本篇文章的題目采用的是“啟示”而不是“變革”，這是因?yàn)橐苿?dòng)端的游戲引擎依然在遵循自己的策略慢慢地實(shí)現(xiàn)全局光線追蹤。移動(dòng)端游戲社區(qū)都想實(shí)現(xiàn)光線追蹤，但是存在不可抗力的原因：硬件的性能不夠，不能滿足幀率的要求。因此，Imagination一直在致力優(yōu)化移動(dòng)端，并推出了PowerVR光線追蹤硬件IP核。

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本篇文章主要分為兩部分，分別從不同的角度進(jìn)行闡述。第一部分討論的是美術(shù)相關(guān)的問(wèn)題以及游戲場(chǎng)景資源的生成：幾何、顏色、紋理、表面屬性和光源。第二部分介紹的是將軟件工程集成到虛幻引擎（UE）中來(lái)，并采用Imagination PowerVR GR6500硬件平臺(tái)以及Vulkan驅(qū)動(dòng)中擴(kuò)展的光線追蹤API。

第一部分：美術(shù)（游戲美工抱怨：“我只是想讓它漂亮些，為什么會(huì)變成這樣？”）

毫無(wú)疑問(wèn)，游戲制作美工都想要實(shí)現(xiàn)光線追蹤效果（提供準(zhǔn)確的反射、折射和投射陰影的一鍵式解決方案）。因?yàn)檫@將會(huì)使他們將更多的精力放在美學(xué)研究方面，而不是專注于游戲資源的適應(yīng)技巧從而使得游戲場(chǎng)景顯得更加的真實(shí)。

我們注意到，光線追蹤的解決方法類似于反射探測(cè)、屏幕空間和平面反射外加額外的眩光效果，但是它們都有明顯的光學(xué)限制。在屏幕空間內(nèi)，物體的反射是不可見(jiàn)的，物體的背面也是沒(méi)有反射效果的。平面反射通常是采用比較生硬的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如通過(guò)巧妙的重新定位相機(jī)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行重新渲染。實(shí)際上這種方法只適用于平面，而且在移動(dòng)端由于性能的限制這個(gè)功能通常會(huì)被禁止。

游戲美工通常花費(fèi)大量的時(shí)間定位和測(cè)試反射探測(cè)節(jié)點(diǎn)以及其它光發(fā)射節(jié)點(diǎn)，為的是讓場(chǎng)景更具視覺(jué)沖擊力。當(dāng)然，如果游戲是打算在移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行，那么我們不得不限制反射探測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，因?yàn)槊恳粠夹枰獙⑺鼈冎匦律蓙?lái)涵蓋所有的動(dòng)畫(huà)。這種解決方法通常需要成百上千個(gè)小時(shí)來(lái)進(jìn)行處理以達(dá)到預(yù)期的效果。當(dāng)然，這些都需要我們?nèi)斯?shí)時(shí)查看處理過(guò)程以確保所有游戲資源預(yù)期進(jìn)行處理。

可以驗(yàn)證的是光線追蹤的陰影更加精確而且不需要過(guò)多的密集型處理，結(jié)果就是更低的功耗以及性能的提升。目前創(chuàng)建非光線追蹤的陰影緩存比較復(fù)雜而且很容易出現(xiàn)各種問(wèn)題。從根本上講，它們是深度圖像文件，從光點(diǎn)角度來(lái)看它們表示的是距離。由于實(shí)際文件大小的限制它們只占用游戲場(chǎng)景的一小部分。一般用于靜態(tài)物體，對(duì)于動(dòng)畫(huà)對(duì)象每一幀都需要重新加載處理，這會(huì)增加處理器的負(fù)載。而且如果陰影繼承到顏色屬性中，那么對(duì)于透明的物體也是有問(wèn)題的。適當(dāng)?shù)哪：幱伴L(zhǎng)度能夠增加真實(shí)感，但是不通過(guò)光線追蹤或者動(dòng)態(tài)深度測(cè)量是不可能實(shí)現(xiàn)的。如果渲染引擎采用全局光線追蹤就不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。（注：在寫(xiě)這篇文章時(shí)我們還沒(méi)有將混合單光線軟陰影算法添加到虛幻引擎支持中）。為了能夠顯著提升投射陰影的表現(xiàn)力，Imagination的光線追蹤方案會(huì)區(qū)別對(duì)待陰影光線，尤其那些不透明的物體。

游戲場(chǎng)景的其他方面，如管道、材質(zhì)、模型、光源和物體表面都可以通過(guò)光線追蹤引擎實(shí)現(xiàn)流線型的表現(xiàn)效果?，F(xiàn)在游戲美工社區(qū)特別期待移動(dòng)端硬件能夠支持光線追蹤。盡管，即使有了光線追蹤特性也還有很多工作要做，但是花費(fèi)更多時(shí)間使游戲場(chǎng)景變得更加漂亮也是值得的。

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第二部分：科學(xué)（真正重要的來(lái)了）

這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是集成光線追蹤特性，使之確保光線跟蹤效果與現(xiàn)有的光柵效應(yīng)同等重要。舉個(gè)例子，當(dāng)材料的表面屬性需要反射效果，那么這個(gè)材料的著色器需要編譯來(lái)投射合適的反射光線。我們付出了很多努力來(lái)尊重虛幻引擎（UE）的架構(gòu)，以便所有效果都能夠放在一起很好的展示出來(lái)。這意味著你的游戲可以選擇光線追蹤反射搭配映射陰影在同一個(gè)場(chǎng)景同一時(shí)刻存在。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能，引擎需要編譯材料著色器的光線追蹤變量，當(dāng)二次光線在場(chǎng)景內(nèi)交織時(shí)依然能夠保持正常。

虛幻4引擎支持桌面版Linux和OpenGL 3.x和4.x已經(jīng)有一段時(shí)間了，2015年年底的時(shí)候，初始版本又增加了對(duì)Vulkan 1.0的支持，但是只兼容Windows和安卓系統(tǒng)，2016年2月在MWC大會(huì)上Epic公司正式發(fā)布了這個(gè)消息，并展示了一個(gè)名為ProtoStar的Demo運(yùn)行在三星Galaxy S7手機(jī)上。現(xiàn)在來(lái)自虛幻4引擎Gihub社區(qū)的Yaakuro實(shí)現(xiàn)了引擎與Vulkan同時(shí)運(yùn)行在桌面版Linux系統(tǒng)上，并且在英偉達(dá)桌面版GPU上進(jìn)行了展示。