曾经，我们只能在PC或主机端体验到画面细腻精致和流畅的3A游戏，而现在，厂商逐一将光线追踪做到手机里，GPU处理性能也越来越强劲。

ABI在2022年的调查显示，手机游戏用户会从26亿增长到2030年的39亿，至2026年85%的游戏玩家首选在手机上玩游戏。

手机游戏市场兴起，持续增速下，市场对GPU性能提出了更高的要求，Imagination作为GPU IP代表企业，宣布推出IMG DXT系列GPU，这款开创性的光追GPU将应对不断增速的手机游戏市场。

应对手机游戏的画质革命

现如今，手机游戏有三个趋势值得重点关注：

• 其一，玩家对游戏沉浸感的体验要求越来越高；
• 其二，对手机性能要求越来越高，任何用户都不可能喜欢在只有5~10帧的场景下游玩游戏；
• 其三，手机功耗引发的电量焦虑需要引起重视，一直在充电或者快速掉电对手机玩家来说都是不可接受的。

Imagination是世界第四大硅IP厂商（硅知识产权的提供商），其GPU IP被广泛应用在移动端，而其在GPU的渲染、Memory和参数管理、延迟渲染和图像压缩上的专利申请是其立足市场的根本。

Imagination中国区技术总监艾克表示，Imagination设计DXT系列时便关注到了上述手机游戏趋势，DXT产品则是针对手机游戏而设计。

DXT系列GPU包括面向主流机（IMG DXT-8-256）、高端机（IMG DXT-48-1536）、旗舰机（IMG DXT-72-2304）三个系列，主流机更在意单位面积性能，高端机在于更高的性能实现，旗舰机追求更高性能和手机整体表现，Imagination提供不同的算力和像素填充力和光线追踪的可选RAC。

其旗舰级产品IMG DXT-72-2304与上一代产品相比，最大单核性能提高了50%，标配达到2.5 TFLOP FP32浮点运算能力，72GTexels/s像素填充能力，9TB的AI推理能力，同时把D4光线追踪技术进行可配置化、可扩展化，使得游戏体验更加流畅和真实，针对游戏环境引进2D Dual-Rate Texturing，让Texuring数量成倍增加。

IMG DXT作为D系列的首款产品，回望此前的道路，是A、B、C系列的集成大成之作。

2019年，Imagination发布AXT系列GPU，它基于9系列进行架构升级改造，获得2.5倍的单位面积性能优势，使得Imagination在单位性能面积处于领先优势地位。

2020年，Imagination发布BXT系列GPU，它是多核架构，使得算力能够成倍扩展，可以用4个核同时渲染1帧内容。而这种多核架构趋势是和CPU之前的向多核发展的趋势是类似的，它更加灵活，更具动态性，能在低功耗下实现更好的渲染性能。

2021年，Imagination发布CXT系列GPU，PowerVR Photon光线追踪架构随该IP首次亮相，标志着硬件光线追踪正式进入手机中，同时也推广到Open 3D引擎，让开源社区开发者感受到光线追踪技术的演进与发展，此外该产品当年也获得最佳IP设计奖。同时，Imagination也与Amazon发布带有光线追踪效果的演示DEMO，可以展示出全天候的光影变化效果，让沉浸感非常强。

集大成之作的性能飞跃

DXT系列产品拥有6个关键技术值得关注：

• 光线追踪：0.5RAC提供216MB/秒的光数运算能力，8GB的光和检测运算能力，高配时4RAC提供1.5GB的光线追踪算力，64GB的光合检测能力；
• FSR：光线追踪技术可以很好地和FSR技术结合在一起，没有开启的话可能需要每帧6.9MB的运算能力，如果搭配FSR计算，运算1次或运算2次，细节表现会更加真实，1帧画面只需要3.2MB的光数计算能力，配合可扩展RAC，可用更小的RAC实现这个场景下的游戏光追效果，为用户带来更好的沉浸式体验；
• 2D Dual-Rate Texturing：可应用于游戏后处理阶段，该功能仅占用了很少一部分的面积，但可以实现翻倍的效果，相当于1个指令提升一倍，该技术也可用于拍照滤镜；
• RISC-V：可以带来调度40%的性能提高，同时在汽车系列中也有该芯片验证；
• Pipelined Data Master：可带来全域性的画图和计算5%的性能提升，这项技术可以为Data Master运行提前调度，从而带来5%的性能提升；
• 硬件HDR：可以通过标准API支持，带来更加真实的画面效果和更高的亮度。

光线追踪可以说是Imagination GPU IP的招牌技术，该技术可以让3D游戏场景中的光照更加贴近真实生活中的折射和反射。

但实现这样的光线折射和漫反射却需要很大的资源开销，早期甚至高端的服务器也需要一定时间来“烘焙”这些画面，而现在，对桌面级GPU渲染实时光追已不再是难题，Imagination将它带入手机领域。

需要强调的是，Imagination提供的是硬件级光线追踪，且是可扩展的高级光线追踪技术。

在移动端实现光线追踪并非易事，因为移动端的能耗和运算带宽本身受到的限制就比较大，而Imagination的方案则脱颖而出，尤其是DXT系列能够将同样方向的光线进行计算整合，无需针对每一条光线计算，节省大量运算开销。

目前市面上绝对大多数光线追踪都是L1、L2级别的，L1级别的光线追踪是最开始大家采用的纯软件光线追踪，L2级别则拥有更多的光和光线碰撞反射技术，而到了L3与L4都是相关性的分类、相关性的回溯处理等，Imagination的DXT系列则提供L4级别的光线追踪。

当然，需要强调的是现在市场上存在一定误区，很多人认为只要开了光线追踪，帧率一定会下降，游戏运行一定会更慢，其实这是不正确的一种想法。因为哪怕没有任何光追的游戏中，现在或多或少一定都是用了传统的技术进行光影的渲染，哪怕不加任何新的光线追踪效果，只是把原来光影效果从传统的渲染方式替换成光光线追踪，也可以让硬件承担这部分的工作，从而让整体的运算结果更快，让帧率也更高。

此外，也并不是从今天开始，所有内容就都要光线追踪技术路线推进，而是推荐在现有的游戏内容中逐步地、一点一点加入光线追踪的元素，随着市场上设备越来越多地使用这些硬件级别支持光线追踪的设备，到那时再把光线追踪内容进一步增加。相信届时，Imagination也将带来更为强大的光线追踪新产品。

Imagination的深谋远虑

与移动端GPU相比，云游戏正在兴起，那么移动端的GPU和放在数据中心中的GPU到底会是什么关系？

Imagination 公司技术产品管理高级总监Stephen Barton则表示，Imagination其实也有相应的产品，比如B系列的多核系列产品，具有虚拟化的技术，可以八核对应8个以上的玩家，都享受到服务器端的运算能力，这样可以让大家在自己的设备玩到以服务器的运行性能跑出来的游戏画面表现和品质。

设备端GPU的使用方式与本地跑游戏不同，会是用一种流式传输，更像是放视频的方式，在这种情况下有一个问题在于大家不想去用非常高分辨率的原始画质传输大大家的手持设备，无论是带宽、流量还是流量的费用都会成为一个比较大的负担，会影响到云游戏的发展。云游戏中本地设备上的GPU可能有些新的应用场景，数据中心服务器把一个较低分辨率的游戏内容传到设备上，设备GPU负责把这个画面进一步处理，能够在高分辨率屏幕上看起来也没有那么低的画质，这是未来云游戏在GPU方面产生的变化。

Imagination 公司首席营销官David Harold认为，很多技术路线都还没有明确哪一种会成为最终的赢家，云游戏也是一样的。GPU应用在云游戏中有多个方向可以发展，比如大家最常见、认可最多的云游戏方式就是在本地部署一个轻量级的设备，服务器端有比较强力的运算能力，通过这种方式进行云游戏，但事实上我们也可以把GPU升级部署在本地或者部署在边缘节点，可以是在手机和云端同时具有一个镜像规格的GPU配对，从而进一步加强云游戏的体验，这也都是可能的。

关键的一点是，无论是GPU、AI还是其它的云计算等等方面，都要有相应的技术储备，比如云计算的过程中的数据传输需要应用到压缩的算法，这样的技术储备我们做好了，无论这项技术在市场上怎样发展，我们都有相应的机会抓住。

简单解释来说，就是移动端GPU和数据中心GPU将会是协同的向上的，同时Imagination也在两方面均有布局。

值得一提的是，Imagination一直持续深耕中国市场，从过去三年来看，最大的变化是更换新的CEO、公司整体战略制定以及中国战略制定，目前聚焦四大移动、汽车、嵌入式和数据中心四大领域。

据Imagination 公司副总裁兼中国区总经理刘国军介绍，在过去的两年中，中国业务的增长也带动整个新的Imagination在过去的年增长率达到33%，而中国一直是Imagination重点的发展和投入的地方，目前中国员工的人数增长接近60%，过去几年也是推动中国半导体行业大力发展的构建者之一。

在中国生态建设上，不仅包括整机厂商，还包括各大游戏厂商，此外，Imagination的生态团队在国内周期性、规律性地举办各种培训以及会议，与GPU相关开发者面对面或线上交流。

从整个公司的战略层面上来看，刘国军认为Imagination在半导体市场的价值定位就是半导体IP提供商，而半导体开发成本正在不断攀升，并且不是线性的，而是非常快速攀升，虽然有时购买IP很贵，但如果从头开发IP，以现在的技术来看，时间和机会成本是不可同日而语的，因此这是将会是第三方IP市场增长的机会。

作为SoC提供商或者OEM都希望自己的产品有差异化和独特性，而这是他们的核心竞争力，所以可以把主要的资源和投资在这一部分。

摩尔定律变化正接近极限甚至是失效，异构架构正变得越来越重要，这种情况下，Chiplet将会是关键。Imagination的IP过去几年都在考虑和Chiplet合作，而这家公司的GPU、CPU和AI产品都是为支持异构计算而生的。

文/付斌

*部分资料参考自：https://resources.imaginationtech.com/hubfs/gated-files/raytracing/powervr-photon-whitepaper-en-jan23.pdf