游戏开发可谓奇妙之旅，而优质的作品离不开创意巧思、跨学科的合作以及各项工作的切实落实，以此打造出能够娱乐大众、赋趣世界的游戏。换言之，游戏开发是创新的最佳孵化之地。在本文中，我将探讨突破游戏性能和创新极限的重要性，并说明光线追踪以及 Ray Query (光线查询) 在其中发挥的强大作用。
无惧挑战，勇夺成功
过去一年，移动游戏营收下滑，而游戏下载量有所增加。对于商业模式以广告为主的游戏来说，这一情况尚在意料之中。令人振奋的是，部分游戏却未受整体市场环境影响，仍表现出色，而其挑战经济逆风的成功共性相当耐人寻味。
在各类视频游戏中，不断取得成功的作品都具备高制作价值、强大的故事情节和更深入的游戏设计。据 Deconstructor of Fun 报道，《暗黑破坏神：不朽》、《Merge Mansion》、《原神》等游戏成绩优异。虽然老牌 IP 的授权内容需考虑相关成本，但表现也颇具韧性。近年来，中国始终领跑手游市场，《王者荣耀》就是最佳例证。出于发行方面的原因，过去几年，在中国，构思更长篇幅的优质内容一直十分关键。我们要学习的东西很多，比如提供更优质、更具吸引力的游戏和视觉体验，以及缩短下载时间、减少安装包的大小。
利用光线追踪提升游戏体验
计算机图形领域受到光线与材质物理模型的启发，根据图形硬件的优势以及高效利用这一优势的现有知识，对场景渲染的复杂问题进行了各种近似处理。光线追踪是一个直观的模型，我们可以想象光线穿越某个场景或物质和光源之间产生的相互作用。
随着所有计算的完成，我们便可以一种非常自然且高保真的方式渲染包含全局照明、反射、折射和阴影等现象的场景，从而打造高度逼真、准确的游戏体验，摆脱过去几十年实时图形解决方案惯用的变通方法。
两种光线追踪方法
光线追踪本身可分为两种形式：Ray Query (光线查询) 和 Ray Pipeline (光线追踪管线)。前者是一个显式模型，指光线的生成、交点测试以及对交点结果的解析均在着色器中处理完成，后者的不同之处在于，上述步骤被分成了单独的阶段。两种模式各有优点，我们需要仔细斟酌，选择最适合的方法。
对游戏开发者而言，其面临的一个挑战是协调创意和技术目标与现实处境，特别需要思考“我能接触到的受众范围有多大？”。当前很多受众的移动设备都支持 Ray Query。随着时间的推移，这个群体只会越来越庞大。MediaTek 是 Arm 最具前瞻性的合作伙伴之一。基于采用全新 Arm Immortalis-G715 GPU 的Arm 2022全面计算解决方案 (TCS22)，MediaTek 推出了天玑 9200 芯片组，强势助力 vivo X90 Pro 等最近发布的旗舰智能手机。
纵观整个移动生态系统，我们发现 Ray Query 的应用范围较 Ray Pipeline 更广，预计未来几年内这种情况还会继续。届时开发者在全球发布游戏时，支持 Ray Query 将成为标配，并不仅限于高端和旗舰机型。因此，围绕 Ray Query 进行设计至关重要。
光线追踪技术
腾讯游戏一直在努力为其优秀的 SmartGI 解决方案研究混合渲染技术。该公司的创新技术使其能够通过移动硬件提供卓越的性能，让移动设备上的游戏帧率达到 60 帧以上。未来一年，腾讯游戏将会发布有关实现这一目标的更多进展。
英特尔研究院制作的 Sponza 场景，用腾讯游戏的 SmartGI 渲染了超过 200 万个三角形，包含 5000 多个灯光。
维多利亚火车站场景，通过 SmartGI 在 Immortalis-G715 上点亮一组 3A 质量的资产和纹理。
腾讯游戏引擎技术负责人曹舜表示：“伴随着Vulkan™ Ray Query API的问世，以及Arm Immortalis-G715所赋能的旗舰手机的到来，在移动设备上为交互式内容加入实时光线追踪能力的梦想终于变为现实！即便深究阴影，环境光遮蔽，反射，和折射等方方面面的种种细节，一款游戏在桌面平台与移动端的画质都从未如此地难分仲伯过。我们正时不我待地通过尝试Ray Query与Smart GI的技术组合，将下一个项目的图形表现推至全新的境界，而我们做到了这一切，并以极为有限的热工耗预算达成了画质，性能，能效，以及开发投入的完美平衡。”
出众性能
Arm 希望智能手机制造商、游戏开发者和玩家都能受益于光线追踪技术。我们已经在基于 Arm 架构的智能手机设备上看到了非凡的性能，且设备在基准性能跑分上都处于领先地位。vivo X90 Pro (V2242A) 搭载天玑 9200 芯片，得益于 Immortalis-G715 的 Ray Query 功能，它在 Basemark 的 In Vitro 移动光线追踪基准测试中获得了 3236 的高分。Arm 和及其合作伙伴 MediaTek 和 vivo 对此深感自豪。
我们携手世界各地的合作伙伴和同事，始终致力于重新定义移动游戏体验，期待在 2023 年游戏开发者大会及以后与大家分享更多消息。一些重要技术可以用于移动 GPU 上的优化。我们的技术专家将会介绍如何利用 Ray Query 取得成功，同时游戏作品性能已得到显著改进的开发者也会分享相关信息。
扫码阅读 Arm 新的《游戏开发者调试手册》，其中四个免费的工具可帮助游戏开发者更快地打造更好的游戏，另有章节专门介绍光线追踪技术的实施方法。
