ian:我们一直以来的商业模式是我们会提供底层最通用的部分,让所有人都能受益。比如某些技术,当我们觉得这些技术如果纳入到我们的生态系统中,我们所有的伙伴都能受益的话,我们就把它纳入到我们的 IP 当中来进行授权,这是我们一贯的商业模式。我们不会针对某一个手机厂商,让他获得某一项优势,这不是我们的商业模式。

另外,全局光照技术还比较新,它究竟在未来我们的技术路线图当中是在一个什么样的位置,现在还处于一个比较早期的阶段。

对比基于 GPU 的渲染技术,运行在 CPU 上的 Enlighten 技术最大的优势在哪?

商德明:Enlighten 在 CPU 上运行,可以减轻对 GPU 的负担,在效率和效能方面都有重大提升。比如说现在在 GPU 上实现的这些光照效果对 GPU 的要求很高,到 VR 出现之后,由于更高的帧率,更高质量的两个画面,大家就不得不升级显卡,1080,甚至两个 1080 才能实现某些 VR 的效果,才能保证帧率不下降或者保持流畅性。

但使用了 Enlighten,在 CPU 上运行非常节省资源,而且 Enlighten 是一次计算,把光贴图和光探针的信息传给 GPU,GPU 进行渲染,所以一次计算可以产生左右两个画面的效果。因为画面的要求永远是不断提升的,比如大家现在的显卡对于高清可以,但对 2K 有问题;对 2K 可以,但对 4K 可能有问题,GPU 永远处在不堪重负的状况。所以我们认为减轻 GPU 的负担,在 CPU 上解决背景光和间接光的技术是非常合理的一种解决方案。

此外,除了保证画面效果,在合理的资源分配情况下实现画面效果的同时,Enlighten 在制作过程当中可以大量节省美工的时间。比如我们刚刚宣布跟网易的合作,他们原来制作一个游戏需要 9 倍的时间,现在只要 1 倍时间就可以。

你们站在第三方的角度来看整个游戏市场,最大的变化是什么?

Ian:第一,现在象素的处理速度显著提高,不仅仅是游戏机,像 PC 端,包括手机的分辨率很多都在 2.5K,1440P。此外,VR 的刷新率也在不断地提高,而且是翻倍的,因为是两个屏幕叠加。

从产业角度来说,一些大公司还在持续地推出各种各样的游戏,由于我们这个技术集成到各种各样的平台和框架当中,使得越来越多的其他人也可以开始做游戏,比如像《愤怒的小鸟》。

另外,虚拟现实技术一出来,机会更多了,会有更多新人加入,新的公司也会层出不穷,来抓住这个 VR 游戏所带来的市场机会。

商德明:新游戏集中度越来越高,大制作比例也越来越高,而大制作对画面、真实感、设计的高品质的要求是越来越高的,这个趋势越来越大。

目前移动芯片上的 GPU 性能何时能够与 PC 机上的 GPU 性能比肩?还有一点,ARM 架构现在在 CPU 设计领域已经成为了主流。有没有考虑过针对这些精简指令集提出一些针对 VR 游戏进行加速或者优化处理?

Ian就性能实现来说,移动的 GPU 基本上处于 PC 两年前的水平。当然我们也在努力,只是 PC 也在加速,我们是在朝着赶上他们这个方向来进行努力。但是有一点,移动的 GPU 有功耗的限制,而 PC 没有。

API 可以精简,但是究竟怎么精简,减少软件层次来提高效率,还需要一两年的时间。我们要考虑一个兼容性的问题,不想在这个指令集上为了加速 VR 加太多东西。我们还要考虑不能让它变得特别大,因为加完之后永远就得带着它了,所以还得考虑向后的兼容性问题。

我们还一直在考虑功耗的问题,把什么技术放进我们的 IP 当中,我们得考虑这个东西放进去就得用,如果放进去不用,就会占地、耗电,比较麻烦。包括安全问题,我们也研究了很长时间。

所以有一个重点,其实不是因为我们的技术没有到位,而是因为我们在考虑功耗、大小,还有怎么样最精简地达成效果,考虑得非常多。比如客户说现在我们芯片上有一点空间,还有一点功耗,还有一点能源,放进什么东西好,那我们需要综合平衡它的性能、技术可用性,充分利用好这么一点资源,因为未来的芯片会越来越小。

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